RU2280321C2 - Phase locked loop circuit for radio-electronic equipment - Google Patents
Phase locked loop circuit for radio-electronic equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2280321C2 RU2280321C2 RU2004134032/09A RU2004134032A RU2280321C2 RU 2280321 C2 RU2280321 C2 RU 2280321C2 RU 2004134032/09 A RU2004134032/09 A RU 2004134032/09A RU 2004134032 A RU2004134032 A RU 2004134032A RU 2280321 C2 RU2280321 C2 RU 2280321C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- generator
- output
- input
- voltage
- Prior art date
Links
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиоэлектроники и предназначено для использования в радиоприемных и радиопередающих устройствах и радиоизмерительной технике.The invention relates to the field of electronics and is intended for use in radio receivers and radio transmitting devices and radio measuring equipment.
Известна электрическая схема фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) [см. Шахгильдян В.В., Ляховкин А.А. Системы фазовой автоматической подстройки частоты. - М.: Связь, 1972, с.23-24], на вход которой поступает колебание высокостабильной частоты (ωc) сигнального генератора, состоящая из подстраиваемого генератора (с частотой (ωпг), смесителя, усилителя промежуточной частоты, фазового детектора, эталонного генератора (с частотой ωэ), усилителя постоянного тока (известны и частные случаи, когда усилитель постоянного тока может отсутствовать) и фильтра нижних частот. В режиме захвата промежуточная частота (ωп) в известном кольце равняется эталонной частоте (ωэ, т.е. ωп=ωпг-ωc=ωэ). Таким образом, частота подстраиваемого генератора в известном кольце равна сумме частот входного высокостабильного по частоте сигнала и эталонного генератора (т.е. ωпг=ωс+ωэ). Основным недостатком известной схемы кольца ФАПЧ при его использовании в системе стабилизации частоты является невозможность формирования колебания подстраиваемого генератора с частотой, равной высокостабильной частоте входного колебания. Другим недостатком является возможность формирования только одной частоты его выходного колебания, равной сумме частот входного высокостабильного по частоте колебания и эталонного генератора (ωпг=ωс+ωэ).Known electrical circuit phase locked loop (PLL) [see Shahgildyan V.V., Lyakhovkin A.A. Phase locked loop systems. - M .: Svyaz, 1972, p.23-24], the input of which receives the oscillation of a highly stable frequency (ω c ) of a signal generator, consisting of a tunable generator (with a frequency (ω pg ), a mixer, an intermediate frequency amplifier, a phase detector, a reference generator (with a frequency ω e ), a direct current amplifier (there are special cases where a direct current amplifier may be absent) and a low-pass filter. In the capture mode, the intermediate frequency (ω p ) in the known ring is equal to the reference frequency (ω e , t .e. ω n = ω m -ω c = ω e). Thus, ca Toth being adjusted in a known ring oscillator is equal to the sum of the input frequency and a highly stable reference oscillator signal frequency (i.e., ω = ω m + ω to e). The main drawback of the known PLL ring when it is used in the system is the inability to stabilize the frequency of oscillation being adjusted forming generator with a frequency equal to the highly stable frequency of the input oscillation Another disadvantage is the possibility of forming only one frequency of its output oscillation equal to the sum of the frequencies of the input high tabilnogo oscillation frequency and a reference generator (ω m = ω c + ω e).
