EA040762B1 - DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING LIMITS OF WORKING RANGE OF CLASSICAL PHASE-LOCKED SYSTEMS - Google Patents

DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING LIMITS OF WORKING RANGE OF CLASSICAL PHASE-LOCKED SYSTEMS Download PDF

Info

Publication number
EA040762B1
EA040762B1 EA201900555 EA040762B1 EA 040762 B1 EA040762 B1 EA 040762B1 EA 201900555 EA201900555 EA 201900555 EA 040762 B1 EA040762 B1 EA 040762B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
low
pass filter
frequency
output
input
Prior art date
Application number
EA201900555
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Владимировна Кудряшова
Николай Владимирович Кузнецов
Ольга Александровна Кузнецова
Михаил Юрьевич Лобачев
Тимур Назирович Мокаев
Марат Владимирович Юлдашев
Ренат Владимирович Юлдашев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)
Publication of EA040762B1 publication Critical patent/EA040762B1/en

Links

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к радиоэлектронике и компьютерным архитектурам, может использоваться в приемо-передающих устройствах и технике связи и управления, радиоавтоматике, системах авторегулирования, в частности, при проектировании различных типов систем фазовой автоподстройки частоты (далее ФАПЧ), отличающееся возможностью определять оптимальные параметры для достижения синхронного режима в пределах одного биения и стабильной работы систем ФАПЧ, что способствует повышению помехоустойчивости и улучшению фильтрующих свойств системы.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to radio electronics and computer architectures, can be used in transceivers and communication and control engineering, radio automatics, automatic control systems, in particular, when designing various types of phase locked loop systems (hereinafter PLL), characterized by the possibility determine the optimal parameters to achieve a synchronous mode within one beat and stable operation of PLL systems, which helps to increase noise immunity and improve the filtering properties of the system.

Известно, что тестирование реальной модели является трудоемким процессом и не может гарантировать правильность работы системы фазовой автоподстройки при всевозможных значениях начальных данных и параметров ее компонент, таких как начальная разность фаз эталонного и подстраиваемого генераторов, начальное состояние фильтра нижних частот, поэтому такой способ достаточно редко применяется на практике.It is known that testing a real model is a laborious process and cannot guarantee the correct operation of the phase locked loop system for all possible values of the initial data and parameters of its components, such as the initial phase difference of the reference and adjustable oscillators, the initial state of the low-pass filter, so this method is rarely used. on practice.

Известно, что анализ моделей систем фазовой автоподстройки в пространстве сигналов является сложной задачей, так как данные модели описываются неавтономными нелинейными дифференциальными уравнениями [1].It is known that the analysis of models of phase locked loop systems in the signal space is a difficult task, since these models are described by non-autonomous nonlinear differential equations [1].

Известно, что наиболее распространенным способом, используемым при проектировании и анализа систем ФАПЧ, является способ моделирования и анализ созданных моделей фазовой автоподстройки в пространстве фаз сигналов [2, 3]. В частности, модели ФАПЧ в пространстве фаз сигналов используются для нахождения оценок диапазона разностей частот эталонного и подстраиваемого генераторов, соответствующему режиму, при котором синхронизация достигается внутри одного биения как при начале работы системы ФАПЧ, так и при мгновенном переключении частоты эталонного генератора. Такой диапазон называют полосой захвата без проскальзывания [4-6]. Несмотря на то что нахождение таких диапазонов является сложным и трудоемким, оценки допустимого отклонения частоты существуют [7]. Однако из-за применения упрощённых фильтров нижних частот при проектировании таких систем соответствующие системы обладают недостаточно высокой помехоустойчивостью.It is known that the most common method used in the design and analysis of PLL systems is the method of modeling and analyzing the created models of phase lock in the phase space of signals [2, 3]. In particular, PLL models in the phase space of signals are used to find estimates of the range of frequency differences between the reference and adjustable oscillators corresponding to the mode in which synchronization is achieved within one beat both at the start of the PLL system and when the frequency of the reference oscillator is instantly switched. Such a range is called the capture band without slipping [4-6]. Despite the fact that finding such ranges is complex and laborious, estimates of the frequency tolerance exist [7]. However, due to the use of simplified low-pass filters in the design of such systems, the corresponding systems have insufficiently high noise immunity.

Известно устройство фазовой автоподстройки частоты [8], суть которого в повышении устойчивости, определяющей полосу захвата частоты, при сохранении высокой точности фазовой синхронизации. Однако известное устройство является недостаточно стабильным за счет того, что при его работе допускается фазовая синхронизация с биениями, а также определение полосы захвата без проскальзывания с помощью известного устройства является сложной задачей.A phase-locked loop device [8] is known, the essence of which is to increase the stability that determines the frequency acquisition band, while maintaining high accuracy of phase synchronization. However, the known device is not sufficiently stable due to the fact that during its operation phase synchronization with beats is allowed, and also determining the capture band without slip using the known device is a difficult task.

Известна схема [9], работа которой основана на формировании двух управляющих сигналов с помощью фазового детектора, который получает два высокостабильных по частоте сигнала, генерируемых эталонным и подстраиваемым генератором, и блока измерения разности частот, подключенного к выходу фазового детектора и генерирующего сигнал, соответствующий разности частот. Однако определение полосы захвата без проскальзывания с помощью известного устройства является трудоемким и обладает недостаточной точностью.There is a known scheme [9], the operation of which is based on the formation of two control signals using a phase detector, which receives two highly stable frequency signals generated by a reference and adjustable oscillator, and a frequency difference measurement unit connected to the output of the phase detector and generating a signal corresponding to the difference frequencies. However, the determination of the capture band without slipping using the known device is time-consuming and has insufficient accuracy.

Известны способ для определения рабочих параметров фазовой автоподстройки частоты генератора и устройство для его реализации [10], основанные на задании дополнительного сигнала в зависимости от двух заданных высокостабильных по частоте колебания эталонного и подстраиваемого сигнала. Дополнительный сигнал используется для определения рабочих параметров системы фазовой синхронизации и снижает трудоемкость их определения. Недостатком известных способа и устройства является то, что биения в процессе синхронизации системы выявляются опытным путем, и такое выявление является трудоемким. Помимо этого, известные способ и устройство являются недостаточно информативными для определения рабочего диапазона, при котором фазовая синхронизация достигается внутри одного биения.A method is known for determining the operating parameters of a phase-locked-loop generator frequency and a device for its implementation [10], based on setting an additional signal depending on two given highly stable frequency oscillations of the reference and adjustable signal. An additional signal is used to determine the operating parameters of the phase locking system and reduces the complexity of their determination. The disadvantage of the known method and device is that the beats in the process of synchronization of the system are detected empirically, and such detection is time-consuming. In addition, the known method and device are not informative enough to determine the operating range in which phase synchronization is achieved within one beat.

