Способ предварительного приведения частоты подстраиваемого генератора

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е ()936435

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву(22) Заявлено 05.06.80 (21)2937183/18-09 (5 ) Щ. Кл.

Н 03 L, 7/00 с присоединением заявки №

Гаеударствениь и комитет

СССР (23) Приорктет— (3) ЛK 621.396. . 666 (088. 8) во делам изобретений и отерьпий

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 1 5.06.82

М.м. Зарецкий и Л. Н. Протоп (72) Авторы изобретения (7)) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПРИВЕДЕНИЯ

ЧАСТОТЫ ПОДСТРАИВАЕМОГО ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к устройствам . синхронизации генераторов и может использоваться в аппаратуре синтеза частот, в частности в кольце фазовой автоподстройки частоты, предназначенном для

5 формирования сетки дискретных частот.

Известен способ предварительного приведения частоты подстраиваемого генератора, находящегося в кольце фазовой автоподстройки, осуществляемый отдельными циклами, при этом в каждом из циклов на генератор подают воздействие, равное среднему значению области возможных значений воздействий на этот генератор, затем сравнивают частоту выходного ко лебания тракта привидения кольца и частоту эталонного колебания, в результате сравнения для каждого последую|цего цикла находят новую, в два раза более узкую, область возможных значений воздействия, 20 определяют среднюю величину воздейст вий в этой области и подают на генератор воздействие, равное среднему значе.>ппо воздействий в этой области, предварительное привидение осуществляют до тех пор, пока область возможных значений воздействий не станет уже, чем минимально допустимое значение 1).

Бель изобретения — сокращение времени, затрачиваемого на предварительное приведение частоты.

Uem достигается тем, что согласно способу предварительного приведения чаототы подстраиваемого генератора, находящегося в кольце фризовой автоподстройки, осуществляемом отдельными циклами, причем на каждом из циклов на генератор подают воздействие, равное среднему значению области возможных значений воздействий на этот генератор, затем, срав нивают частоту выходного колебания тракта приведения кольца и частоту эталонного колебания, в результате сравнения для каждого последующего цикла находят новую, в два раза более узкую, область возможных значений воздействия, определяют среднюю величину воздействий в этой области и подают на генератор возНа фиг. 1 изображена область возможных значений воздействия в и -ом цик-15 ле й0 среднее значение воздействия в

-ом цикле и область допустимых значений ошибки расхождения воздействий — на фиг. 2 — области возможaU ных значений воздействий во всех циклах

20 дл для конкретного примера предварительного приведения частоты по предложенному способу, граничные значещи областей ж возможных значений воздействий в каждсм цикле и среднее значение области

25 возможных значений равное воздействию, подаваемому на генератор в данном цикле на фиг. 3 — структурная электричеокая схема устройства, реализующего предложенный способ.

Предварительное приведение частот по предложенному способу осуществляется отдельными циклами. В каждом иэ um« « .лов на выход подстраиваемого генератора. подают воздействие, равное среднему значению области возможных значений воздействия для данного цикла. При этом значении воздействия сравнивают часто-- . ту выходного колебания тракта приведения кольца с частотой эталонного колебания.

Сравнение производят таким образом, чтобы допущенная ошибка сравнения в данном цикле не превосходила половины области возможных значений воздействия.

Время необходимое для сравнения, выбирают таким образом, чтобы максималь- 45 но возможная ошибка сравнения не превооходила допустимую, так как в каждом псьследующем цикле область возможных значений воздействия уменьшают в два раза по отношению к предыдущему циклу, то при этом в два раза уменьшается допус тимая ошибка сравнения и в два раза увеличивается длительность процесса сравнения.

В результате сравнения может быть получена следующая информация; частота эталонного колебания меньше частоты выходного колебания тракта приведения, 3 93643 действие, равное среднему значению воздействий в этой области, предварительное приведение осуществляют до тех пор, пока область возможных значений воздействий не станет уже, чем минимально допустимое значение, время сравнения частот увеличивают вдвое для каждого последующего цикла по отношению к предыдущему циклу, а допустимую ошибку сравнения уменьшают вдвое для каждого последующего цикла по отношению к пре дыдушему.

