RU16235U1 - Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией - Google Patents

Abstract

Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий соединенные в кольцо управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, частотно-фазовый детектор и фильтр нижних частот, последовательно соединенные опорный кварцевый генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления и импульсно-фазовый модулятор, выход которого соединен с входом частотно-фазового детектора, последовательно соединенные источник модулирующего сигнала, управляемый аттенюатор и интегратор, а также устройство установки выходной частоты, выход которого соединен с установочным входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления и управляющим входом управляемого аттенюатора, при этом моделирующий вход управляемого генератора соединен с выходом источника модулирующего сигнала, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные усилитель постоянного тока, инвертор и сумматор, выход которого соединен с модулирующим входом импульсно-фазового модулятора, при этом второй вход сумматора соединен с выходом интегратора, а вход усилителя постоянного тока соединен с выходом фильтра нижних частот.

Description

ЩФГОЮЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в качестве возбудителя передатчика с частотной модуляцией и гетеродина приемника без подачи модулир тощего сигнала.

Известен цифровой синтезатор частот (ЦСЧ) с частотной модуляцией (ЧМ), построенный на основе кольца импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАЛЧ) с делителем частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) в цепи обратной связи, в котором модулирующий сигнал подается на второй (модулирующий) вход управляемого генератора (см. патент США №4110707, Н 03 С 3/10, 1978). В таком ЦСЧ можно получить на выходе ч астотно-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 .

Модуляция управляемого генератора (УГ) по его мoдyлиpyющe у входу воспринимается кольцом ИФАНЧ как внещнее возмущение, которое по цепи отрицательной обратной связи отрабатывается в сторону его уменьщения.. Эта реакция на модулирующее возмущение происходит в полосе пропускания кольца ИФАНЧ, определяемой фильтром нижних частот (ФНЧ). Поэтому для расширения диапазона прохождения модулирующих частот в сторону нижних частот необходимо сужать полосу пропускания кольца ИФАНЧ. Для этого нужно выбирать ФНЧ на выходе импульсно-фазового детектора более инерционным, что приводит к снижению быстродействия ЦСЧ с ЧМ.

Наиболее близким по технической сзш ности к предлагаемому является «Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией по а.с. СССР № 919040, Н 03 С 3/10, Н 03 L 7/16, опублик. 07.04.1982г., принятый за прототип . В этом синтезаторе для формирования частотно-модулированного сигнала в широкой полосе модулирующих частот используется двухточечный способ, когда модулирующий сигнал поступает на модулирующий вход УГ и одновременно через интегратор и управляемый аттенюатор на модулирующий вход фазового модулятора (точнее, импульсно-фазового модулятора), включенного в опорном канале между эталонным генератором (обычно представляющим собой последовательно соединенные опорный кварцевый генератор ОКГ и делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления ДФКД) и фазовым детектором (точнее, импульсно-фазовым детектором ИФД).

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства-прототипа, где обозначено:

1- эталонный генератор,

2- фазовый детектор (ФД),

3- фильтр нижних частот (ФНЧ),

4- управляемый генератор (УГ),

5- делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПККД),

10 - фазовый модулятор (ФМ).

В устройстве-прототипе второй интегратор 11, включенный после сЬазового детектора 2, необходим для того, чтобы разность фаз двух cpaBHHBaeNiux потоков импульсов на входах фазового детектора 2 (точнее, импульсно-физового детектора) в режиме синхронизма без модуляции была близка к нулю. Иначе могут возникнуть большие искажения при модуляции. Но эту же функцию поддержания фаз двух сравниваемых потоков импульсов близкой к нулю с гораздо лучшим эффектом выполняет сейчас частотно-фазовый детектор (ЧФД), который является разновидностью импульсно-фазовых детекторов и в настоящее время в основном применяется в составе микросхемы цифрового синтезатора частот.