Известны способ для определения границ рабочего диапазона импульсного генератора систем фазовой синхронизации и устройство для его реализации [11], наиболее близкие к заявленной группе изобретений, принятые в качестве прототипа для заявленного изобретения. Сущность известного способа состоит в том, что задают два высокостабильных по частоте колебания прямоугольных сигнала, один из которых выбирают эталонным, а второй подстраиваемым, причем диапазон частот первого и второго сигналов выбирают от 20 кГц до 20 ГГц, задают первый и второй коэффициенты передаточной функции фильтра нижних частот, после чего по соотношению эталонного и подстраиваемого сигналов задают дополнительный сигнал, который с помощью фильтра нижних частот подвергают фильтрации, с помощью усилителя постоянного тока увеличивают его амплитуду, и дополнительный сигнал используют в качестве управляющего сигнала, причем допустимое отклонение частоты подстраиваемого сигнала от эталонного задается по соответствующим формулам, выбор которых зависит от функции сравнения.There is a method for determining the boundaries of the operating range of a pulse generator of phase synchronization systems and a device for its implementation [11], the closest to the claimed group of inventions, taken as a prototype for the claimed invention. The essence of the known method is that two highly stable frequency oscillations of a rectangular signal are set, one of which is selected as a reference, and the second is adjustable, the frequency range of the first and second signals is selected from 20 kHz to 20 GHz, the first and second coefficients of the filter transfer function are set low frequencies, after which, according to the ratio of the reference and adjusted signals, an additional signal is set, which is filtered using a low-pass filter, its amplitude is increased using a DC amplifier, and the additional signal is used as a control signal, and the permissible deviation of the frequency of the adjusted signal from the reference is given by the appropriate formulas, the choice of which depends on the comparison function.

Недостатками данного прототипа являются недостаточная помехоустойчивость в силу применения упрощенных фильтров нижних частот, а также невозможность применения известного способа к системам с эталонным и подстраиваемым сигналами гармонической формы.The disadvantages of this prototype are insufficient noise immunity due to the use of simplified low-pass filters, as well as the impossibility of applying the known method to systems with reference and adjustable harmonic signals.

Технический результат, достигаемый новым решением, является общим для всей группы объектов заявленного изобретения (способу для определения границ рабочего диапазона классических систем фазовой автоподстройки и устройству для его реализации), и состоит в повышении устойчивости относи- 1 040762 тельно помех и шумов за счет проектирования фильтров нижних частот в более широком диапазоне параметров.The technical result achieved by the new solution is common to the entire group of objects of the claimed invention (a method for determining the boundaries of the operating range of classical phase-locked loop systems and a device for its implementation), and consists in increasing the stability against interference and noise by designing filters lower frequencies in a wider range of parameters.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе для определения границ рабочего диапазона систем фазовой автоподстройки, в котором задают два высокостабильных по частоте колебания сигнала, один из которых выбирают эталонным, а второй выбирают подстраиваемым, причем диапазон их частот выбирают от 20 кГц до 20 ГГц, после чего по соотношению этих двух сигналов задают дополнительный сигнал, который с помощью фильтра нижних частот подвергают фильтрации, и дополнительный сигнал используют в качестве управляющего сигнала, в соответствии с заявленным изобретением формы эталонного и подстраиваемого сигналов выбирают синусоидальной и косинусоидальной соответственно, а в качестве фильтра нижних частот выбирают фильтр нижних частот второго порядка с передаточной функцией вида:The specified technical result is achieved by the fact that in the method for determining the boundaries of the operating range of phase-locked loop systems, in which two highly stable frequency oscillations of the signal are set, one of which is chosen as a reference, and the second is chosen as adjustable, and their frequency range is chosen from 20 kHz to 20 GHz , after which, according to the ratio of these two signals, an additional signal is set, which is filtered using a low-pass filter, and the additional signal is used as a control signal, in accordance with the claimed invention, the shapes of the reference and adjustable signals are chosen to be sinusoidal and cosine, respectively, and as a filter low-pass select a second-order low-pass filter with a transfer function of the form:

H(s) = bcs+c s(s+a) + С, где H(s) - передаточная функция фильтра нижних частот, s - комплексная переменная, a>0, b>0 и c>0 - первый, второй и третий коэффициенты передаточной функции фильтра нижних частот, удовлетворяющие соотношениям:H(s) = bcs+c s(s+a) + C, where H(s) is the low pass filter transfer function, s is a complex variable, a>0, b>0 and c>0 are the first, second and third coefficients of the transfer function of the low-pass filter, satisfying the relations:

a(a+b)>1, ab%.a(a+b)>1, ab%.

а частоту подстраиваемого сигнала выбирают не более чем на ωl от частоты эталонного сигнала, причем допустимое отклонение частоты ωl задается по соотношению:and the frequency of the tuned signal is chosen no more than ω l from the frequency of the reference signal, and the permissible frequency deviation ω l is given by the relation:

где K - коэффициент усиления усилителя постоянного тока.where K is the gain of the DC amplifier.