5 4 частота эталонного колебания больше чаототи выходного колебания тракта приведения, расхождение между частотой эталонлонного колебания и частотой выходного колебания тоакта приведения меньш возможной ошибки сравнения.

На фиг. 1 показано изменение облаоти возможных значений воздействия в зависимости от результатов сравнения .частот. Через йu обозначена область возможных значений воздействия в и-- ом цикле, (под и -ым циклом принимается цикл, в котором производится сравнение частот). Под U подразумевается зна« ение воздействия, подаваемого на генератор в и -ом цикле.

Если в результате сравнения выясняется, что расхождение частот меньше возможной ошибки сравнения, то за область возможных значений воздействия я последующего (n+1)-го цикла моет быть . принята областьpu ь н (и+ )границами этой области являются воздействия +„„ -0(„, р.среднее значение воздействия 0(„„ = Ut

Если сравнение частот показывают, что частота входного колебания тракта приведения превосходит частоту эталон-ного колебания, то искомое воздействие должно уменьшить частоту подстраиваемого генератора, и следовательно, меньше, чем воздействие подаваемое на генератор в цикле, Тогда за область возможных значений воздействия в этом случае может быть принята область с граничными значениями U и 0

Ь мчн а значение воздействия, которое надо подать на генератор в (n -1)-цикле, . равно среднему значению воздействия в этой области

hu(noh) Ь0п

0(ПМ)а 00 я .= Оп 4 (1) Рассуждая аналогичным образом, можно показать, что в том случае, когда в результате сравнения частот в п -ом цикле выясняется, что частота эталонного колебания превосходит частоту выходного колебащи тракта приведения, эа область возможных значений воздействия может быть принята область с граничными значениями 0 > и U>+< а значит воздействие, которое надо подать на генератор в (tl +1)-ом цикле

5 936

Таким образом, для того чтобы по результатам сравнения в И -ом цикле найти величину воздействия, которую надо подать на генератор в (n +1) цикле достаточно знать значения Ои, anU(и+я)х5 х О„известно заранее, так как это величина воздействия, подаваемого на генератор в и -oM цикле, Величина

ЬО„,может быть определена по номеру цикла, так как известно, что в каждом я0 последующем цикле область возможных значений воздействия уменьшается в цва раза по отношению к предыдущему циклу.

Исходя из этого, для п -го цикла получаем я5

50 = 1Й)

4U и n-q где Ь0 - область возможных. зНачений воздействия до начала работы поиска.

В первом цикле воздействие, подаваемое на генератор, принимают равным

ЬО

0 =0„4„, +, (4)

Для всех последующих циклов опреде- 25 ляют воздействие, подаваемое на генератор по результатам сравнения, приведенного в предыдущем цикле, и приращению воздействия, определяемому по выражению (3). Если в результате сравнения з0 частот устанавливают, что частота выходного колебания тракта приведения меньше частоты эталонного колебания, то приращение воздействия дця данного цикла прибавляют к значенияо воздействия в предыдущем:япякле, если больше то вычитают, а если выясняют, что расхождение частот, подаваемое на генератор, меньше допустимой ошибки сравнения, то значение воздействия, подаваемого íà 40 генератор., оставляют прежним. Поиск заканчиваетсч в том цикле, в котором значение воздействия, подаваемое на гВНератор, приводит к расхождению частот, не превышающему допустимое сап

Бремя, затрачиваемое на сравнение частот в последнем цикле, должно быть. таким, чтобы обеспечить ошибку сравнения, не превышающую допустимое расхождение частот.

Рассмотрим конкретный пример, показывающий как проходит предваритеш ное приведение частоты по предложенному способу в кольце фаэовой автопоцстройки частоты с подстраива ыым гене55 ратором, у которого цля перекрытия требуемого диапазона частот необходимо изменить подаваемое на внешний вход воздействие от О до 0мско, искомое

435 6. значение воздействия О, „,а измеяяениэ воздействия, приводящее к расхождению частот, не превышающему допустимое ФУ (для удобства дальнейшего рассмотрения выражаем. все воэцействня через ФО ).

Принимают, что 0„,„, =256 0"U, а

0иск 165 ся О

Полная область возможных изменений . воздействиЯ n U = U» «- Ом„щ 25640-0=256 d" U

Значение воздействия, подаваемого на генератор в первом цикле поиска в соответствии с (4)

U =U е Ое — =БЮРО

4U ).546 0

t4ilA8 Q Я.

