Устройство для автоматической подстройки частоты

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1879782 (61) Дополнительное к авт.свид-ву 9 758529 (22) Заявлено 011179 (21) 2836206/18-09 с присоединением заявим йо (23) Приоритет

Опубликовано 0711.81. Бюллетень Мо 41

Дата опубликования описания 071181

<51) М. Кл.

Н 03 L 7/06

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытий (53) УДК 621. 396. .666(088.8) (72) Авторы изобретения

M.Â. Дуфанец и Я.И. Пилявск (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДСТРОЙКИ

ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к радиотехнике и. может быть использовано, например, в следящих фильтрах или в устройствах для стабилизации дискрет5 ного множества частот.

По основному авт. св. Р 758522 известно устройство для автоматической подстройки частоты, содержащее два соединенных по входу идентичных кольца фазовой автоматическои подстройки частоты (ФАПЧ), к управляющему входу каждого из которых подключен соответствующий модулирующий генератор, первый смеситель, входы которого подключены к выходам подстра- 15 иваемых генераторов обоих колец

ФАПЧ, второй смеситель, входы которого подключены к выходам соответствующих модулирующих генераторов, измеритель отношения частот, входы которого подключены к выходам первого и второго смесителей, третий смеси- тель, один вход которого подключен к выходу подстраиваемого генератора одного из колец ФАПЧ, а между другим входом которого и выходом модулирующего генератора того же кольца ФАПЧ включен умножитель частоты с управляемым коэффициентом умножения, уп- . равляющий вход которого соединен с выходом измерителя отношения частот, При этом частоты модулирующих генераторов выбраны иэ условия

2 2 где „и F — частоты соответствующих модулирующих генераторов;

ЬŠ— разность частот P1).

Однако это устройство критично к настройке и недостаточно помехоустойчиво, поскольку при неполной идентичности колец ФАПЧ, а также под воздействием помех возможны ложные срабатывания схемы, Цель изобретения — уменьшение критичности к настройке и повышение помехоустойчивости.

Цель достигается тем, что s устройство автоматической подстройки частоты, содержащее два соединенные по входу идентичных кольца ФАПЧ, к управляющему входу каждого иэ которых подключен соответствующий модулирующий генератор, первый смеситель,входы которбго подключены к выходам подстраиваемых генераторов обоих колец

ФАПЧ, второй смеситель, входы которого подключены к выходам соответствующих модулирующих генераторов, иэме879782 ритель отношения частот, входы которого подключены к выходам первого и второго смесителей, третий смеситель, один вход которого подключен к ныходу подстраиваемого генератора одногс иэ колец ФАПЧ, а между другим входом которого и выходом модулирующего генератора того же кольца ФАПЧ включен умножитель частоты с управляемым коэффициентом умножения, управляющий вход которого соединен с выходом измерителя отношения частот, при этом частоты модулируюших генераторов выбраны иэ условия

t: -F - F«F где F „è Fg — частоты соответствующих модулируюших генераторовв, Ь F — разность частот, к объединенным входам обоих колец ФАПЧ подключен ключ, между выходом первого смесителя и управляющим входом ключа включены последовательно фильтр верхних частот,амплитудный детектор, порс- 25 гоное устройство и реле времени.

На чертеже изображена структурная электрическая схема описываемого устройства. 3I9 устройство автоматической подстройки частоты содержит идентичные первое и второе кольца 1 и 2 ФАПЧ, состояшие из фазового детектора 3, фильтра 4 нижних частот, подстраиваемого генератора 5„ фазового модулятора 6, модулирующие генераторы 7

8„- первый смеситель 9„ второй смеситель 10, третий смеситель 11, измеритель 12 отношения частот, умножи— тель 13 частоты с управляемым коэффициентом умножения, а также ключ

14, реле времени 15, фильтр 16 верхних частот, амплитудный де — åêòîð 17„ пороговое устройство 18 частоты модулирующих генераторов 4э

7 и 8 выбираются из условия

, - — g 7- < (F g, где ГЛ вЂ” частота модули рующе го ге н ератора 7, Ы д — частота модулирующего генератора 8.

Работа описываемого устройства происходит следующим образом. пусть в исходном состоянии вход- 55 ной сигнал отсутствует, ключ 14 замкнут, частоты подстраиваемых генераторов примерно равны и выполняются условия:

1„ )) F,,)) F4

I где 1 — частоты подстраинаемых геле нераторов 5 колец 1 и 2

ФАПЧ

На выходах фазовых модуляторон 6 будут присутствовать сигналы с ли- 65 ней!атме спектром, причем расстояние между соседними спектральными составляющими каждого сигнала равно частоте соответствующего моду.".иру эщего генератора. Так как ;астоты ГЛ и Гдотличаются на величину / F, то спектральные составляющие сигнала на выходах модуляторон б колец ФАПЧ не совпадают, причем расстройка между ними возра"тает с возрастанием порядконого номера спектральной составляюшей.

Частота среза фильтра 16 верхних частот выбирается из условий;

И,Г<

hnQKC СРЕЗС1 4,2 СРЕ За Ии Ч где Р— максимальный порядковыи

МОКС номер используемои спектральной составляющей; — начальная расстроика между частотами перестраинаемых генераторов 5.

При этом на ьыходе фильтра 16 верхних частот и а:.плитудного детектора 17 сигнал отсутствует, порого— ное устройство 18 находится в нулевом состоянии, реле 15 времени разомкнуто, и сигнал управления ключом отсутствует.

