RU2688243C1 - Frequencies synthesizer with frequency modulation in sdr applications - Google Patents

Frequencies synthesizer with frequency modulation in sdr applications Download PDF

Info

Publication number
RU2688243C1
RU2688243C1 RU2018129170A RU2018129170A RU2688243C1 RU 2688243 C1 RU2688243 C1 RU 2688243C1 RU 2018129170 A RU2018129170 A RU 2018129170A RU 2018129170 A RU2018129170 A RU 2018129170A RU 2688243 C1 RU2688243 C1 RU 2688243C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
input
output
modulation
low
Prior art date
Application number
RU2018129170A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Маковий
Николай Михайлович Тихомиров
Сергей Григорьевич Зародин
Станислав Константинович Романов
Владимир Николаевич Тихомиров
Михаил Валерьевич Матуразов
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2018129170A priority Critical patent/RU2688243C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2688243C1 publication Critical patent/RU2688243C1/en
Priority to PCT/RU2019/000404 priority patent/WO2020032821A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03C—MODULATION
    • H03C3/00—Angle modulation
    • H03C3/02—Details
    • H03C3/09—Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H03C3/0908—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H03C3/0941—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop applying frequency modulation at more than one point in the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03C—MODULATION
    • H03C3/00—Angle modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03C—MODULATION
    • H03C3/00—Angle modulation
    • H03C3/02—Details
    • H03C3/09—Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H03C3/0908—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H03C3/095—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop applying frequency modulation to the loop in front of the voltage controlled oscillator
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03C—MODULATION
    • H03C3/00—Angle modulation
    • H03C3/02—Details
    • H03C3/09—Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H03C3/0908—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H03C3/0958—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop applying frequency modulation by varying the characteristics of the voltage controlled oscillator
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03C—MODULATION
    • H03C3/00—Angle modulation
    • H03C3/02—Details
    • H03C3/09—Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H03C3/0908—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H03C3/0966—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop modulating the reference clock
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H03L7/093—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using special filtering or amplification characteristics in the loop

Abstract

FIELD: radio equipment.SUBSTANCE: invention relates to the field of radio equipment. Frequency modulation frequencies synthesizer consists of in-series connected reference crystal oscillator, a frequency divider with the fixed division factor, frequency-phase detector, low-pass filter, voltage controlled generator, which output is connected to the variable division factor frequency divider input, which output is connected to the frequency-phase detector second input. Additionally, the preliminary distortions device is introduced, which input is connected to the modem first output, and the output is to the low-pass filter second input.EFFECT: technical result of the invention consists in the frequency-modulated signal production with practically unlimited from above in frequency modulation band.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в качестве возбудителя радиопередатчика с частотной модуляцией и гетеродина радиоприемника без подачи модулирующего сигнала.The invention relates to the field of radio and can be used as the causative agent of a radio transmitter with frequency modulation and the local oscillator of a radio receiver without applying a modulating signal.