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является схема фазовой автоматической подстройки частот (ФАПЧ) радиоэлектронной аппаратуры, выполненная в виде кольца ФАЛ [см. Шахгильдян В.В., Ляховкин А.А. Системы фазовой автоматической подстройки частоты. - М.: Связь, 1972, с.15-20], в которой высокостабильное по частоте колебание эталонного генератора поступает на сигнальный вход фазового детектора, соединенного с усилителем постоянного тока (известны частные случаи, когда усилитель постоянного тока может отсутствовать). В свою очередь, усилитель постоянного тока соединен фильтром нижних частот, а фильтр нижних частот соединен с управляющим входом подстраиваемого генератора, который соединен с опорным входом фазового детектора. Эта схема по признаку того, что высокостабильное по частоте колебание эталонного генератора поступает на сигнальный вход фазового детектора, а частота подстраиваемого генератора в режиме захвата, равна высокостабильной частоте эталонного генератора, также по большинству признаков принята за прототип. Эта известная схема ФАПЧ уже может формировать, в режиме захвата, выходное колебание подстраиваемого генератора с частотой ωпг, равной высокостабильной частоте ωс эталонного генератора, а также может использоваться как детектор фазомодулированного (ФМ) либо частотно-модулированного (ЧМ) колебания. Однако, недостатками известной схемы ФАПЧ являются: низкая чувствительность приема слабого ФМ (ЧМ) колебания и способность формирования только одного выходного колебания с частотой, равной высокостабильной частоте выходного колебания (т.е. ωпр=ωс). При этом низкая чувствительность приема ФМ (ЧМ) колебания обусловлена низкой крутизной фазового детектора, пропорциональной амплитуде слабого входного колебания.Closest to the technical nature of the claimed invention is a phase-locked loop (PLL) of electronic equipment, made in the form of a ring FAL [see Shahgildyan V.V., Lyakhovkin A.A. Phase locked loop systems. - M .: Svyaz, 1972, p.15-20], in which a highly stable frequency oscillation of the reference generator is fed to the signal input of a phase detector connected to a DC amplifier (there are special cases where a DC amplifier may be absent). In turn, the DC amplifier is connected by a low-pass filter, and the low-pass filter is connected to the control input of the tunable generator, which is connected to the reference input of the phase detector. This circuit, on the basis of the fact that the oscillation of the reference oscillator is highly stable in frequency, is fed to the signal input of the phase detector, and the frequency of the tunable oscillator in the capture mode is equal to the highly stable frequency of the reference oscillator, which is also taken as a prototype for most of the features. This well-known PLL can already generate, in the capture mode, the output oscillation of a tunable generator with a frequency ω pg equal to the highly stable frequency ω from a reference generator, and can also be used as a detector of phase-modulated (FM) or frequency-modulated (FM) oscillations. However, the disadvantages of the known PLL are: low sensitivity of reception of weak FM (FM) oscillations and the ability to form only one output oscillation with a frequency equal to the highly stable frequency of the output oscillation (i.e., ω pr = ω s ). Moreover, the low sensitivity of receiving FM (FM) oscillations is due to the low slope of the phase detector, proportional to the amplitude of the weak input oscillation.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение указанных недостатков, а именно повышение чувствительности приема слабого ФМ (ЧМ) сигнала и способность увеличения числа выходных высокостабильных по частоте колебаний. Поставленная задача достигается тем, что в известную схему фазовой автоматической подстройки частоты радиоэлектронной аппаратуры, содержащую эталонный генератор высокостабильного по частоте колебания и последовательно соединенные друг с другом фазовый детектор, усилитель постоянного тока, фильтр нижних частот и подключенный через управляющий вход подстраиваемый генератор, в отличие от нее, в заявляемую дополнительно введены однополосный амплитудный модулятор, кварцевый генератор сдвига, смеситель и усилитель промежуточной частоты. При этом выход подстраиваемого генератора соединен с высокочастотным входом однополосного амплитудного модулятора, модулирующий вход которого соединен с выходом кварцевого генератора сдвига. Вход однополосного амплитудного модулятора соединен с опорным входом смесителя, а сигнальный вход смесителя соединен с выходом эталонного генератора высокостабильного по частоте колебания. Выход смесителя соединен через усилитель промежуточной частоты с сигнальным входом фазового детектора, опорный вход которого соединен с выходом кварцевого генератора сдвига. Причем, выходы усилителя постоянного тока, подстраиваемого генератора и однополосного амплитудного модулятора, каждого в отдельности, дополнительно имеют их отводы подачи соответствующего напряжения за пределы схемы.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is to eliminate these drawbacks, namely, increasing the sensitivity of receiving a weak FM (FM) signal and the ability to increase the number of output highly stable in oscillation frequency. The problem is achieved by the fact that in the well-known phase-locked circuit of automatic frequency control of electronic equipment, containing a reference oscillator of a highly stable oscillation frequency and a phase detector, a DC amplifier, a low-pass filter and a tunable generator connected through a control input, in contrast to her, in the claimed additionally introduced a single-band amplitude modulator, a crystal oscillator, a mixer and an intermediate frequency amplifier s. The output of the tunable generator is connected to the high-frequency input of a single-band amplitude modulator, the modulating input of which is connected to the output of the quartz shift generator. The input of a single-band amplitude modulator is connected to the reference input of the mixer, and the signal input of the mixer is connected to the output of a reference oscillator with a highly stable oscillation frequency. The mixer output is connected through an intermediate frequency amplifier to the signal input of a phase detector, the reference input of which is connected to the output of a crystal shear generator. Moreover, the outputs of the DC amplifier, a tunable generator and a single-band amplitude modulator, each separately, additionally have their taps supplying the corresponding voltage outside the circuit.