Пусть н этом состоянии ключ 14 замкнут, Тогда при выполнении условия:

3&X 5.0

)F где П3, С вЂ” полоса захвата колец

ФАПЧ при отсутствии модуляции, после поступления на вход устройства входного сигнала наступает захват первого и второго колец 1 и 2 ФАПЧ и в системе устанавливается равенство частот входного сигнала и ближайшей спектральной составляющей на ныходах фазовых модуляторов 6. В случае правильной работы устройства, т.е. при малой величине начальной расстройки между частотами подстраиваемых гене— раторов 5 колец 1 и 2 ФАПЧ, а также при отсутствии помех по цепи управления обоих колец ФАПЧ, порядковые но лера спектральных составляющих, на которых произошел захват, одинаковы., е. выполняется ране нстно $gx — — 1 л+

+ vFq для первого кольца i ФАПЧ и равенство 1щ= Хл+ g Гд для второго кольца 2 ФАПЧ (И вЂ” порядковый номер спектральнои составляющей, на которой произошел захват), Далее при помощи смесителей 9-11, измерителя 12 отношения частот и умножителя 13 частоты с управляемым коэффициентом умножения синтеэируетс * o H H c частотой, равной частоте входного сигнала. Происходит это следующим образом.

Смеситель 9 выделяет разность частот подстраинаемых генераторов 5 колец 1 и 2 ФАПЧ, равную ИйЕ, второи смеситель 10 выделяет разность модулируюших частот 6F> измеритель 12 от— ношения частот иэ этих сигналов фор879782

+ярует логический сигнал управления, соответствующий отношению частот И, который затем используется для установки коэффициента умножения умножителя 13 частоты, равного И . На выходе умножителя 13 частоты будет сигнал с частотой И 4, который затем

5 поступает на один из входов третьего смесителя 11, На второй вход третьего смесителя 11 поступает сигнал с частотои f.„ = 7 „-""„, . поэтому на его выходе будет присутствовать суммарный сигнал с частотой В . При изменении частоты входного сигнала в пределах полосы удержания колец

ФАПЧ равенство частот входного и выходного сигналов поддерживается сис- 15 темой ФАПЧ, а при выходе частоты входного сигнала эа пределы полосы удержания происходит перезахват первого и второго колец ФАПЧ за соседнюю гармоническую составляющую и в Щ системе вновь устанавливается равенство частот входного и выходного сигнала.

При воздействии помех по цепям управления колец ФАПЧ, а также при г большой расстройке между частотами перестраиваемых генераторов 5 (вследствие неточной начальной установки или старения элементов генераторов, температурного дрейфа и т.п.) возможен неправильный начальный захват или переэахват колец 1 и 2

ФАПЧ, т,е. захват за спектральные составляющие с разными порядковыми номерами, например И и (И + 1). В

I этом случае будут иметь место равенство ЕВх —— $ + Vl t q длЯ пеРвого кольца 1 ФАПЧ и равенство 5p = 5g +

+ (И+4) Е для второго кольца 2 ФАПЧ.

На выходе первого смесителя 9 будет выделяться разностный сигнал с 40 частотой $ - =hf -(A+4)F>=HhF+7<

2 1

1 поэтому на выходе устройства будет синтеэироваться частота, не равная входной °

Поскольку частота среза фильтра

16 верхних частот выбрана меньшей, чем Fg, этот сигнал проходит через него, детектируется амплитудным детектором 17 и поступает на пороговое устройство 18, которое срабатывает под его воздействием. При этом срабатывает реле 15 времени, которое на некоторое время размыкает ключ

14. Входной сигнал перестает поступать на входы колец 1 и 2 ФАПЧ, захват колец пропадает, и схема возвращается в исходное состояние. Длительность импульса М реле времени 18 выбирается несколько больше длительности переходных процессов в кольцах ФАПЧ. После окончания импульса 1 ключ 14 замыкается, входной сигнал поступает на входы колец 1 и 2 ФАПЧ и происходит повторный захват. Вышеописанный процесс повторяется до тех пор, пока не поступит правильное срабатывание схемы, т.е. захват эа спектральные составляющие с одинаковыми порядковыми номерами. Свидетельством правильной работы схемы является малая частота сигнала на .выходе первого смесителя 9, удовлетворяющая условию

q1 2 Г4,2

Таким образом, ключ 14 и цепь его управления, состоящая из последовательно включенных фильтра 16 верхних частот, амплитудного детектора 17,порогового устройства 18 и реле 15 времени, подключенная к выходу смесителя 9, исключает неправильное срабатывание схемы автоподстройки частоты.

Описанное устройство обладает повышенной помехозащищенностью,так как после сбоя его работы под воздействием помехи оно обладает способностью восстановить правильный захват, а также оно менее критично к точности настройки и стабильности отдельных узлов (перестраиваемых генераторов, фазовых детекторов, фазовых демодуляторов, фильтров низкой частоты), возможность непрерывного захвата, что позволяет использовать высокие порядковые номера спектральных составляющих, что приводит к расширению полосы захвата устройства.

Формула изобретения

Устройство для автоматической подстройки частоты, по авт. св.

Р 758529, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения критичности к настройке и повышения помехо. устойчивости, к объединенным входам обоих колец ФАПЧ подключен ключ,между выходом первого смесителя и управляющим входом ключа включены последовательно фильтр верхних частот,амплитудный детектор, пороговое устройство и реле времени.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 758529, кл. Н 03 В 3/04, 1978 (прототип).

879782

Составитель В.Лякишев

Редактор С.Титова Te. .ред З.фанта Корректор У. Пономаренко

Заказ 9742/29 Тираж 991 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, iK-35, Раушская наб., д ° 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4