Известен синтезатор частот (СЧ) с частотной модуляцией (ЧМ), построенный на основе кольца импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) с делителем частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) в цепи обратной связи, в котором модулирующий сигнал поступает на модулирующий вход генератора, управляемого напряжением (ГУН) [Тихомиров Н.М., Романов С.К., Леньшин А.В. Формирование ЧМ сигналов в синтезаторах с автоподстройкой, М.: Радио и связь, 2004. - 210 с.]. В таком СЧ можно получить на выходе частотно-модулированный сигнал с практически неограниченной сверху по частоте полосой модуляции. Недостаток его состоит в ограничении снизу диапазона модулирующих частот из-за действия обратной связи в кольце ИФАПЧ. Частотная модуляция ГУН по его модуляционному входу воспринимается кольцом ИФАПЧ как внутреннее возмущение, которое по цепи обратной связи отрабатывается (компенсируется) в сторону уменьшения. Эта компенсация происходит в полосе пропускания кольца ИФАПЧ и определяется фильтром нижних частот (ФНЧ) цепи управления ГУН, то есть на нижних частотах. Для расширения диапазона частот модуляции в сторону низких частот необходимо сужать полосу пропускания кольца ИФАПЧ, то есть делать ФНЧ на выходе частотно-фазового детектора (ЧФД) более инерционным, а это приводит к снижению быстродействия и помехоустойчивости СЧ.Known frequency synthesizer (MF) with frequency modulation (FM), built on the basis of the ring pulse-phase-locked loop (IFAP) with a frequency divider with a variable division factor (DCPD) in the feedback circuit, in which the modulating signal is fed to the modulating input of the generator, voltage controlled (GUN) [Tikhomirov N.M., Romanov S.K., Lenshin A.V. Formation of FM signals in auto-tuned synthesizers, M .: Radio and Communications, 2004. - 210 p.]. In such MF, a frequency-modulated signal with an almost unlimited frequency band at the top can be obtained at the output. The disadvantage of it is to limit the range of the modulating frequencies from below because of the feedback action in the IFAPH ring. The frequency modulation of the VCO by its modulation input is perceived by the IFAPH ring as an internal perturbation, which is processed (compensated) downward through the feedback circuit. This compensation occurs in the passband of the IFAP loop and is determined by the low-pass filter (LPF) of the control circuit of the VCO, that is, at the lower frequencies. To extend the modulation frequency range towards low frequencies, it is necessary to narrow the IFAPH ring bandwidth, that is, to make the low-pass filter at the output of the frequency-phase detector (FFD) more inertial, and this leads to a decrease in speed and noise immunity of the MF.

При модуляции СЧ по опорному каналу с помощью подачи модулирующего сигнала на отдельный модуляционный вход опорного кварцевого генератора (ОКГ) этот сигнал является внешним возмущением для системы ИФАПЧ. Система ИФАПЧ синтезатора при этом ведет себя как эквивалентный ФНЧ относительно модулирующего воздействия, то есть происходит «завал» амплитудно-частотной модуляционной характеристики (АЧМХ) СЧ на высоких частотах. Для уменьшения этих искажений АЧМХ необходимо расширение полосы пропускания системы ИФАПЧ в сторону высоких частот. Однако при этом значительно ухудшается фильтрация помех в спектре выходного сигнала с частотой сравнения и ее гармоник.When modulating the MF on the reference channel by applying a modulating signal to a separate modulation input of the reference quartz oscillator (JAG), this signal is an external disturbance for the IFAP system. The system of IFAPCH synthesizer in this case behaves as equivalent to a low-pass filter with respect to the modulating effect, that is, there occurs a “block” of the amplitude-frequency modulation characteristic (AFCM) of the MF at high frequencies. To reduce these distortions of AFCM, it is necessary to expand the bandwidth of the IFAP system towards higher frequencies. However, this significantly deteriorates the filtering of noise in the spectrum of the output signal with the frequency of the comparison and its harmonics.

Одним из путей получения равномерной АЧМХ с сохранением высокого быстродействия синтезатора при сравнительной простоте схемной реализации является осуществление частотной модуляции одновременно в ГУН и ОКГ. Схемная реализация этого пути приведена в патенте на полезную модель № 29628 от 20.12.2002г. «Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией», который может рассматриваться как аналог. Недостатком аналога является невозможность расширения диапазона модуляционной частоты в области низких частот при сохранении динамических свойств системы ИФАПЧ и получить равномерную АЧМХ в широкой полосе модуляционных частот. Это объясняется тем, что полоса модуляции в области нижних модулирующих частот ограничивается полосой пропускания ФНЧ цепи управления ГУН, которую нельзя сделать очень узкой из-за возможности неустойчивой работы СЧ и очень медленного его вхождения в синхронизм. На практике, для работы СЧ на основе ИФАПЧ в режиме ЧМ, желательна полоса частот кольца для прохождения речевого сигнала ниже полосы в телефонном канале (300…3400 Гц), в которой должна происходить автоподстройка системы. В то же время для современных систем связи с ЧМ в ряде случаев необходимо, чтобы нижняя частотная граница модуляции была практически вплотную приближена к нулевой (постоянной) составляющей. Это требование обычно предъявляется к системам связи, в которых используется последовательность импульсов модулирующего сигнала с большой длительностью отдельных импульсов (отдельных «единиц» и «нулей»), чтобы вершина («крыша») импульса, которую определяют очень низкие частоты модуляции, не имела большой «завал», иначе при радиоприеме сообщения информация будет сильно искажена.One of the ways to obtain a uniform AFCM with preservation of high speed synthesizer with relatively simple circuit implementation is the implementation of frequency modulation simultaneously in the VCO and the laser. Schematic implementation of this path is given in the patent for useful model No. 29628 dated 12/20/2002. "A digital frequency synthesizer with frequency modulation," which can be considered as analog. The disadvantage of the analog is the impossibility of expanding the range of the modulation frequency in the low frequency region while maintaining the dynamic properties of the IFAP system and to obtain a uniform AFCM in a wide band of modulation frequencies. This is explained by the fact that the modulation bandwidth in the region of the lower modulating frequencies is limited by the passband of the low-pass filter of the VCO control circuit, which cannot be made very narrow due to the possibility of unstable MF and its very slow synchronization. In practice, for the IF system based on the IFAPCH in the FM mode, the frequency band of the ring for passing the speech signal below the band in the telephone channel (300 ... 3400 Hz) in which the system should be auto-tuning is desirable. At the same time, in some cases, for modern communication systems with FM, it is necessary that the lower frequency limit of modulation be almost close to the zero (constant) component. This requirement is usually imposed on communication systems that use a sequence of pulses of a modulating signal with a large duration of individual pulses (separate “ones” and “zeros”) so that the peak (“roof”) of the pulse, which is determined by very low modulation frequencies, does not have a large “Blockage”, otherwise the information will be strongly distorted during radio reception of the message.