Расхождение между искомым значением воздействия и значением воздействия, подаваемым на генератор в первом цикле, )иек ()я 1ЬОО 0 " Е®" " "о

Определяют будет ли при атом расхождении воздействий расхождение частот превышать возможную ошибку сравнения.

Для (п +1)-го цикла область возможных значений воздействий, щ я которых раохождение частот может не превышать оццябку сравнения, должна быть не менее чем в два раза уже области возможных значений в воздействяяяя в и -ом шиле.

Так как эта область расположена симмстрично относительно среднего значения воздействия в и -ом цяякле, то допустимая ошибка сравнения s два раза уже, чем рассматриваемая область и в четыре раза уже, чем вся область возможных значений воздействия в и -ом цик» ле.

Отсюда

Ю ЬО

5) п 4 0п-, и+я) Для 1-oa"î цикла

У 40 ИЬа 0 Ь (0 ,акоп

В 1-ом цикле расхождение частот (37 Ф0 ) меньше допустимой ошибки сравнения (64 о ж) и следовательно для

2- гс цикла среднее значение воздействия остается равным среднему значенияо воздействия в 1-ом цикле.

Допустимая ошибка сравнения во 2-ом цикле в два раза меньше, чем в первом (32б О), а также как расхожденяяе чаотот остается прежним (37сРО,), то во втором цикле расхождение частот превосдит допустимую ошибку сравненич. В результате сравнения определен знак рао7 936435 8 хождения частот (плюс) и в соответствии Расхождение воздействий, среднее с выражением (4) может быть найдено значение воздействия, допустимая ошибсреднее значение воздействия в 3-ем ка сравнения и знак расхождения частот пикле (160d U ). для всех циклов поиска показаны в таблице, Не определяется

Плюс

Не определяется

Не определяется

Плюс

Не определяется

128

128

160

160

160

164

Не определяется

Области возможных значений воздействия, области допустимых ошибок сравнения и их граничные значения дпя всех 25 циклов поиска показаны на фиг. 2.

Как видно из фиг. 2 и таблицы поиск завершен на восьмом цикле, так как ра хождение воздействий после 8-ro цикла поиска не превышает 1.

Количество циклов, необходмое для завершения поиска при заданной области возможных значений и заданном допустимом расхождении воздействий, определяется выражением 35 макс мцН

Ц

ФО

Это действительно значение количестBB IIIIKBoB. Поиск по предлагаемому способу не может осуществляться за мент шее количество циклов и всегда исключает количество циклов, определяемое выражением (6).

Если принять так же как и при рассмотрении известного способа, что длительность цикла поиска определяется временем, необходимым на определение знака расхождения частот, то длитель— ность последнего цикла определяется вы- 5О дущих циклов, обозначаем эту длительность

d Tt.p. Мин ср акс ñp ф Гогда, учитывая, что длительность каждого предыдущего цикла в два раза меньше последующего, получаем следующее выражение для длительности П -ro цикла ив поиске, проводимом по предлагаемому способу. п-Я

TII, 11=тц макс ми где, Макс и количество циклов, необходимых для завершения поиска с заданной точностью.

СР мин раже нием (7) и ра

II, CP

Принимая как в известном способе

СР и

0 ТСР-О, м ФCA-5.40 на длительности одного цикла в известном.

55 способе. Ввйду того, что в предлагаемом способе длительность последнего IIIIIQIB превосходит длительность всех предыДлительность поиска

Т а Т макс Я 1. (10)

Если рассматривать выражение (10) как геометрическую прогрессию, то вре мя поиска может быть определено по выражению

P Я n= u, макс < р -

СР ин

<РТ

1 СР у

МО 40 ОЛЮ «ФО о т. е. при тех же условиях в четыре раза быстрее, чем в известном способе. При увеличении количества ступеней разница во времени еще более значительна.

Пример конкретного выполнения устройства, реализующего предложенный способ пре цварительн ого приве дения частоты пре ц-,15 ставлен на фиг. 3, где приведена струт турная электрическая схема устройства предварительного приведения частоты.