При двухточечной модуляции по этому способу с помощью импульснофазового модулятора (ИФМ) импульсы на опорном входе ЧФД должны быть промодулированы по фазе так же, импульсы после ДГЖД, то есть СИР фазно. Тогда на выходе ЧФД не будет импульсного сигнала ощибки от модул ;ции и, следовательно, не будет реакции кольца ИФАПЧ на модулирующее возмущение. При этом имеется принципиальная возможность пропустить в ЦС модулирующий сигнал в широкой полосе частот без искажений и с сохранением -такого же быстродействия, как в ЦСЧ без модуляции, поскольку выбор ФНЧ теперь уже практически не зависит от условия прохождения заданной полссы модулирующих частот.

Однако введение второй точки модуляции на основе импульсно-фсзового модулятора в опорном канале приводит к зосудщению кратковременной стабильности частоты несущего колебания ЧМЦСЧ, что связано с влиянием дестабилизирующих факторов на ИФМ (помех от наводок, изменение характеристик при воздействии температурных перепадов и т.д.). В результате yвeличивaetcя фазовая нестабильность импульсов на выходе ИФМ, что приводит к паразитной частотной модуляции выходного сигнала ЦСЧ и возникают нелинейные искажения модулированного сигнала.

Устранение указанных недостатков достигается тем, что в цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий соединенные в кольцо управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, частотно-фазовый детектор и фильтр нижних частот, последовательно соединенные опорный кварцевый генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления и импульсно-фазовый модулятор, выход которого соединен с входом частотно-фазового детектора, последовательно соединенные источник модулирующего сигнала, управляемый аттенюатор и интефатор, а также устройство установки выходной частоты, выход которого соединен с установочным входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления и управляющим входом управляемого аттенюатора, при этом моделир тощий вход управляемого генератора соединен с выходом источника модулирующего сигнала, введены последовательно соединенные усилитель постоянного тока, инвертор и сумматор, выход которого соединен с модулирующим входом импульсно-фазового модулятора. При этом второй вход сумматора соединен с выходом интегратора, а вход усилителя постоянного тока соединен с вьгходом фильтра нижних частот.

Существенным отличием предложенного ЦСЧ с ЧМ является то, что с помощью введенных новых узлов, объединенных соответствующими связями с остальными элементами схемы синтезатора, осуществляется автоматическая компенсация влияния дестабилизирующих факторов на импульсно-фазовый модулятор (ИФМ). При этом повыщается кратковременная стабильность несущего колебания ЦСЧ (снижается уровень паразитной частотной модуляции) и уменьщаются нелинейные искажения модулированного сигнала.

Характерно, что здесь по цепи компенсации отрабатываются (уменьщаются) фазовые набеги и флуктуации фазы импульсов ИФМ, вызванные воздействием помех от наводок сети, мощных оконечных каскадов передатчика, а также из-за изменений модуляционных характеристик ИФМ и интегратора при изменении температуры окружающей среды, старении элементов и т.д. Предлагаемое техническое рещение, по мнению заявителя, обладает существенными отличиями, так как при поиске не выявлены аналоги, содержащие прргзнаки, сходные с отличительными.

На фиг.2 приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией содержит соединенные в кольцо управляемый генератор УГ1, ДПКД2, частотно-фазовый детектор ЧФД 3 и ФНЧ4, последовательно соеда1иенные опорный кварцевый генератор ОКГ5, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления ДФКД6 и ИФМ7, выход которого соединен с входом ЧФДЗ, последовательно соединенные источник модулирующего сигнала ИМС8, управляемый аттенюатор УА9, интефатор ИНТ 10, а также устройство установки выходной частоты УУЧ11, выход которого соединен с установочным входом Д1ЖД2 и управляющим входом УА9, причем модулирз ощий вход УГ1 соединен с вь ходом ИМС8, последовательно соединенные УПТ12, ИНВ13 и сумматор СУМ 4, вь1ход которого соединен с модулирующим входом ИФМ7. При этом второй вход СУМ 14 соединен с выходом ИНТЮ, а вход У ill 12 соединен с выходом ФНЧ4.

Цифровой синтезатор частот с частотной модулящ1ей работает следующим образом.