Указанный технический результат достигается также новым устройством для определения границ рабочего диапазона систем фазовой автоподстройки, выполненном в корпусе, содержащем эталонный генератор высокостабильного по частоте колебания, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, который выполнен в виде перемножителя двух сигналов, выход фазового детектора подключен к первому входу фильтра нижних частот, выход фильтра нижних частот подключен к первому входу усилителя постоянного тока, выход усилителя постоянного тока подключен к управляющему входу подстраиваемого генератора высокостабильного по частоте колебания, выход подстраиваемого генератора подключен ко второму входу фазового детектора, блок определения границ рабочего диапазона, выполненного в виде арифметического контроллера с обеспечением точности вычислений не менее четырех знаков после запятой, выход которого подключен к регистратору, который фиксирует границы рабочего диапазона системы фазовой автоподстройки частоты, блок задания коэффициента усиления усилителя постоянного тока, первый выход которого подключен ко второму входу усилителя постоянного тока, второй выход блока задания коэффициента усиления усилителя постоянного тока подключен к первому входу блока определения границ рабочего диапазона, в котором, в соответствии с заявленным изобретением, дополнительно установлен блок задания первого коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот, первый выход которого подключен ко второму входу фильтра нижних частот, а второй выход блока задания первого коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот подключен ко второму входу блока определения границ рабочего диапазона, блок задания второго коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот, первый выход которого подключен к третьему входу фильтра нижних частот, второй выход блока задания второго коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот подключен к третьему входу блока определения границ рабочего диапазона, блок задания третьего коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот, первый выход которого подключен к четвертому входу фильтра нижних частот, второй выход блока задания третьего коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот подключен к четвертому входу блока определения границ рабочего диапазона.The specified technical result is also achieved by a new device for determining the boundaries of the operating range of phase locked loop systems, made in a housing containing a reference generator of highly stable oscillation frequency, the output of which is connected to the first input of the phase detector, which is made in the form of a multiplier of two signals, the output of the phase detector is connected to the first input of the low-pass filter, the output of the low-pass filter is connected to the first input of the DC amplifier, the output of the DC amplifier is connected to the control input of the adjustable oscillator of highly stable oscillation frequency, the output of the adjustable oscillator is connected to the second input of the phase detector, the block for determining the boundaries of the operating range, made in the form of an arithmetic controller with a calculation accuracy of at least four decimal places, the output of which is connected to a recorder that fixes the boundaries of the operating range of the phase locked loop system h frequency, the block for setting the gain of the DC amplifier, the first output of which is connected to the second input of the DC amplifier, the second output of the block for setting the gain of the DC amplifier is connected to the first input of the block for determining the boundaries of the operating range, in which, in accordance with the claimed invention, additionally a block for setting the first coefficient of the transfer function of the low-pass filter is installed, the first output of which is connected to the second input of the low-pass filter, and the second output of the block for setting the first coefficient of the transfer function of the low-pass filter is connected to the second input of the block for determining the boundaries of the operating range, the block for setting the second coefficient of the transfer function low-pass filter, the first output of which is connected to the third input of the low-pass filter, the second output of the block for setting the second coefficient of the low-pass filter transfer function is connected to the third input of the block for determining the boundaries of the operating range, block for setting the third coefficient of the low-pass filter transfer function, the first output of which is connected to the fourth input of the low-pass filter, the second output of the block for setting the third coefficient of the low-pass filter transfer function is connected to the fourth input of the block for determining the boundaries of the operating range.

В основу заявленного изобретения поставлена техническая задача повышения точности, достоверности и стабильности работы системы ФАПЧ, снижении трудоемкости определения рабочего диапазона при проектировании и тестировании системы фазовой автоподстройки.The basis of the claimed invention is the technical problem of improving the accuracy, reliability and stability of the PLL system, reducing the complexity of determining the operating range when designing and testing a phase locked loop system.

Сущность заявленного способа поясняется фиг. 2, фиг. 3, на которых представлены функциональные зависимости эталонного и подстраиваемого сигналов от времени.The essence of the claimed method is illustrated in Fig. 2, fig. 3, which show the functional dependences of the reference and adjustable signals on time.

В заявленном способе один из двух высокостабильных по частоте сигналов выбирают эталонным с синусоидальной формой, который изображен на фиг. 2 как функция зависимости от времени, где A1 амплитуда, ωΓ - частота, а ωι - период сигнала. Второй из двух высокостабильных по частоте сигналов выбирают подстраиваемым с косинусоидальной формой, который изображен на фиг. 3 как функция зависимости от времени, где A2 - амплитуда, ω2 - частота, а ωζ - период сигнала. Дополнительный сигнал выбирают равным половине суммы двух синусоидальных сигналов с частотами, равными ω1-ω2In the claimed method, one of the two highly stable frequency signals is selected as a reference one with a sinusoidal shape, which is shown in Fig. 2 as a function of time, where A1 is the amplitude, ωΓ is the frequency, and ω ι is the period of the signal. The second of the two high-frequency stability signals is chosen to be tunable with a cosine waveform, which is shown in FIG. 3 as a function of time, where A2 is the amplitude, ω2 is the frequency, and ω z is the period of the signal. An additional signal is chosen equal to half the sum of two sinusoidal signals with frequencies equal to ω1-ω2

- 2 040762 1А А и ω12, и амплитудами, равными 2 1 2 - 2 040762 1 A A and ω 1 + ω 2 , and amplitudes equal to 2 1 2

Заявленное изобретение было апробировано в лабораторных условиях Санкт-Петербургского государственного университета и результаты апробации приведены в виде конкретных примеров.The claimed invention was tested in the laboratory of St. Petersburg State University and the results of testing are given in the form of specific examples.

Примеры реализации способа для определения границ рабочего диапазона импульсного генератора систем фазовой синхронизации.Examples of the implementation of the method for determining the boundaries of the operating range of the pulse generator of phase synchronization systems.

Пример 1.Example 1

Было проведено моделирование границ рабочего диапазона классической системы ФАПЧ с фазовым детектором типа перемножитель для двух высокостабильных по частоте сигналов, один из которых был принят эталонным с синусоидальной формой, а второй принят подстраиваемым с косинусоидальной формой. При этом первый, второй и третий коэффициенты передаточной функции фильтра нижних частот были заданы равными a=0.1, b=11, c=1 и коэффициент усиления усилителя постоянного тока был задан равным K=10. Частота эталонного сигнала была задана равной ω1= 30 кГц. Допустимое отклонение частоты ωl=10 Гц было получено по оригинальной формуле, представленной в заявке. Отклонение частоты подстраиваемого сигнала от частоты эталонного сигнала было выбрано не превышающим допустимое отклонение частоты: oj'ee = 10 Гц. По результатам работы ФАПЧ полученная величина (частота подстраиваемого сигнала ω/’Ν равная 30,01 кГц) принадлежит рабочему диапазону ФАПЧ, для которого синхронизация происходит внутри одного биения. При этом при выборе отклонения частоты подстраиваемого сигнала от частоты эталонного сигнала (0)/^=15 Гц, превышающим допустимое отклонение частоты, выборе частоты подстраиваемого сигнала (o2free=30,015 кГц и мгновенном изменении частоты эталонного сигнала ω1 с 30 кГц до 30,03 кГц повторная синхронизация ФАПЧ происходила с биениями. При этом при выборе коэффициентов передаточной функции a=0.1, b=1, нарушающем требуемое неравенство a(a+b)>1, выборе частоты подстраиваемого сигнала o2free=30,01 кГц и мгновенном изменении частоты эталонного сигнала ω1 с 30 кГц до 30,02 кГц синхронизация не наблюдалась.The boundaries of the operating range of a classical PLL system with a phase detector of the multiplier type were simulated for two highly stable frequency signals, one of which was adopted as a reference with a sinusoidal shape, and the second was adopted as an adjustable one with a cosine shape. Here, the first, second, and third low-pass filter transfer coefficients were set to a=0.1, b=11, c=1, and the DC amplifier gain was set to K=10. The frequency of the reference signal was set equal to ω 1 = 30 kHz. Permissible frequency deviation ω l =10 Hz was obtained from the original formula presented in the application. The frequency deviation of the tuned signal from the frequency of the reference signal was chosen not to exceed the permissible frequency deviation: oj'ee = 10 Hz. According to the results of the PLL operation, the obtained value (the frequency of the tuned signal ω/'Ν equal to 30.01 kHz) belongs to the operating range of the PLL, for which synchronization occurs within one beat. In this case, when choosing the deviation of the frequency of the adjusted signal from the frequency of the reference signal (0) / ^ = 15 Hz, exceeding the permissible frequency deviation, choosing the frequency of the adjusted signal (o2 free = 30.015 kHz and instantaneous change in the frequency of the reference signal ω1 from 30 kHz to 30.03 kHz, the PLL resynchronization occurred with beats, while choosing the transfer function coefficients a=0.1, b=1, violating the required inequality a(a+b)>1, choosing the frequency of the tuned signal o2 free =30.01 kHz and instantaneous frequency change reference signal ω1 from 30 kHz to 30.02 kHz synchronization was not observed.