Совокупность заявленных ограничительных и отличительных признаков позволяет достигнуть поставленную техническую задачу - повысить чувствительность приема слабого ФМ (ЧМ) сигнала и увеличить число высокостабильных по частоте выходных колебаний.The combination of the claimed restrictive and distinctive features allows us to achieve the technical task - to increase the sensitivity of receiving a weak FM (FM) signal and to increase the number of output oscillations highly stable in frequency.
В заявляемой схеме ФАПЧ, благодаря введению в нее смесителя, однополосного амплитудного модулятора, модулируемого кварцевым генератором сдвига, являющимся одновременно генератором опорного напряжения фазового детектора, и усилителя промежуточной частоты, при непрерывном приближении частоты подстраиваемого генератора, путем изменения постоянного напряжения на выходе усилителя постоянного тока к частоте эталонного генератора, достигается эффект, когда частоты обоих генераторов сравниваются, а частоты напряжений, действующих на сигнальном и опорном входах фазового детектора, становятся равными между собой, т.е. устанавливается режим захвата.In the inventive PLL, due to the introduction of a mixer, a single-band amplitude modulator, modulated by a quartz shear generator, which is both a generator of the reference voltage of the phase detector, and an intermediate frequency amplifier, while the frequency of the adjustable generator is continuously approaching by changing the DC voltage at the output of the DC amplifier to frequency of the reference generator, an effect is achieved when the frequencies of both generators are compared, and the frequencies of the voltages acting on cial and reference inputs of the phase detector are equal to each other, i.e., capture mode is set.
Благодаря преобразованию входного колебания в смесителе и усилению преобразованного сигнального напряжения в усилителе промежуточной частоты, достигается возможность существенного увеличения амплитуды напряжения на сигнальном входе фазового детектора, величина которой становится значительно больше амплитуды напряжения на аналогичном входе фазового детектора известного решения - прототипа. Поэтому, достигается эффект, при котором крутизна фазового детектора, пропорциональная амплитуде сигнального напряжения, и соответственно чувствительность приема слабого ФМ (ЧМ) колебания заявляемой схемы ФАПЧ существенно выше, чем у известной схемы решения - прототипа.Thanks to the conversion of the input oscillation in the mixer and the amplification of the converted signal voltage in the intermediate frequency amplifier, the possibility of a significant increase in the voltage amplitude at the signal input of the phase detector is achieved, the value of which becomes much larger than the voltage amplitude at the similar input of the phase detector of the known solution - the prototype. Therefore, an effect is achieved in which the steepness of the phase detector is proportional to the amplitude of the signal voltage and, accordingly, the sensitivity of receiving a weak FM (FM) oscillation of the inventive PLL circuit is significantly higher than that of the well-known prototype solution circuit.
Кроме того, благодаря введению однополосного амплитудного модулятора, на входы которого поступают колебания подстраиваемого генератора с частотой ωпг и модулирующее напряжение кварцевого генератора сдвига с частотой ωq, появляется возможность в режиме захвата формировать два колебания высокостабильной частоты, одно из которых является выходным колебанием подстраиваемого генератора с частотой ωпг=ωс, а другое - колебанием однополосного амплитудного модулятора с частотой ωOAM=ωс+ωq.In addition, thanks to the introduction of a single-band amplitude modulator, the inputs of which are oscillations of a tunable generator with a frequency of ω pg and the modulating voltage of a quartz shear generator with a frequency of ω q , it is possible to form two oscillations of a highly stable frequency in the capture mode, one of which is the output oscillation of a tunable generator with a frequency of ω pg = ω s , and the other with an oscillation of a single-band amplitude modulator with a frequency of ω OAM = ω s + ω q .
Таким образом достигается решение поставленной задачи.Thus, a solution to the problem is achieved.
На чертеже представлена функциональная схема заявляемой схемы фазовой автоматической подстройки частоты радиоэлектронной аппаратуры с иллюстрацией действующих в схеме напряжений.The drawing shows a functional diagram of the inventive circuit phase automatic frequency adjustment of electronic equipment with an illustration of the voltage in the circuit.