Устройство содержит подстраиваемый генератор 1, тракт приведения частот 2, 20 делитель частоты выходного колебания тракта приведения 3, различитель знака

4, вычислитель 5, цифро-аналоговый преобразователь 6, опорный генератор 7 и делитель частоты выходных колебаний 2S опорного генератора 8.

Предварительное приведение частоты осуществляется устройством в следуюшем порядке.

В момент включения или йосле оконча- о ния команды перестройки кольна ФАП с одной частоты на другую все узлы, входящие в устройство, устанавливаются в начальное состояние. В начальном состоянии вычислитель 5 выдает на цифро-ана- з логовый преобразователь 6 код, под влиянием которого воздействие, попадаюшее с цифро-аналогового преобразователя 6 на подстраиваемый генератор 1, имеет величину, равную среднему значению о области, включающей все воздействия, которые могут быть поданы на генератор 1. В течение первого цикла поиска это воздействие не изменяется. Соотношение между коэффициентами деления делителя частоты 3 и делителя частоты

8 выбирается таким образом, чтобы при требуемом значении частоты выходных колебаний подстраиваемого генераторе 1 период выходных колебаний в обоих делителях был бы одинаков. Изменение коэффициентов деления делителей 3 и 8 or цикла к циклу производят таким образом, чтобы это соотношение по возможности не изменялось. В начальном состоя55 нин оба делителя имеют минимальный коэффициент деления. Раэличитель знака

4 сравнивает периоды выходного колеба= ния делителя 3 с периодом выходного

9 получим, что время. затрачиваемое на поиск колебания делителя 8. Если период выходного колебания делителя 3 больше, то sa вычислитель 5 передается команда, приводяшая к увеличению воздействия, если меньше то к уменьшению. В том случае, когда чувствительности различителя э на ка 4 не хватает для определения знака разности частот, команда на вычислитель

4 не подается и воздействие во втором цикле отается таким же, как в первом.

После окончания первого цикла увеличива ют в д«а раза коэффициенты деления делителей частоты 3 и 8, уменьшают в два раза код изменения воздействия прибавляемый или вычитаемый в вычислителе 5 к значещпо воздействия в первом цикле по результатам сравнения, и устанавливают в, начальные состояния трщтеры, входящие в состав. обоих делителей частоты, для того чтобы совместить начало периода в обоих делителях частоты, после этого начинается второй цикл поиока. Длительного второго цикла в два раза больше первого, поэтому точность определения знака расхождения частот то же возрастает в два раза, и область возможных значений воздействия также сокращается.

Работа устройства аналогична во scex циклах. После завершения последнего цик ла расхождение частоты не превышает допусти ого значения и поиск может считаться законченным.

Предложенный способ, не увеличивая сколько нибудь существенно сложность устройства, необходимого для его осушествления, позволяет существенно умень шить длительность предварительного щюизведения частоты. формула изобрете ния

Способ предварительного приведения частоты подстраиваемого генератора, находящегося в кольце фазовой автоподстройки, осуществляемый отдельными циклами, при этом в каждом . из циклов на генератор подают воздействие, равное среднему значению области возможных значений воздействий на этот генератор, затем сравнивают частоту выходного колебания тракта приведения кольца и частоту эталонного колебания, в результате сравне пи для каждого последующего цикла находят новую, в два раза более узкую, область возможных значений воздействия, определяют среднюю величину воздейст вий в этой области и подают на генера11 936435

12 тор воздействие, равное среднему значе- кецего цикла по отношению к предыдуцему

wN воздействий в этой области,, предва- циклу, а допустимую ошибку сравнения

Рительное приведение осуществляют до уменыпают вдвое для каждого последую тех пор, пока область возможных зна- шего цикла по отношению к предыдущечений воздействий не станет уже, чем s му. минимально допустимое значение, о т- Источники информации, л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью принятые во внимание при акспертиэе сокрашения времени на предварительное 1. Авторское свидетельство СССР приведение частоты, время сравнения час- ¹ 657575, кл. Н 034 7/00, 1967 тот увеличивают вдвое для каждого последу-30 (прототип).

7

938438

Составитель Г. Челей

Редактор И. Митроика Гвкредд.Пекарь Корректор Ю.Макаренко

Заказ 4258/76 Ч краж 959 Подиисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам юобрвтвний и открытий

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