Универсальность предлагаемого изобретения основана на реализации изменения допустимого отклонения частоты подстраиваемого сигнала от частоты эталонного сигнала, в зависимости от значений коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот и коэффициента усиления усилителя постоянного тока, по оригинальной формуле, представленной в заявке. Для этого, как видно из заявленного способа, определяется допустимое отклонение частоты и выбирается отклонение частоты подстраиваемого сигнала, не превышающее полученное допустимое значение.The versatility of the proposed invention is based on the implementation of a change in the allowable deviation of the frequency of the tuned signal from the frequency of the reference signal, depending on the values of the coefficients of the low-pass filter transfer function and the gain of the DC amplifier, according to the original formula presented in the application. To do this, as can be seen from the claimed method, the allowable frequency deviation is determined and the frequency deviation of the tuned signal is selected, which does not exceed the received allowable value.

Как показывают результаты исследования примера 1, использование единого способа вычисления допустимого отклонения частоты позволяет эффективно выбирать отклонения частоты подстраиваемого сигнала, гарантирующие достижение синхронного режима внутри одного биения, что существенно снижает трудоемкость.As the results of the study of example 1 show, the use of a single method for calculating the allowable frequency deviation allows you to effectively select the frequency deviations of the tuned signal, which guarantee the achievement of a synchronous mode within one beat, which significantly reduces the complexity.

Пример 2.Example 2

Заявленный способ поясняется также конкретным примером использования устройства для реализации этого способа, схема которого представлена на фиг. 1.The claimed method is also illustrated by a specific example of using a device for implementing this method, the scheme of which is shown in Fig. 1.

Устройство для определения границ рабочего диапазона систем фазовой автоподстройки, выполненное в корпусе (1) и содержащее эталонный генератор высокостабильного по частоте колебания (2), выход которого подключен к первому входу фазового детектора (3), который выполнен в виде перемножителя двух сигналов, выход фазового детектора подключен к первому входу фильтра нижних частот (4), выход фильтра нижних частот подключен к первому входу усилителя постоянного тока (5), выход усилителя постоянного тока подключен к управляющему входу подстраиваемого генератора высокостабильного по частоте колебания (6), выход подстраиваемого генератора подключен ко второму входу фазового детектора, блок определения границ рабочего диапазона (11), выполненного в виде арифметического контроллера с обеспечением точности вычислений не менее четырех знаков после запятой, выход которого подключен к регистратору (12), который фиксирует границы рабочего диапазона системы фазовой автоподстройки частоты, блок задания коэффициента усиления усилителя постоянного тока (10), первый выход которого подключен ко второму входу усилителя постоянного тока, второй выход блока задания коэффициента усиления усилителя постоянного тока подключен к первому входу блока определения границ рабочего диапазона, устройство также содержит блок задания первого коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот (7), первый выход которого подключен ко второму входу фильтра нижних частот, а второй выход блока задания первого коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот подключен ко второму входу блока определения границ рабочего диапазона, блок задания второго коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот (8), первый выход которого подключен к третьему входу фильтра нижних частот, второй выход блока задания второго коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот подключен к третьему входу блока определения границ рабочего диапазона, блок задания третьего коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот (9), первый выход которого подключен к четвертому входу фильтра нижних частот, второй выход блока задания третьего коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот подключен к четвертому входу блока определения границ рабочего диапазона.A device for determining the boundaries of the operating range of phase locked loop systems, made in a housing (1) and containing a reference generator of a highly stable frequency oscillation (2), the output of which is connected to the first input of the phase detector (3), which is made in the form of a multiplier of two signals, the output of the phase of the detector is connected to the first input of the low-pass filter (4), the output of the low-pass filter is connected to the first input of the DC amplifier (5), the output of the DC amplifier is connected to the control input of the adjustable oscillator of highly stable oscillation frequency (6), the output of the adjustable oscillator is connected to to the second input of the phase detector, a block for determining the boundaries of the operating range (11), made in the form of an arithmetic controller with a calculation accuracy of at least four decimal places, the output of which is connected to a recorder (12), which fixes the boundaries of the operating range of the phase locked loop system, the block assignments to gain coefficient of the DC amplifier (10), the first output of which is connected to the second input of the DC amplifier, the second output of the block for setting the gain of the DC amplifier is connected to the first input of the block for determining the boundaries of the operating range, the device also contains a block for setting the first coefficient of the transfer function of the low-pass filter frequencies (7), the first output of which is connected to the second input of the low-pass filter, and the second output of the block for setting the first coefficient of the transfer function of the low-pass filter is connected to the second input of the block for determining the boundaries of the operating range, the block for setting the second coefficient of the transfer function of the low-pass filter (8) , the first output of which is connected to the third input of the low-pass filter, the second output of the block for setting the second coefficient of the transfer function of the low-pass filter is connected to the third input of the block for determining the boundaries of the operating range, the block for setting the third coefficient of the transfer function of the filter low-pass filter (9), the first output of which is connected to the fourth input of the low-pass filter, the second output of the block for setting the third coefficient of the low-pass filter transfer function is connected to the fourth input of the block for determining the boundaries of the operating range.

- 3 040762- 3 040762

Работа заявленного устройства осуществляется следующим образом. Фильтр нижних частот выполнен как фильтр нижних частот второго порядка с передаточной функцией х bcs+cThe operation of the claimed device is as follows. The low-pass filter is designed as a second-order low-pass filter with transfer function x bcs+c

Я(х) = -—- + с, s(s+a) где H(s) - передаточная функция фильтра нижних частот, s - комплексная переменная, a, b и c - первый, второй и третий коэффициенты передаточной функции фильтра нижних частот.H(x) = -—- + c, s(s+a) where H(s) is the low-pass filter transfer function, s is a complex variable, a, b, and c are the first, second, and third coefficients of the low-pass filter transfer function frequencies.

