RU18029U1 - 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, импульсно-фазовый детектор и фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора, последовательно соединенные опорный кварцевый генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления и импульсно-фазовый модулятор, выход которого соединен с другим входом импульсно-фазового детектора, а также источник модулирующего сигнала, отличающийся тем, что, с целью получения равномерной амплитудно-частотной модуляционной характеристики в полосе частот модулирующего сигнала, в него введены последовательно соединенные интегрирующий фильтр и усилитель постоянного тока, при этом вход интегрирующего фильтра соединен с выходом источника модулирующего сигнала, а выход усилителя постоянного тока соединен с модулирующим входом импульсно-фазового детектора.

Description

2000132065

IIBipPfiPJPPPPiм.Кл - Н 03 с 3/10

ЦИФРОВОЙ 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 модулирующего сигнала.

Известен цифровой синтезатор частот (ЦСЧ) с частотной модуляцией, 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 второй (модулирующий) вход управляемого генератора (см. патент США № 4 U 0707, Н 03 С 3/10, 1978 г.). В таком синтезаторе можно получить на выходе модулированный сигнал с практически неограниченной сверху полосой модулирующих частот.

Недостаток его состоит в ограничении снизу полосы модуляции из-за действия обратной связи в системе ИФАПЧ. Модуляция по второму входу управляемого генератора (УГ) воспринимается кольцом ИФАПЧ как внешнее возмущение, которое по цепи обратной связи отрабатывается в сторону его уменьшения. Это уменьшение происходит в полосе пропускания кольца ИФАПЧ, определяемой фильтром нижних частот (ФПЧ), т.е. на нижних частотах. Поэтому для расширения полосы модуляции в область нижних частот необходимо сужать полосу пропускания ФНЧ, т.е. делать его более инерционным, что приводит к снижению быстродействия ЦСЧ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ЦСЧ с частотной модуляцией (ЧМ), в котором используется способ введения модулирующего сигнала через интегратор на вход импульсно-фазового модулятора (ИФМ), включенного в опорном канале между делителем частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) и импульсно-фазовым детектором (см. Д.Н. Шапиро, А.А. Паин Основы теории синтеза частот, 1981 г., стр. 227). Достоинством такого способа введения частотной модуляции является прохождение весьма низких модулирующих частот.

Однако практически такая возможность реализуется не полностью, что приводит к дополнительным искажениям и объясняется следующим.

При одноточечной модуляции по этому методу (см. фиг.1) опорные импульсы р2, поступающие на первый вход ИФМ с выхода ДФКД, модулируются по фазе низкочастотным модулирующим сигналом, который приходит от источника модулирующего сигнала (ИМС) через интефатор на второй вход ИФМ. С выхода ИФМ модулированные по фазе опорные импульсы поступают на первый вход импульсно-фазового детектора (ИФД), а на второй его вход - импульсы FN с выхода ДПКД. В результате на выходе ИФД формируется сигнал ошибки по модуляции, который через ФНЧ поступает на управляющий вход УГ и модулирует его частоту в соответствии с модулирующим сигналом от ИМС.

Н 03 L 7/18

Гяяг- постоянная времени идеального интефатора, TI - постоянная времени ФНЧ в тракте управления,

Г постоянная времени системы ИФАГТЧ,

2я5у;Ч фД

N- коэффициент деления ДПКД. В этом случае нормированная на 5, НФМ НФЛ УГамплитудно-частотная

модуляционная характеристика (АЧМХ) синтезатора с идеальным интегратором может быть представлена в следующем виде

,(F) ,.(1)

(2я)7Т, +()

Из (1) видно, что при идеальном интеграторе невозможно добиться равномерной (в пределах ±1,5 дБ) АЧМХ в полосе телефонного канала (300-:-3400 Гц), так как даже при безинерционном тракте управления (), когда (1) преобразуется к виду

A,,(2)

Vl + ()

ВИДНО, что синтезатор для модулирующего сигнала представляет из себя ФНЧ первого порядка, частота среза которого определяется постоянной времени системы ИФАПЧ, управлять которой не представляется возможным. Это объясняется тем, что постоянная времени Т системы ИФАПЧ определяется параметрами iSyr, иФц,- а также коэффициентом деления ДПКД Л, который выбирается из заданной частоты несущего колебанияУо и частоты сравнения , т.е. щага сетки частот. Поэтому при заданных частотах у и Ус/- управлять формой АЧМХ синтезатора не представляется возможным.

На фиг.2 (точечная линия) представлена АЧМХ синтезатора с идеальным интегратором при ,5-10 с, частоте среза ФНЧ в тракте управления ,5-10 Гц, т.е. несколько выще максимальной частоты телефонного канала. Как видно, неискаженная модуляция имеет место в очень узкой полосе частот телефонного канала. Такое явление объясняется тем, что параметры идеального интегратора (постоянная времени 7)/яг) вообще не входят в выражения для АЧМХ (1) и (2). Поэтому с помощью схемы ЦСЧ - прототипа невозможно добиться равномерности АЧМХ в полосе телефонного канала (300-г3400 Гц).