После установления режима синхронизма в кольце ИФАПЧ при подаче модулирующего напряжения от ИМС8 на модулирующий вход УГ1 происходит его частотная модуляция. При этом с выхода ДГТКД2 импульсы, промодулированные по фазе в соответствии с модулирующим сигналом, поступают ь.а первый вход ЧФДЗ. Для компенсации этой реакции кольца ИФАПЧ на модулирующее возмущение УГ1 модулирующий сигнал от ИМС8 одновременно подается через интегратор УА9 и ИНТ10 на второй вход сумматора СУММ, а с выхода поступает на модулирующий вход ИФМ7, в котором происходит модуляция опорнь х импульсов с выхода ДФКД6 по фазе так же, как промоделированы импульсы выхода ДПКД2. В результате сравнения одинаково промодулированных по фазе входных импульсов ЧФДЗ на его выходе не должен формироваться сигнал ошибки от модуляции и, следовательно, исключалась бы реакция гсольца ИФАНЧ на модулирующее возмущение УГ1.

Однако из-за воздействия дестабилизирующих факторов в виде различных наводок на ИФМ7, а также влияния изменения температуры на характеристики ИФМ7 происходит ухудщение кратковременной стабильности на выходе ЦСЧ (т.е. увеличивается паразитная частотная модуляция ПЧМ выходного сигнала) и увеличиваются нелинейные искажения модулированного сигнала. Иначе говоря, на выходе ИФМ7 кроме полезной модуляции опорных импульсов по фазе („) информационным сигналом присутствует паразитная фазовая модуляция ((р,.) из-за воздействия дестабилизирующих факторов.

Импульсы с выхода ИФМ7 с суммарной фазовой модуляцией (9м +9с) поступают на вход ЧФД12, на второй вход которого поступаю модулированные импульсы с выхода ДПКД6. При этом на выходе ЧФД12 обр;1зуется сигнал ошибки и на выходе ФНЧ4 формируется напряжение, соответствующее фазовой ошибке (г.), которое поступает на вход УПТ12. С выхода УПТ12 это напряжение ошибки поступает на инвертор ИНВ13, на выходе котх)рого формируется напряжение, соответствующее (-),;), которое поступает на первый вход СУМ14. На второй вход СУМ 14 поступает с выхода ИНТЮ модулирующее напряжение, пропорциональное („). В результате алгебраического сложения этих сигналов на выходе СУМ14 формируется управляющее напряжение, изменяющееся по закону (jj,-(.), которое поступает на модулирующий вход ИФМ7, т.е. поступает модулирующий сигнал с предискажением. Это предискажение в соответствии с () полностью компенсирует то искажение модуляции фазы опорных импульсов, которое получается из-за воздействия дестабилизирующих факторов, т.е. (л. : + 9. )Таким образом, на выходе ИФМ7 опорные импульсы будут промодулирюваны в полном соответствии с исходным модулирующим сигналом и не будет паразитных фазовых флуктуации, влияющие на ухудшение кратковременной стабильности выходного сигнала ЦСЧ и на искажения модулированного сигнала.

Доказательством возможности осуществления предлагаемого устройства является то, что вводимые узлы типовые и могут быть выполнены на глироко известных микросхемах: сумматоры могут быть выполнены на основе операционных усилителей (например, на микросхеме 140УД20).

Таким образом, применение предлагаемого цифрового синтезатора частот с частотной модуляцией позволяет ослабить влияние дестабилизирующих факторов ИФМ на кратковременную стабильность несущего колебания ЧМЦСЧ и уменьшить искажения модулированного сигнала.

,

Claims (1)

1. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий соединенные в кольцо управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, частотно-фазовый детектор и фильтр нижних частот, последовательно соединенные опорный кварцевый генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления и импульсно-фазовый модулятор, выход которого соединен с входом частотно-фазового детектора, последовательно соединенные источник модулирующего сигнала, управляемый аттенюатор и интегратор, а также устройство установки выходной частоты, выход которого соединен с установочным входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления и управляющим входом управляемого аттенюатора, при этом моделирующий вход управляемого генератора соединен с выходом источника модулирующего сигнала, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные усилитель постоянного тока, инвертор и сумматор, выход которого соединен с модулирующим входом импульсно-фазового модулятора, при этом второй вход сумматора соединен с выходом интегратора, а вход усилителя постоянного тока соединен с выходом фильтра нижних частот.