Блок задания коэффициента усиления усилителя постоянного тока генерирует значение коэффициента усиления K, а блоки задания первого, второго и третьего коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот генерируют первый, второй и третий коэффициенты передаточной функции a>0, b>0 и c>0, удовлетворяющие соотношениям: a(a+b)>1, ab^1.The DC amplifier gain setting block generates the gain value K, and the first, second, and third low-pass filter transfer function setting blocks generate the first, second, and third transfer function coefficients a>0, b>0, and c>0, satisfying the relationships : a(a+b)>1, ab^1.

Значения K, a, b и c поступают на входы блока определения границ рабочего диапазона, где производится определение допустимого отклонения частоты сигнала подстраиваемого генератора от частоты сигнала эталонного генератора ωι в соответствии со следующим соотношением:The values of K, a, b and c are fed to the inputs of the block for determining the boundaries of the operating range, where the permissible deviation of the frequency of the signal of the adjustable generator from the frequency of the signal of the reference generator ωι is determined in accordance with the following relationship:

Регистратор, подключенный к выходу блока определения границ рабочего диапазона, регистрирует допустимое отклонение частоты сигнала подстраиваемого генератора от частоты сигнала эталонного генератора.The registrar, connected to the output of the unit for determining the boundaries of the operating range, registers the permissible deviation of the frequency of the signal of the adjustable generator from the frequency of the signal of the reference generator.

Эталонный генератор высокостабильного по частоте колебания генерирует синусоидальный сигнал f1(t) в диапазоне 20 кГц - 20 ГТц с частотой ω1, а подстраиваемый генератора высокостабильного по частоте колебания генерирует косинусоидальный сигнал f2(t) в диапазоне 20 кГц - 20 ГТц с частотой ω2 free, которую задают не более чем ωι от частоты ω1 эталонного сигнала.The reference oscillator of a highly stable frequency oscillation generates a sinusoidal signal f 1 (t) in the range of 20 kHz - 20 Hz with a frequency of ω 1 , and the adjustable generator of a highly stable oscillation in frequency generates a cosine signal f 2 (t) in the range of 20 kHz - 20 Hz with a frequency ω 2 free , which is set by no more than ωι from the frequency ω1 of the reference signal.

Сигналы эталонного и подстраиваемого генераторов поступают на вход фазового детектора, на выходе которого получают сигнал, удовлетворяющий следующему соотношению:The signals of the reference and adjustable oscillators are fed to the input of the phase detector, at the output of which a signal is obtained that satisfies the following relationship:

т= где f(t) - выход фазового детектора.t= where f(t) is the output of the phase detector.

Сигнал с выхода фазового детектора через первый вход фильтра нижних частот поступает на последовательно соединенные фильтр нижних частот, через первый вход усилителя постоянного тока, и через управляющий вход подстраиваемого генератора, чем и достигается технический результат, который состоит в упрощении и снижении трудоемкости определения рабочего диапазона классических систем ФАПЧ, повышении достоверности и точности за счет достижения режима синхронизма внутри одного биения, повышении информативности и стабильности работы системы.The signal from the output of the phase detector through the first input of the low-pass filter is fed to the series-connected low-pass filter, through the first input of the DC amplifier, and through the control input of the adjustable oscillator, which achieves the technical result, which consists in simplifying and reducing the complexity of determining the operating range of classical PLL systems, increasing the reliability and accuracy by achieving the synchronism mode within one beat, increasing the information content and stability of the system.

Ниже приведен пример конкретной реализации устройства для определения границ рабочего диапазона ФАПЧ, подтверждающий работоспособность и достижение указанного выше технического результата заявленным способом.Below is an example of a specific implementation of a device for determining the boundaries of the PLL operating range, confirming the operability and achievement of the above technical result by the claimed method.

Конкретный пример работы устройства для определения границ рабочего диапазона ФАПЧ состоит в следующем: эталонный и подстраиваемый генераторы генерируют сигналы, имеющие следующий вид:A specific example of the operation of a device for determining the boundaries of the operating range of the PLL is as follows: the reference and adjustable oscillators generate signals that have the following form:

= A1sin(m1t),= A 1 sin (m 1 t),

Λ (0 = A2cos(m2(t)t), где частота сигнала эталонного генератора ω1=30 кГц, частота сигнала подстраиваемого генератора ω2(t) меняется в зависимости от управляющего входа, с помощью блока задания коэффициента усиления задают коэффициент усиления усилителя постоянного тока K=10, и с помощью блоков задания первого, второго и третьего коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот задают a=0.1, b=11, c=1. Заданное значение коэффициента усиления поступает на соответствующий вход усилителя постоянного тока, а заданные значения первого, второго и третьего коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот поступают на соответствующие входы фильтра нижних частот. Кроме того, заданные значения коэффициента усиления, первого, второго и третьего коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот поступают на соответствующие входы блока определения границ рабочего диапазона. Значение допустимого отклонения частоты ωι вычисляется блоком определения границ рабочего диапазона в соответствии с заявленным соотношением, т.е. ωι=10 Гц. Вычисленное значение допустимого отклонения частоты ωι фиксируется регистратором.Λ (0 = A 2 cos(m 2 (t) t), where the frequency of the signal of the reference generator ω1=30 kHz, the frequency of the signal of the adjustable generator ω 2 (t) varies depending on the control input, using the gain setting block, the coefficient is set gain of the DC amplifier K=10, and using the blocks for setting the first, second and third coefficients of the transfer function of the low-pass filter set a=0.1, b=11, c=1. the given values of the first, second and third coefficients of the transfer function of the low-pass filter are fed to the corresponding inputs of the low-pass filter.In addition, the given values of the gain, the first, second and third coefficients of the transfer function of the low-pass filter are fed to the corresponding inputs of the unit for determining the boundaries of the operating range. The value of the permissible frequency deviation ωι is calculated by the unit for determining the boundaries of the operating range on in accordance with the stated ratio, i.e. ωι=10 Hz. The calculated value of the permissible frequency deviation ωι is recorded by the recorder.