Целью предлагаемого технического решения является получение равномерной амплитудно-частотной модуляционной характеристики в полосе частот модулирующего сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий соединенные в кольцо управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, импульснофазовый детектор и фильтр нижних частот, вход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора, последовательно соединенные опорный кварцевый генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления и импульсно-фазовый модулятор, выход которого соединен с другим входом импульсно-фазового детектора, а также источник модулирующего сигнала, ввеТ

дены последовательно соединенные интегрирующий фильтр и усилитель постоянного тока. При этом вход интегрирующего фильтра соединен с выходом источника модулирующего сигнала, а выход усилителя постоянного тока соединен с модулирующим входом импульсно-фазового модулятора.

Характерным здесь является то, что с помощью введенных новых элементов, объединенных соответствующими связями с остальными узлами схемы, достигается возможность получения рав1юмерной амплитудно-частотной модуляционной характеристики в полосе частот модулирующего сигнала.

Предлагаемое техническое решение, по мнению заявителя, обладает существенным отличием, так как при поиске не выявлены аналоги, сходные с отличительными.

На фиг.З приведена структурная схема предлагаемого ЦСЧ с ЧМ. Цифровой синтезатор с частотной модуляцией содержит соединенные в кольцо управляемый генератор УГ1, ДПКД2, ИФДЗ и ФНЧ4, выход которого соединен с управляющим входом УГ1, последовательно соединенные опорный кварцевый генератор ОКГ5, ДФКД6 и ИФМ7, выход которого соединен со вторым входом ИФДЗ, последовательно соединенные ИМС8, интегрирующий фильтр ИФ9, усилитель постоянного тока УПТ10, выход которого соединен с модулирующим входом ИФМЗ.

Цифровой синтезатор частот с часготной модуляцией работает следующим образом.

После установления режима синхронизма в кольце ИФАПМ при подаче модулирующего напряжения от ИМС8 через последовательно соединенные ИФ9 и УПТ10 на модулирующий вход ИФМ7, происходит модуляция по фазе опорных импульсов, сформированных на выходе ДФКД6 от опорного сигнала с ОКГ5. С выхода ИФМ7 модулированные по фазе импульсы поступают на один вход ИФДЗ, а на второй его вход приходят импульсы с ДПКД2. В результате сравнения этих импульсов 1Ю частоте и фазе па выходе ИФДЗ вырабатывается управляющее напряжение, которое через ФНЧ4 поступает на управляющий вход УГ1 и модулирует его частоту в соответствии с модулирующим напряжением от PIMC8. Нормированное на S .т-- АЧМХ синтезатора по предложенной схеме, где - постоянная времени интегрирующего / С-фильтра, имеет вид

А (гг 2л-/- Т,„„.

2V J- fr12f12

- (2nF Т(Т, + V) + (2;r/f т + Т, - ( 7Т,Г„.

где k- коэффициент усиления УПТ.

Как видно из (3), АЧМХ синтезатора представляет из себя полосовой фильтр. Причем изменяя постоянную времени Тяф, а также коэффициент усиления УПТ k, можно при заданных параметрах синтезатора получить равномерную АЧМХ (в пределах ±1,5 дБ) в полосе частот телефонного канала.

На фиг.2 (сплошная линия) представлена АЧМХ синтезатора с ИФ и УПТ с параметрами 1-10 с, Лг 5-10 при использовании, как и в схеме - прототипе одних и тех же остальных параметров. В частности, частота среза ФНЧ в тракте управления FC 3,5-10 Гц. Как видно в полосе телефонного канала неравномерТ

ность АЧМХ составляет ±1,5 дБ, что говорит об эффективности работы предложенной схемы.

Доказательством возможности осуществления предлагаемого устройства является то, что вводимые блоки типовые.

Интегрирующий фильтр представляет собой обычную RC - цепочку, усилитель постоянного тока может быть выгюлнен на операционном усилителе, например, 140УД20.

Таким образом, применение предлагаемого цифрового синтезатора частот с частотной модуляцией позволяет решить задачу получения равномерной амплитудно-частотной модуляционной характеристики в полосе частот модулирующего сигнала.

Claims (1)

1. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий соединенные в кольцо управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, импульсно-фазовый детектор и фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора, последовательно соединенные опорный кварцевый генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления и импульсно-фазовый модулятор, выход которого соединен с другим входом импульсно-фазового детектора, а также источник модулирующего сигнала, отличающийся тем, что, с целью получения равномерной амплитудно-частотной модуляционной характеристики в полосе частот модулирующего сигнала, в него введены последовательно соединенные интегрирующий фильтр и усилитель постоянного тока, при этом вход интегрирующего фильтра соединен с выходом источника модулирующего сигнала, а выход усилителя постоянного тока соединен с модулирующим входом импульсно-фазового детектора.