Технически наиболее близким к предлагаемому является, принятый за прототип, синтезатор частот с двухточечной модуляцией с применением модема CMX7143 [http://jp.datasheethome.com/pdf/CMX7143.html] для беспроводной передачи данных в SDR приложениях, в котором модулирующий сигнал вводится одновременно на модуляционные входы ГУН и ОКГ, то есть в две точки схемы.Technically, the closest to the proposed is, adopted as a prototype, a two-point modulated frequency synthesizer using the CMX7143 modem [http://jp.datasheethome.com/pdf/CMX7143.html] for wireless data transmission in SDR applications in which the modulating signal is entered simultaneously on the modulation inputs of the VCO and the laser, that is, two points of the circuit.

Блок-схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где введены следующие обозначения:The block diagram of the device prototype is shown in figure 1, where the following notation is introduced:

1-модем с источником сигналов модуляции на две точки (МИСМ);1-modem with a source of modulation signals for two points (MISM);

2-опорный кварцевый генератор (ОКГ) с отдельным модуляционным входом;2-reference quartz oscillator (laser) with a separate modulation input;

3-делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД);3-frequency divider with a fixed division factor (DFCD);

4-частотно-фазовый детектор (ЧФД);4-phase-frequency detector (FFD);

5-фильтр нижних частот (ФНЧ);5-low pass filter (LPF);

6-делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД);6-frequency divider with variable division ratio (DPKD);

7-генератор, управляемый напряжением (ГУН), с отдельным модуляционным входом;7-voltage controlled oscillator (VCO), with a separate modulation input;

8-интегральная микросхема (ИМС).8-integrated circuit (IC).

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные модем с источником сигналов модуляции на две точки 1, ОКГ 2, ДФКД 3, ЧФД 4, ФНЧ 5, ГУН 7, второй отдельный модуляционный вход ГУН 7 соединён с первым выходом MOD1 МИСМ1. Второй выход - MOD2 МИСМ1 подключён к отдельному модуляционному входу ОКГ 2. Выход ГУН 7 соединён с входом ДПКД 6, выход которого соединён с вторым входом ЧФД 4. В составе блок-схемы устройства-прототипа используется интегральная микросхема 8 типа SKY72300 компании SkyworksSolutions, в составе которой объединены ДФКД 3, ЧФД 4 и ДПКД 6. Следует отметить, что в устройстве-прототипе применяется внешний ГУН 7 с отдельным модуляционным входом. Таким образом, на основе этих узлов и блоков образовано кольцо ИФАПЧ синтезатора частот с двухточечной частотной модуляцией.The prototype device contains a serially connected modem with a source of modulation signals for two points 1, JAG 2, DFCD 3, PFD 4, LPF 5, VCO 7, the second separate modulation input of VCO 7 is connected to the first output MOD1 MISM1. The second output - MOD2 MISM1 is connected to a separate modulation input of the MAG. 2. The output of the VCO 7 is connected to the input of the DPKD 6, the output of which is connected to the second input of the FFD 4. The integrated circuit chip of the SKY72300 type from SkyworksSolutions, composed of which combined DFKD 3, PFD 4 and DPKD 6. It should be noted that in the device-prototype used external VCO 7 with a separate modulation input. Thus, on the basis of these nodes and blocks, an IFEPH ring synthesizer with two-point frequency modulation is formed.