Для достижения заявленного технического результата частоту сигнала подстраиваемого генератора задают не более чем ωι от частоты сигнала эталонного генератора, т.е. ω2 ee=30,01 кГц. Сигналы от эталонного и подстраиваемого генераторов поступают на соответствующие входы фазового детектора, выполненного как перемножитель, на выходе которого получают сигнал следующего вида:To achieve the claimed technical result, the frequency of the signal of the adjustable oscillator is set to no more than ωι from the frequency of the signal of the reference oscillator, i.e. ω2 ee =30.01 kHz. The signals from the reference and adjustable oscillators are fed to the corresponding inputs of the phase detector, made as a multiplier, at the output of which a signal of the following form is obtained:

/(О = -А1А2(.зт^ш1 + ω2(ί))0 + 5ΐη((ω1 - ω2(ί))ί))·/(O \u003d -A 1 A 2 (.zm ^w 1 + ω 2 (t))0 + 5ΐη ((ω 1 - ω 2 (t))ί))

Далее полученный сигнал проходит через последовательно соединенные фильтр нижних частот и усилитель постоянного тока, образуя управляющий сигнал, который поступает на управляющий вход подстраиваемого генератора.Further, the received signal passes through a series-connected low-pass filter and a DC amplifier, forming a control signal that is fed to the control input of the adjustable oscillator.

- 4 040762- 4 040762

Как показывают результаты исследования по примеру 2, использование единого способа вычисления границы рабочего диапазона позволяет задать частоту косинусоидального сигнала подстраиваемого генератора гарантированно внутри рабочего диапазона, что упрощает и снижает трудоемкость выбора отклонения частоты подстраиваемого сигнала, а так же за счет синхронизации ФАПЧ внутри одного биения достигается повышение достоверности и точности работы ФАПЧ.As the results of the study according to example 2 show, the use of a single method for calculating the border of the operating range allows you to set the frequency of the cosine signal of the adjustable oscillator guaranteed within the operating range, which simplifies and reduces the complexity of choosing the deviation of the frequency of the adjusted signal, and also by synchronizing the PLL within one beat, an increase in reliability and accuracy of the PLL.

Результаты проведенных исследований, изложенных в примерах 1 и 2, моделирующих конкретные условия реализации заявленных способа и устройства, показали работоспособность, достоверность и универсальность изобретения. Достижение технического результата стало возможным также за счет учета обнаруженной авторами универсальной зависимости допустимого отклонения частоты подстраиваемого сигнала от коэффициента усиления усилителя постоянного тока и коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот и возможности использования фильтра нижних частот второго порядка, что на апробировании многих моделей подтвердило универсальность заявленного способа и устойчивость работы устройства для всего допустимого диапазона рабочих параметров классической ФАПЧ с эталонным и подстраиваемым генераторами, генерирующими гармонические сигналы, по сравнению с известным способом-прототипом.The results of the studies described in examples 1 and 2, simulating the specific conditions for the implementation of the claimed method and device, showed the efficiency, reliability and versatility of the invention. The achievement of the technical result became possible also by taking into account the universal dependence of the allowable frequency deviation of the tuned signal on the gain of the DC amplifier and the transfer function coefficients of the low-pass filter and the possibility of using a second-order low-pass filter, which, when testing many models, confirmed the versatility of the claimed method and the stability of the device for the entire allowable range of operating parameters of the classical PLL with reference and adjustable generators that generate harmonic signals, compared with the known prototype method.

Технико-экономическая эффективность заявленного изобретения в целом состоит в оптимизации и снижении трудоемкости при проектировании ФАПЧ за счет определения границы рабочего диапазона, повышении стабильности (устойчивости) работы устройства за счет достижения ФАПЧ режима синхронизма внутри одного биения, расширении области рабочих параметров ФАПЧ за счет обнаруженной авторами универсальной зависимости допустимого отклонения частоты подстраиваемого сигнала от коэффициента усиления усилителя постоянного тока и коэффициентов передаточной функции фильтра нижних частот, и повышении достоверности (точности) работы системы за счет учета указанной закономерности.The technical and economic efficiency of the claimed invention as a whole consists in optimizing and reducing the complexity in designing a PLL by determining the boundary of the operating range, increasing the stability (stability) of the device by achieving the PLL synchronism mode within one beat, expanding the range of operating parameters of the PLL due to the discovered by the authors universal dependence of the allowable deviation of the frequency of the tuned signal on the gain of the DC amplifier and the coefficients of the transfer function of the low-pass filter, and increasing the reliability (accuracy) of the system by taking into account this pattern.

Заявленное изобретение позволяет успешно решать задачи, связанные с определением рабочего диапазона классических ФАПЧ и моделированием работы ФАПЧ, с определением оптимальных параметров, соответствующих быстрому достижению синхронного режима и стабильной работы ФАПЧ, с построением более сложных ФАПЧ, применяющихся при беспроводной передачи информации, а также в многоядерных и многопроцессорных компьютерных архитектурах.The claimed invention makes it possible to successfully solve the problems associated with determining the operating range of classical PLLs and modeling the operation of the PLL, with determining the optimal parameters corresponding to the rapid achievement of the synchronous mode and stable operation of the PLL, with the construction of more complex PLLs used in wireless transmission of information, as well as in multi-core and multiprocessor computer architectures.

Используемые источники информацииInformation sources used

1. Kudrewicz J., Wasowicz S. Equations of phase-locked loop. Dynamics on circle, torus and cylinder. World Scientific, 2007.1. Kudrewicz J., Wasowicz S. Equations of phase-locked loop. Dynamics on circle, torus and cylinder. World Scientific, 2007.

2. Aleksandrov, K. D., Kuznetsov, N. V., Leonov, G. A., Neittaanmaki, P., Yuldashev, Μ. V., Yuldashev, R. V. Computation of the lock-in ranges of phase-locked loops with PI filter. IFAC-PapersOnLine, 2016.2. Aleksandrov, K. D., Kuznetsov, N. V., Leonov, G. A., Neittaanmaki, P., Yuldashev, M. V., Yuldashev, R. V. Computation of the lock-in ranges of phase-locked loops with PI filter. IFAC-PapersOnLine, 2016.

3. Kudryashova, E. V., Kuznetsov, N. V., Leonov, G. A., Yuldashev, Μ. V., Yuldashev, R. V. Nonlinear analysis of PLL by the harmonic balance method: limitations of the pull-in range estimation. IFAC-PapersOnLine, 2017.3. Kudryashova, E. V., Kuznetsov, N. V., Leonov, G. A., Yuldashev, M. V., Yuldashev, R. V. Nonlinear analysis of PLL by the harmonic balance method: limitations of the pull-in range estimation. IFAC-PapersOnLine, 2017.

4. Gardner, F.M. Phaselock Techniques. Wiley, 3rd edition, 2005.4. Gardner, F.M. Phaselock Techniques. Wiley, 3rd edition, 2005.

5. Stensby, J.L. Phase-Locked Loops: Theory and Applications. Taylor & Francis, 1997.5. Stensby, J.L. Phase Locked Loops: Theory and Applications. Taylor & Francis, 1997.