Заявляемая схема ФАПЧ радиоэлектронной аппаратуры содержит: эталонный генератор высокостабильного по частоте колебания - 1; подстраиваемый генератор - 2 с управляющим входом I; однополосный амплитудный модулятор - 3 с высокочастотным входом I и с модулирующим входом II; смеситель - 4 с опорным I и сигнальным II входами; усилитель промежуточной частоты - 5; кварцевый генератор сдвига - 6; фазовый детектор - 7 с сигнальным I и опорным II входами; усилитель постоянного тока - 8; фильтр нижних частот - 9.The inventive PLL circuit of electronic equipment contains: a reference generator of a highly stable oscillation frequency - 1; tunable generator - 2 with control input I; single-band amplitude modulator - 3 with a high-frequency input I and with a modulating input II; mixer - 4 with reference I and signal II inputs; intermediate frequency amplifier - 5; quartz shear generator - 6; phase detector - 7 with signal I and reference II inputs; DC amplifier - 8; low pass filter - 9.
При этом, в схеме последовательно соединены: фазовый детектор 7, усилитель постоянного тока 8, фильтр нижних частот 9, который соединен с управляющим входом I подстраиваемого генератора 2. Причем, выход подстраиваемого генератора 2 соединен с высокочастотным входом I однополосного амплитудного модулятора 3, модулирующий вход II которого соединен с выходом кварцевого генератора сдвига 6; выход однополосного амплитудного модулятора 3 соединен с опорным входом I смесителя 4, а сигнальный вход II смесителя 4 соединен с выходом эталонного генератора высокостабильного по частоте колебания 1. Выход смесителя 4 соединен через усилитель промежуточной частоты 5 с сигнальным входом I фазового детектора 7, опорный вход II которого соединен с выходом кварцевого генератора сдвига 6. Кроме того, выходы усилителя постоянного тока 8, подстраиваемого генератора 2 и однополосного амплитудного модулятора 3, каждого в отдельности, дополнительно имеют их отводы - выходы, соответственно I, II, III, подачи соответствующего напряжения за пределы схемы.Moreover, in the circuit are connected in series: a phase detector 7, a DC amplifier 8, a low-pass filter 9, which is connected to the control input I of the adjustable oscillator 2. Moreover, the output of the adjustable generator 2 is connected to the high-frequency input I of a single-band amplitude modulator 3, modulating input II of which is connected to the output of the quartz shear generator 6; the output of a single-band amplitude modulator 3 is connected to the reference input I of the mixer 4, and the signal input II of the mixer 4 is connected to the output of the reference oscillator of a highly stable oscillation frequency 1. The output of the mixer 4 is connected via an intermediate frequency amplifier 5 to the signal input I of the phase detector 7, the reference input II which is connected to the output of the quartz shear generator 6. In addition, the outputs of the DC amplifier 8, the tunable generator 2 and the single-band amplitude modulator 3, each separately, additionally eyut their bends - outputs, respectively I, II, III, corresponding voltage supply outside the circuit.
Заявляемую схему ФАПЧ радиоэлектронной аппаратуры используют следующим образом:The inventive PLL circuit of electronic equipment is used as follows:
1. В случае использования схемы ФАПЧ для приема слабого ФМ колебания выделяют напряжение на отводе - выходе I схемы.1. In the case of using a PLL to receive a weak FM oscillation, a voltage is extracted at the tap - the output of I circuit.
В данном случае колебание эталонного генератора 1, моделирующее слабое ФМ (ЧМ) колебание, в В, равное:In this case, the oscillation of the reference generator 1, simulating a weak FM (FM) oscillation, in V, equal to:
где - среднее значение амплитуды колебания в В;Where - the average value of the amplitude of the oscillations in In;
t - время в с;t is the time in s;
и νc(t) - соответственно средняя и модуляционная составляющие круговой частоты колебания эталонного генератора в рад/с; and ν c (t) are the average and modulation components of the circular oscillation frequency of the reference oscillator in rad / s, respectively;
φc(t) - модуляционная составляющая фазы колебания в рад, поступает на сигнальный вход II смесителя 4.φ c (t) is the modulation component of the oscillation phase in rad, fed to the signal input II of mixer 4.