Устройство-прототип работает следующим образом. Модулирующий сигнал в модеме МИСМ 1 расщепляется на два канала модуляции MOD1 и MOD2 с использованием двух точек ввода модуляции: на модуляционный вход ГУН 7 и модуляционный вход ОКГ 2. Внутри МИСМ 1 стоят по этим двум каналам цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), формирующие сигналы с необходимым уровнем на выходах MOD1 и MOD2. По выходу MOD1 подается модулирующий сигнал в полосе выше частоты среза кольца ИФАПЧ, а по выходу MOD2 – ниже частоты среза кольца ИФАПЧ. Тем самым обеспечивается плоская АЧМХ независимо от величины частоты среза кольца ИФАПЧ за счет сшивания низкочастотной и высокочастотной АЧМХ характеристик по каналам MOD1 и MOD2 относительно частоты среза кольца. Однако этой схеме реализации двухточечной модуляции присущи некоторые существенные недостатки:The device prototype works as follows. The modulating signal in the MISM 1 modem is split into two modulation channels MOD1 and MOD2 using two modulation input points: the modulation input of the VCO 7 and the modulation input of the OKG 2. Inside the MISM 1 there are digital-to-analog converters (DACs) along these two channels that form with the required level at the outputs of MOD1 and MOD2. At the output of MOD1, a modulating signal is supplied in the band above the cutoff frequency of the IFPCH ring, and at the output of MOD2 - below the cutoff frequency of the IFEPH ring. This ensures a flat AFCM regardless of the cut-off frequency of the IFAPH ring due to the crosslinking of the low-frequency and high-frequency AFCM characteristics on the channels MOD1 and MOD2 relative to the cut-off frequency of the ring. However, this scheme of implementing two-point modulation has some significant drawbacks:

- в схеме необходимо использование ОКГ с отдельных модуляционным входом, наличие которого снижает нагруженную добротность колебательного контура генератора ОКГ 2. Это ухудшает стабильность частоты, способствующей нарастанию фазовых шумов. В свою очередь эти обстоятельства значительно и не лучшим образом влияют на выходной сигнал СЧ в целом. - in the circuit, it is necessary to use a laser with a separate modulation input, the presence of which reduces the loaded Q-factor of the oscillating circuit of the laser generator 2. This impairs the stability of the frequency, contributing to the increase in phase noise. In turn, these circumstances significantly and not in the best way affect the output signal of the MF as a whole.

- из-за изменения коэффициента деления частоты цепи обратной связи при смене выходной частоты, нелинейности модуляционных характеристик ОКГ 2 и ГУН 7 по двум каналам модуляции MOD1 и MOD2 необходимо корректировать усиление модулирующих сигналов для обеспечения равномерности АЧМХ.- due to the change in the frequency division ratio of the feedback circuit when changing the output frequency, the nonlinearity of the modulation characteristics of OKG 2 and VCO 7 on two modulation channels MOD1 and MOD2, it is necessary to adjust the amplification of the modulating signals to ensure the uniformity of the AFCM.

- в схеме двухточечной модуляции требуется применение вновь разрабатываемых уникальных или серийных дорогостоящих генераторов ОКГ 2 и ГУН 7, имеющих отдельные модуляционные входы. Выпуск последних с отдельным входом модуляции весьма ограничен.- in the two-point modulation scheme, the application of newly developed unique or serial expensive generators of OKG 2 and VCO 7, which have separate modulation inputs, is required. The release of the latter with a separate modulation input is very limited.