6. Leonov, G. A., Kuznetsov, N. V., Yuldashev, Μ. V., Yuldashev, R. V. Hold-in, pull-in, and lock-in ranges of PLL circuits: rigorous mathematical definitions and limitations of classical theory. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 2015.6. Leonov, G. A., Kuznetsov, N. V., Yuldashev, M. V., Yuldashev, R. V. Hold-in, pull-in, and lock-in ranges of PLL circuits: rigorous mathematical definitions and limitations of classical theory. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 2015.

7. Leonov, G.A., Reitmann, V., Smirnova, V.B. Non-Local Methods for Pendulum-Like Feedback Systems. Stuttgart: Teubner, 1992.7. Leonov, G.A., Reitmann, V., Smirnova, V.B. Non-Local Methods for Pendulum-Like Feedback Systems. Stuttgart: Teubner, 1992.

8. Патент РФ № 2 565 526 С1; МПК H03L 7/00.8. RF patent No. 2 565 526 C1; IPC H03L 7/00.

9. USA Patent No. 0,285,467, Int.Cl. H03L7/103, H03L7/0991, H03L7/087.9. USA Patent No. 0.285.467, Int.Cl. H03L7/103, H03L7/0991, H03L7/087.

10. Патент РФ № 2 449 463 Cl; МПК H03D 13/00.10. RF patent No. 2 449 463 Cl; IPC H03D 13/00.

11. Патент РФ № 2 625 557 Cl; МПК H03D 13/00, G06F 1/12 (прототип).11. RF patent No. 2 625 557 Cl; IPC H03D 13/00, G06F 1/12 (prototype).

Используемые терминыTerms used

Перемножитель двух сигналов: электронное устройство с двумя входами и одним выходом, генерирующий на выходе сигнал (напряжение) равный произведению сигналов (напряжений), поступающих на два входа.Two signal multiplier: an electronic device with two inputs and one output that generates a signal (voltage) at the output equal to the product of the signals (voltages) supplied to the two inputs.

Фазовый детектор (ФД): в электронике, устройство, сравнивающее фазы двух входных сигналов. Обычно, один из них генерируется генератором сигнала, управляемым напряжением, а второй берется из внешнего источника. ФД обычно имеет один выходной сигнал, управляющий стоящей за ним схемой фазовой автоподстройки (задача схемы фазовой автоподстройки сделать фазы входных сигналов одинаковыми), другими словами фазовым детектором называют устройство, предназначенное для создания сигнала, пропорционального разности фаз между генерируемым сигналом и эталонным сигналом. (Существуют различные электронные реализации ФД: например, перемножитель двух сигналов, XOR и др.)Phase detector (PD): In electronics, a device that compares the phases of two input signals. Usually, one of them is generated by a voltage controlled signal generator, and the second is taken from an external source. The PD usually has one output signal that controls the phase-locked loop behind it (the task of the phase-locked loop is to make the phases of the input signals the same), in other words, a phase detector is a device designed to create a signal proportional to the phase difference between the generated signal and the reference signal. (There are various electronic implementations of the FD: for example, a two-signal multiplier, XOR, etc.)

Передаточная функция: один из способов математического описания динамической системы. Используется в основном в теории управления, связи и цифровой обработке сигналов. Представляет собойTransfer function: one of the ways of mathematical description of a dynamic system. Mainly used in control theory, communications and digital signal processing. Represents

--

Claims (2)