Колебание подстраиваемого генератора 2, в В, равноеThe oscillation of the tunable generator 2, in, equal
где - среднее значение амплитуды колебания подстраиваемого генератора, в В;Where - the average value of the amplitude of the oscillation of the tunable generator, in V;
и νпг(t) - соответственно средняя и модуляционная составляющие круговой частоты колебания подстраиваемого генератора в рад/с; - модуляционная составляющая фазы подстраиваемого генератора в радианах, and ν pg (t) are the average and modulation components of the circular oscillation frequency of the tunable generator in rad / s; - modulation component of the phase of the tunable generator in radians,
поступает на высокочастотный вход I однополосного амплитудного модулятора 3, а на его модулирующий вход II - напряжение кварцевого генератора сдвига, в В, равное arrives at the high-frequency input I of a single-band amplitude modulator 3, and at its modulating input II - the voltage of the crystal shear generator, in V, equal to
где и - соответственно среднее значение амплитуды и круговой частоты напряжения u6(t) кварцевого генератора сдвига 6, измеряемые соответственно в В и рад/с.Where and - respectively, the average value of the amplitude and the circular frequency of the voltage u 6 (t) of the crystal shear generator 6, measured respectively in V and rad / s.
При этом на выходе однополосного амплитудного модулятора 3 выделяется колебание верхней боковой частоты, в В, равноеAt the same time, at the output of a single-band amplitude modulator 3, an oscillation of the upper lateral frequency, in V, equal to
где и - соответственно среднее значение амплитуды и круговой частоты однополосного амплитудного модулятора 3, соответственно в В и рад/с. Это напряжение поступает на опорный вход I смесителя 4. При одновременной подаче на оба входа смесителя 4, моделируемого его типовым перемножающим устройством с коэффициентом передачи (не показано), напряжений эталонного генератора 1 и однополосного амплитудного модулятора 3, на его выходе появляется напряжение u4(t), содержащее составляющие суммарной и разностной круговых частот, в В, соответственно, равноеWhere and - respectively, the average value of the amplitude and circular frequency of a single-band amplitude modulator 3, respectively, in V and rad / s. This voltage is supplied to the reference input I of the mixer 4. When simultaneously fed to both inputs of the mixer 4, modeled by its typical multiplying device with a transmission coefficient (not shown), the voltages of the reference generator 1 and a single-band amplitude modulator 3, the voltage u 4 (t) appears on its output, containing the components of the total and difference circular frequencies, in V, respectively, equal
При поступлении этого напряжения u4(t) на вход усилителя промежуточной частоты 5, настроенного, как известно, на разностную промежуточную частоту, на его выходе появляется напряжение разностной промежуточной частоты, в В, равноеWhen this voltage u 4 (t) arrives at the input of an intermediate frequency amplifier 5 tuned, as is known, to a differential intermediate frequency, the voltage of the differential intermediate frequency, in V, equal to
где Kупч - безразмерный коэффициент усиления усилителя промежуточной частоты;where K UPCH is the dimensionless gain of the intermediate frequency amplifier;
- круговая разностная промежуточная частота, в рад/с. - circular difference intermediate frequency, in rad / s.
При одновременной подаче на фазовый детектор 7 напряжений с выходов усилителя промежуточной частоты 5 и кварцевого генератора сдвига 6 на выходе фазового детектора 7, моделируемого перемножающим устройством с коэффициентом передачи (не показано), возникает напряжение, в В, равноеWhen simultaneously applying voltage to the phase detector 7 from the outputs of an intermediate frequency amplifier 5 and a quartz shift generator 6 at the output of a phase detector 7 modeled by a multiplier with a transmission coefficient (not shown), there is a voltage, in V, equal to
Напряжение U7(t) с выхода фазового детектора 7 через усилитель постоянного тока 8 поступает на вход фильтра нижних частот 9 кольца ФАПЧ, где составляющая напряжения суммарной частоты отфильтровывается и на управляющий вход подстраиваемого генератора 2 воздействует напряжение u9(t) со средней круговой частотой биений, измеряемое в рад/сThe voltage U 7 (t) from the output of the phase detector 7 through the DC amplifier 8 is fed to the input of the low-pass filter 9 of the PLL, where the voltage component of the total frequency is filtered out and the voltage u 9 (t) with the average circular frequency acts on the control input of the tunable generator 2 beats measured in rad / s
Мгновенная частота подстраиваемого генератора 2 меняется в результате появления напряжения на входе его типового управителя частоты (не показано) и составит: ,The instantaneous frequency of the tunable generator 2 changes as a result of the appearance of voltage at the input of its typical frequency controller (not shown) and will be: ,
где - средняя круговая частота свободного подстраиваемого генератора в рад/с;Where - average circular frequency of a free tunable generator in rad / s;
Sпг - крутизна модуляционной характеристики подстраиваемого генератора, в рад/с·В.S PG - the steepness of the modulation characteristics of the tunable generator, in rad / s · V.