- с технологической точки зрения требуется попарная программная регулировка усиления по двум каналам модуляции MOD1 и MOD2 из-за разброса нелинейностей модуляционных характеристик ОКГ 2 и ГУН 7.- from a technological point of view, a pair-wise program gain control is required for two modulation channels MOD1 and MOD2 due to the non-linear scatter of the modulation characteristics of LAG 2 and VCO 7.

Задачей изобретения является расширение диапазона моделирующих частот в область нижних частот при упрощении устройства. В синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий последовательно соединённые ОКГ, ДФКД, ЧФД, ФНЧ, ГУН, выход которого соединён со вторым входом ДПКД, выход которого соединён со вторым входом ЧФД, введено устройство предварительных искажений (УПИ), вход которого соединён с первым выходом модема, а выход УПИ соединён с вторым входом ФНЧ. The objective of the invention is to extend the range of modeling frequencies in the lower frequencies while simplifying the device. A frequency synthesizer with frequency modulation containing serially connected JAG, DFCD, PFD, LPF, VCO, the output of which is connected to the second input of the PCD, the output of which is connected to the second entrance of the PFD, is introduced a preliminary distortion device (UPI), the input of which is connected to the first output modem, and the output of the UPI is connected to the second input of the low-pass filter.

Тем самым предлагается новая, простая схема одноточечной частотной модуляции, основанная на компенсации глубины обратной связи системы ИФАПЧ за счет внесения с помощью УПИ линейных предварительных искажений модулирующего сигнала для компенсации работы кольца ИФАПЧ как фильтра верхних частот относительно модулирующего сигнала только одного канала модуляции MOD1 не на отдельном модуляционном, а на основном управляющем входе ГУН в одной точке цепи управления и сопряжения с ФНЧ.Thus, a new, simple single-point frequency modulation scheme is proposed, based on compensating the feedback depth of the IFAP system by introducing linear pre-distortion of the modulating signal using the UPI to compensate for the operation of the IFAPH ring as a high-pass filter relative to the modulating signal of only one modulation channel MOD1 not on a separate modulation, and at the main control input of the VCO at one point of the control circuit and interfacing with the low-pass filter.

Блок-схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где введены следующие обозначения:The block diagram of the proposed device is shown in figure 2, where the following notation is introduced:

1-модем с источником сигналов модуляции на две точки (МИСМ);1-modem with a source of modulation signals for two points (MISM);

2-опорный кварцевый генератор (ОКГ) без отдельного модуляционного входа;2-reference crystal oscillator (AEC) without a separate modulation input;

3-делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД);     3-frequency divider with a fixed division factor (DFCD);

4-частотно-фазовый детектор (ЧФД);4-phase-frequency detector (FFD);

5-фильтр нижних частот (ФНЧ);5-low pass filter (LPF);

6-делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД);6-frequency divider with variable division ratio (DPKD);

7-генератор, управляемый напряжением (ГУН) без отдельного модуляционного входа;7 voltage controlled oscillator (VCO) without separate modulation input;

8-интегральная микросхема;8 integrated circuit;

9-устройство предварительных искажений (УПИ).9-device preliminary distortion (UPI).

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные ОКГ 2, ДФКД 3, ЧФД 4, фильтр нижних частот 5, ГУН 7. Выход ГУН 7 соединён с входом ДПКД 6, выход которого соединён со вторым входом ЧФД 4. Первый выход МИСМ 1 соединён с входом УПИ 9, выход которого соединён со вторым входом ФНЧ  The proposed device contains serially connected JAG 2, DFCD 3, PFD 4, low pass filter 5, VCO 7. The output of VCO 7 is connected to the input of the PCD 6, the output of which is connected to the second input of PFD 4. The first output of MISM 1 is connected to the input of UPI 9, the output of which is connected to the second input of the low-pass filter