дифференциальный оператор, выражающий связь между входом и выходом линейной стационарной системы. Зная входной сигнал системы и передаточную функцию, можно восстановить выходной сигнал.differential operator expressing the relationship between the input and output of a linear stationary system. Knowing the input signal of the system and the transfer function, it is possible to recover the output signal. Фильтр нижних частот: электронный или любой другой фильтр, эффективно пропускающий частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза) и уменьшающий (подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты. Степень подавления каждой частоты зависит от вида фильтра.Low pass filter: An electronic or any other filter that effectively passes the frequency spectrum of a signal below a certain frequency (cutoff frequency) and reduces (suppresses) the signal frequencies above that frequency. The degree of suppression of each frequency depends on the type of filter. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Устройство для определения границ рабочего диапазона систем фазовой автоподстройки, выполненное в корпусе и содержащее эталонный генератор высокостабильного по частоте колебания, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, который выполнен в виде перемножителя двух сигналов, выход фазового детектора подключен к первому входу фильтра нижних частот второго порядка, передаточная функция которого задана соотношением:1. A device for determining the boundaries of the operating range of phase-locked loop systems, made in a housing and containing a reference generator of a highly stable oscillation in frequency, the output of which is connected to the first input of the phase detector, which is made in the form of a multiplier of two signals, the output of the phase detector is connected to the first input of the low-frequency filter frequencies of the second order, the transfer function of which is given by the relation: „Z λ bcs+c , s(s+a) где H(s) - передаточная функция фильтра нижних частот, s - комплексная переменная, а>0, Ь>0 и с>0 - первый, второй и третий коэффициенты передаточной функции фильтра нижних частот, удовлетворяющие соотношениям:„Z λ bcs+c , s(s+a) where H(s) is the transfer function of the low-pass filter, s is a complex variable, a>0, b>0 and c>0 are the first, second and third coefficients of the transfer function low-pass filters satisfying the relations: а(а+Ь)>1, аЫМ, выход фильтра нижних частот подключен к первому входу усилителя постоянного тока, выход усилителя постоянного тока подключен к управляющему входу подстраиваемого генератора высокостабильного по частоте колебания, выход подстраиваемого генератора подключен ко второму входу фазового детектора, блок определения границ рабочего диапазона, выполненного в виде арифметического контроллера с обеспечением точности вычислений не менее четырех знаков после запятой, определяющего допустимое отклонение частоты ωι сигнала подстраиваемого генератора от частоты сигнала эталонного генератора по формуле:a(a+b)>1, aYM, the output of the low-pass filter is connected to the first input of the DC amplifier, the output of the DC amplifier is connected to the control input of the adjustable oscillator of highly stable oscillation frequency, the output of the adjustable oscillator is connected to the second input of the phase detector, the detection unit boundaries of the operating range, made in the form of an arithmetic controller with calculation accuracy of at least four decimal places, which determines the permissible deviation of the frequency ωι of the signal of the adjustable generator from the frequency of the signal of the reference generator according to the formula: где К - коэффициент усиления усилителя постоянного тока, выход блока определения границ рабочего диапазона подключен к регистратору, который фиксирует границы рабочего диапазона системы фазовой автоподстройки частоты, блок задания коэффициента усиления усилителя постоянного тока, первый выход которого подключен ко второму входу усилителя постоянного тока, второй выход блока задания коэффициента усиления усилителя постоянного тока подключен к первому входу блока определения границ рабочего диапазона, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит блок задания первого коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот, первый выход которого подключен ко второму входу фильтра нижних частот, а второй выход блока задания первого коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот подключен ко второму входу блока определения границ рабочего диапазона, блок задания второго коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот, первый выход которого подключен к третьему входу фильтра нижних частот, второй выход блока задания второго коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот подключен к третьему входу блока определения границ рабочего диапазона, блок задания третьего коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот, первый выход которого подключен к четвертому входу фильтра нижних частот, второй выход блока задания третьего коэффициента передаточной функции фильтра нижних частот подключен к четвертому входу блока определения границ рабочего диапазона.where K is the gain of the DC amplifier, the output of the block for determining the boundaries of the operating range is connected to the recorder, which fixes the boundaries of the operating range of the phase-locked loop system, the block for setting the gain of the DC amplifier, the first output of which is connected to the second input of the DC amplifier, the second output of the block for setting the gain of the DC amplifier is connected to the first input of the block for determining the boundaries of the operating range, characterized in that the device additionally contains a block for setting the first coefficient of the low-pass filter transfer function, the first output of which is connected to the second input of the low-pass filter, and the second output of the setting block the first coefficient of the transfer function of the low-pass filter is connected to the second input of the block for determining the boundaries of the operating range, the block for setting the second coefficient of the transfer function of the low-pass filter, the first output of which is connected to the third input low-pass filter, the second output of the block for setting the second coefficient of the low-pass filter transfer function is connected to the third input of the block for determining the boundaries of the operating range, the block for setting the third coefficient of the low-pass filter transfer function, the first output of which is connected to the fourth input of the low-pass filter, the second output of the block setting the third coefficient of the transfer function of the low-pass filter is connected to the fourth input of the unit for determining the boundaries of the operating range. 2. Способ для определения границ рабочего диапазона систем фазовой автоподстройки по п.1, заключающийся в том, что задают два высокостабильных по частоте колебания сигнала, один из которых выбирают эталонным, а второй выбирают подстраиваемым, причем диапазон их частот выбирают от 20 кГц до 20 ГГц, после чего по соотношению этих двух сигналов задают дополнительный сигнал, который с помощью фильтра нижних частот подвергают фильтрации, и дополнительный сигнал используют в качестве управляющего сигнала, отличающийся тем, что формы эталонного и подстраиваемого сигналов выбирают синусоидальной и косинусоидальной соответственно, в качестве фильтра нижних частот выбирают фильтр нижних частот второго порядка с передаточной функцией вида:2. A method for determining the boundaries of the operating range of phase locked loop systems according to claim 1, which consists in setting two highly stable signal oscillations in frequency, one of which is chosen as a reference, and the second is chosen as adjustable, and their frequency range is chosen from 20 kHz to 20 GHz, after which, according to the ratio of these two signals, an additional signal is set, which is filtered using a low-pass filter, and the additional signal is used as a control signal, characterized in that the forms of the reference and adjustable signals are chosen sinusoidal and cosine, respectively, as a low-pass filter. frequencies, a second-order low-pass filter is selected with a transfer function of the form: λ bcs+c λbcs +c H(s) = —--- + С, s(s+a) ’ где H(s) - передаточная функция фильтра нижних частот, s - комплексная переменная, а>0, Ь>0 и с>0 - первый, второй и третий коэффициенты передаточной функции фильтра нижних частот, удовлетворяющие соотношениям:H(s) = ----- + C, s(s+a) ' where H(s) is the low-pass filter transfer function, s is a complex variable, a>0, b>0 and c>0 is the first, the second and third coefficients of the transfer function of the low-pass filter, satisfying the relations: a(a+b)>l, ab^l, а частоту подстраиваемого сигнала выбирают таким образом, чтобы абсолютное значение разности частоты эталонного и подстраиваемого сигналов было меньше, либо равно допустимого отклонения час-6-a(a+b)>l, ab^l, and the frequency of the tuned signal is chosen in such a way that the absolute value of the frequency difference between the reference and tuned signals is less than or equal to the permissible deviation h-6-
EA201900555 2018-12-20 2019-12-13 DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING LIMITS OF WORKING RANGE OF CLASSICAL PHASE-LOCKED SYSTEMS EA040762B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018145597 2018-12-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA040762B1 true EA040762B1 (en) 2022-07-25

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Leonov et al. Analytical method for computation of phase-detector characteristic
Kuznetsov et al. Analytical methods for computation of phase-detector characteristics and PLL design
Leonov et al. Differential equations of Costas loop
Sumathi et al. Phase locking scheme based on look-up-table-assisted sliding discrete Fourier transform for low-frequency power and acoustic signals
CN111025015A (en) Harmonic detection method, device, equipment and storage medium
RU2715799C1 (en) Method for determining boundaries of operating range of classic phase-locked loop systems and device for implementation thereof
RU2625557C1 (en) Method for determining borders of operating range of impulse generator of phase synchronisation systems and device for its implementation
EA040762B1 (en) DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING LIMITS OF WORKING RANGE OF CLASSICAL PHASE-LOCKED SYSTEMS
Bertoluzzo et al. Design and experimentation of a single-phase PLL with novel OSG method
RU2449463C1 (en) Method to determine working parameters of phase-locked loop generator frequency control and device for its realisation
Soni et al. Phase locked loop for single phase grid synchronization
RU171585U1 (en) Digital Range Recorder
RU172814U1 (en) HYBRID FREQUENCY SYNTHESIS WITH IMPROVED SPECTRAL CHARACTERISTICS
Kuznetsov et al. High-frequency analysis of phase-locked loop and phase detector characteristic computation
RU2767510C1 (en) Method for accelerated synchronization of phase-locked-loop systems in electric networks and device for implementation thereof
RU2594336C1 (en) Method of generating microwave signals with low frequency spectrum pitch
Kuznetsov et al. Simulation of phase-locked loops in phase-frequency domain
Alexandrov et al. Best's conjecture on pull-in range of two-phase Costas loop
Matakas et al. Positive sequence tracking Phase Locked Loops: A unified graphical explanation
Lessa et al. Mitigation of Low-Frequency Oscillations by Tuning Single-Phase Phase-Locked Loop Circuits
RU2523219C2 (en) Method of determining operation parameters of digital communication system and device for method implementation
Kuznetsov et al. Computation of the phase detector characteristic of classical PLL.
Kuznetsov et al. Elegant computation of phase-detector characteristics of BPSK Costas loop with non-sinusoidal signals
Aleksandrov et al. Lock-in range of classical PLL with impulse signals and proportionally-integrating filter
RU112555U1 (en) PHASE DETECTOR PARAMETERS MODULATOR