В составе блок-схемы предлагаемого устройства используется, например, ИМС типа LMX2592 компании TexasInstruments, в составе которой объединены ДФКД 3, ЧФД 4, ДПКД 6 и ГУН 7. Таким образом, на основе этих узлов и блоков образовано кольцо ИФАПЧ синтезатора частот с одноточечной частотной модуляцией. Причем используется ГУН 7 интегрированный, в ИМС 8 и ОКГ без отдельных модуляционных входов. Следовательно, на основе этих узлов и блоков образовано кольцо ИФАПЧ синтезатора частот с одноточечной частотной модуляцией. Модуляционный сигнал с выхода MOD1 модема МИСМ 1 через УПИ 9 прикладывается только в одну точку цепи управления и сопряжения внешнего ФНЧ 5 со встроенным ГУН 7 в ИМС 8.The block diagram of the proposed device is used, for example, by IC Instrument LMX2592 from Texas Instruments, which combines DFCD 3, PFD 4, DPDD 6 and VCO 7. Thus, on the basis of these nodes and blocks, a single-frequency IFAPH ring synthesizer is formed modulation. Moreover, the VCO 7 is used integrated, in IC 8 and JAG without separate modulation inputs. Consequently, on the basis of these nodes and blocks, an IFAPH ring of a frequency synthesizer with single-point frequency modulation is formed. The modulation signal from the MOD1 output of the MISM 1 through UPI 9 is applied only to one point of the control circuit and the interface of the external low-pass filter 5 with the integrated VCO 7 in the IC 8.

На фиг. 3 представлена подробная схема реализации УПИ 9 в составе ЧМ синтезатора с ИФАПЧ, включающий в себя два идентичных ФНЧ 5 и дополнительные RC-цепочки.FIG. Figure 3 shows the detailed implementation of UPI 9 as part of the FM synthesizer with IFAP, including two identical low-pass filters 5 and additional RC-chains.

Предлагаемое устройство, приведённое на фиг.2 с учётом раскрытия УПИ 9, работает следующим образом. Диапазон частот сигнала модуляции может быть снижен до частоты ниже ширины полосы пропускания кольца ИФАПЧ, так как схема УПИ 9 осуществляет компенсацию глубины обратной связи кольца ИФАПЧ с помощью включения в нее второго ФНЧ 5 и, следовательно, успешного подавления помех с частотой сравнения и высоко частотных составляющих сигнала модуляции в ЧФД 4. Поэтому влияние второго ФНЧ 5 ухудшает АЧМХ по модуляции в области верхних частот. Следовательно, это взаимодействие должно быть также компенсировано цепочкой из двух резисторов с одинаковым сопротивлением R1 и конденсаторов С1.1 и С1.2. Значение сопротивления резистора R1 определяется соотношением

Figure 00000001
где
Figure 00000002
 - минимальная частота модулирующего сигнала МОD1. Значения емкостей конденсаторов С1.1 и С1.2 определяются средним значением крутизны характеристики управления ГУН 7 и требуемым значением девиации частоты выходного ЧМ сигнала. Резистор R и конденсатор С включены для компенсации нагрузки ФНЧ 5 в цепи управления ГУН 7. Конденсатор С также играет роль в блокировании утечки напряжения по постоянному току на выходе ГУН 7 в УПИ 9. ФНЧ5 третьего порядка выбирается с целью достаточного затухания помех с частотой сравнения в ЧФД 4. Резистор R4 в сочетании с паразитной емкостью на входе ГУН может увеличить порядок ФНЧ 5. Для получения незначительного влияния на ФНЧ 5 резистор R4 устанавливается для предотвращения прямой нагрузки паразитной емкости на входе ГУН 7 на емкость конденсатора С3.The proposed device shown in figure 2, taking into account the disclosure of UPI 9, works as follows. The frequency range of the modulation signal can be reduced to a frequency below the bandwidth of the IFAPH ring, since the UPI circuit 9 compensates for the feedback depth of the IFAPCH ring by including a second low-pass filter 5 and, therefore, successfully suppressing interference with the reference frequency and high frequency components modulation signal in PFD 4. Therefore, the influence of the second low-pass filter 5 degrades the AFCM modulation in the high-frequency range. Therefore, this interaction should also be compensated by a chain of two resistors with the same resistance R 1 and capacitors C 1.1 and C 1.2 . The resistance value of the resistor R 1 is determined by the ratio
Figure 00000001
 Where
Figure 00000002
 - the minimum frequency of the modulating signal MOD1. The capacitance values of capacitors C 1.1 and C 1.2 are determined by the average value of the steepness of the control characteristic of the VCO 7 and the required value of the frequency deviation of the output FM signal. Resistor R and capacitor C are included to compensate for the load of the low-pass filter 5 in the control circuit of the VCO 7. Capacitor C also plays a role in blocking voltage leakage at a constant current at the output of the VCO 7 in the UPI 9. PFD 4. The resistor R 4 in combination with the stray capacitance at the VCO input procedure may increase the LPF 5. for insignificant effect on the LPF 5, a resistor R 4 is set to prevent direct load the parasitic capacitance at the input of the VCO 7 to the container cond nsatora C 3.

Сигнал модуляции MOD1 на выходе блока УПИ 9 понижается и передается на ГУН 7 с искажением его частотной характеристики. Чтобы получить оптимальное значение сопротивления R и емкости С из многих возможных вариантов, была смоделирована и отрегулирована схема, представленная на фиг.3, для передачи речевых сообщений при плоской АЧМХ. Наилучшая характеристика получается при С=680нФ и R=33кОм. Применение УПИ 9 в СЧ с ИФАПЧ, построенного по описанной выше схеме с введением ЧМ, позволяет существенно расширить вниз полосу модулирующих частот. При этом в УПИ 9 используются простые схемотехнические решения и дешевые комплектующие. The modulation signal MOD1 at the output of the UPI 9 block is lowered and transmitted to the VCO 7 with distortion of its frequency response. In order to obtain the optimal value of resistance R and capacitance C from many possible variants, the circuit presented in Fig. 3 was modeled and adjusted for transmitting voice messages with a flat AFMH. The best performance is obtained at C = 680 nF and R = 33 kΩ. The use of UPI 9 in the midrange with IFAP, built according to the scheme described above with the introduction of FM, can significantly expand down the baseband. In this case, UPI 9 uses simple circuit solutions and cheap components.

Предложена недорогая и практическая схема ЧМ СЧ с ИФАПЧ с учётом плоской АЧМХ на базе компенсации обратной связи. Методика расчета элементов УПИ проста и охватывает не только определение АЧМХ, но и максимальную девиацию.A low-cost and practical scheme for the FM midrange with IFAPH is proposed, taking into account the flat AFCM on the basis of feedback compensation. The method of calculating the elements of the UPI is simple and covers not only the definition of AFCM, but also the maximum deviation.

Таким образом, в предлагаемом синтезаторе частот с частотной модуляцией имеется возможность значительно расширить диапазон модулирующих частот в область нижних частот (в предельном случае приближающийся к нулевой частоте) и получить равномерную АЧМХ в широкой полосе модулирующих частот с минимальными искажениями преимущественно высокой чистоте спектра выходного сигнала. При этом, появляется возможность отказа от двух точечного способа модуляции, требующего прецизионного выравнивания усиления с помощью ЦАП по двум каналам модуляции.Thus, in the proposed frequency synthesizer with frequency modulation, it is possible to significantly expand the range of modulating frequencies to the lower frequencies (approaching zero frequency in the limiting case) and to obtain a uniform AFCM in a wide range of modulating frequencies with minimal distortions of the high purity of the output signal spectrum. In this case, it becomes possible to abandon the two-point modulation method, which requires precision gain equalization using a DAC using two modulation channels.

Claims (2)

1. Синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий последовательно соединенные опорный кварцевый генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, частотно-фазовый детектор, фильтр нижних частот, генератор, управляемый напряжением, выход которого соединен с входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен со вторым входом частотно-фазового детектора, отличающийся тем, что введено устройство предварительных искажений, вход которого соединен с первым выходом модема, а выход устройства предварительных искажений соединен со вторым входом фильтра нижних частот.1. Frequency modulated frequency synthesizer containing a series-connected reference crystal oscillator, a frequency divider with a fixed division factor, a frequency-phase detector, a low-pass filter, a voltage-controlled oscillator, the output of which is connected to the input of a frequency divider with a variable division factor, the output of which connected to the second input of the frequency-phase detector, characterized in that a pre-distortion device is introduced, the input of which is connected to the first output of the modem, and the output of the device pre-keeping distortion connected to the second input of the lowpass filter. 2. Синтезатор частот по п.1, отличающийся тем, что устройство предварительных искажений содержит дифференцирующую цепочку из двух резисторов, двух конденсаторов и фильтра нижних частот. 2. The frequency synthesizer according to claim 1, wherein the pre-distortion device comprises a differentiating chain of two resistors, two capacitors and a low-pass filter.
RU2018129170A 2018-08-09 2018-08-09 Frequencies synthesizer with frequency modulation in sdr applications RU2688243C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018129170A RU2688243C1 (en) 2018-08-09 2018-08-09 Frequencies synthesizer with frequency modulation in sdr applications
PCT/RU2019/000404 WO2020032821A1 (en) 2018-08-09 2019-06-05 Frequency modulated frequency synthesizer in sdr applications

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018129170A RU2688243C1 (en) 2018-08-09 2018-08-09 Frequencies synthesizer with frequency modulation in sdr applications

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2688243C1 true RU2688243C1 (en) 2019-05-21

Family

ID=66636779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018129170A RU2688243C1 (en) 2018-08-09 2018-08-09 Frequencies synthesizer with frequency modulation in sdr applications

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2688243C1 (en)
WO (1) WO2020032821A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU29628U1 (en) * 2002-12-20 2003-05-20 Бокова Оксана Игоревна Frequency Modulated Digital Synthesizer
RU55517U1 (en) * 2006-02-28 2006-08-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY TELEGRAPHY MODE
WO2018090686A1 (en) * 2016-11-17 2018-05-24 深圳市华讯方舟卫星通信有限公司 Frequency synthesizer

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU8190U1 (en) * 1997-11-12 1998-10-16 Сергей Анатольевич Шерстюков DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION
US9705511B2 (en) * 2015-06-18 2017-07-11 Yekutiel Josefsberg Ultra low phase noise frequency synthesizer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU29628U1 (en) * 2002-12-20 2003-05-20 Бокова Оксана Игоревна Frequency Modulated Digital Synthesizer
RU55517U1 (en) * 2006-02-28 2006-08-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY TELEGRAPHY MODE
WO2018090686A1 (en) * 2016-11-17 2018-05-24 深圳市华讯方舟卫星通信有限公司 Frequency synthesizer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Е.А.Печенин, Особенности построения цифровых синтезаторов частот с частотной модуляцией на современной элементной базе. Научный журнал "Вестник Воронежского Института МВД России", 2007 N2, найдено в Интернет 22.08.2018: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-postroeniya-tsifrovyh-sintezatorov-chastot-s-chastotnoy-modulyatsiey-na-sovremennoy-elementnoy-baze. *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020032821A1 (en) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050285688A1 (en) Phase moulation apparatus, polar modulation transmission apparatus, wireless transmission apparatus and wireless communication apparatus
US4737968A (en) QPSK transmission system having phaselocked tracking filter for spectrum shaping
GB2344006A (en) Direct modulation phase lock loop and method therefor
US20090207941A1 (en) Delay-Based Modulation of RF Communications Signals
KR100968388B1 (en) Baseband compensation of an offset phase locked loop
US20150263670A1 (en) Frequency Modulation Based on Two Path Modulation
US7417513B2 (en) System and method for signal filtering in a phase-locked loop system
RU2688243C1 (en) Frequencies synthesizer with frequency modulation in sdr applications
US7180376B2 (en) Synthesizer and calibrating method for the same
US5281930A (en) Frequency modulator
RU189939U1 (en) High Speed Frequency Synthesizer
US7158603B2 (en) Method and apparatus for compensating deviation variances in a 2-level FSK FM transmitter
US4816782A (en) Modulation sensitivity correction circuit for voltage-controlled oscillator
US6236689B1 (en) Device comprising a phase-locked loop, electronic apparatus comprising such a device and method of modulating the frequency of an oscillator
EP0647015B1 (en) Modulators
RU2765273C1 (en) Low distortion frequency modulated digital signal conditioner
RU2280945C1 (en) Frequency- or phase-modulated frequency synthesizer
JP2006140582A (en) Transmission signal generating apparatus
US11665033B2 (en) Transmission device
RU10023U1 (en) DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION
RU72803U1 (en) DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION
RU16236U1 (en) DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION
RU40691U1 (en) DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION
RU41556U1 (en) DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION
RU29813U1 (en) Frequency Modulated Digital Synthesizer