При этом, если начальная расстройка генераторов равна , в рад/с, окажется в данном случае использования заявляемой схемы больше полосы удержания Ωу (как известно, полосой удержания Ωy является такое значение разности частот при котором происходит срыв слежения за частотой , приводящий к потере синхронизации в системе ФАПЧ, т.е. к потере работоспособности системы), то в схеме наступит режим биений, для которого характерно неравенство частот подстраиваемого и эталонного генераторов: .Moreover, if the initial detuning of the generators is equal to , in rad / s, it turns out in this case, the use of the claimed scheme is greater than the bandwidth Ω y (as is known, the bandwidth Ω y is such a value of the frequency difference at which there is a breakdown in tracking the frequency leading to loss of synchronization in the PLL system, i.e. loss of system performance), then the beat mode will occur in the circuit, which is characterized by the frequency inequality of the tuned and reference generators: .
В этом режиме разность фаз обоих генераторов непрерывно возрастает, а напряжение u7 (t) на входе фазового детектора 7 периодически изменяется. При этом длительности положительных и отрицательных полуволн оказываются разными, что приводит к появлению постоянной составляющей напряжения на выходе фазового детектора 7, которое изменяет среднюю частоту биений по отношению к начальной расстройке генераторов по частоте .In this mode, the phase difference between the two generators is continuously increasing, and the voltage u 7 (t) at the input of the phase detector 7 periodically changes. In this case, the durations of positive and negative half-waves turn out to be different, which leads to the appearance of a constant component of the voltage at the output of the phase detector 7, which changes the average beat frequency in relation to the initial detuning of the generators in frequency .
В замкнутой же схеме ФАПЧ средняя частота биений всегда меньше начальной расстройки генераторов на частоте . При этом, если среднюю частоту биений еще непрерывно уменьшать, известным путем изменения величины постоянного управляющего напряжения, например изменением величины коэффициента усиления усилителя постоянного тока 8, то при в дальнейшем произойдет автоматическое приближение частоты подстраиваемого генератора к частоте эталонного генератора, что, в конечном счете, приводит к нулевому значению средней частоты биений , т.е. наступит необходимый для работы режим захвата, в котором частоты подстраиваемого 2 и эталонного 1 генераторов становятся одинаковыми , а средняя частота выходного напряжения усилителя промежуточной частоты 5 равна средней частоте напряжения кварцевого генератора сдвига 6 .In a closed PLL, the average beat frequency always less than the initial detuning of the generators at the frequency . Moreover, if the average beat frequency is still continuously reduced, by known changes in the constant control voltage, for example, by changing the gain of the DC amplifier 8, then in the future, the frequency of the tuned generator will automatically approximate to the frequency of the reference generator, which, ultimately, leads to a zero value of the average beat frequency , i.e. the capture mode necessary for operation will come, in which the frequencies of the tunable 2 and reference 1 generators become the same and the average frequency of the output voltage of the intermediate frequency amplifier 5 is equal to the average frequency of the voltage of the crystal shear generator 6 .
Напряжение, действующее в случае, когда , на выходе усилителя постоянного тока 8, в В, составляетVoltage acting when , at the output of the DC amplifier 8, in V, is
В этом выражении напряжения u8(t) составляющая суммарной средней частоты не учтена, так как эта составляющая отфильтровывается в фильтре нижних частот 9 кольца ФАПЧ и в соответствующем блоке обработки принимаемого сигнала (не показано), подключаемого в этом случае к выводу I схемы и состоящего обычно из типовых фильтра нижних частот, усилителя нижних частот и регистрирующего устройства.In this expression, the voltage u 8 (t) is the component of the total average frequency not taken into account, since this component is filtered out in the low-pass filter 9 of the PLL ring and in the corresponding processing unit of the received signal (not shown), connected in this case to the output of I circuit and usually consisting of typical low-pass filters, a low-frequency amplifier, and a recording device .
В режиме захвата, как отмечено, средние частоты напряжений блоков 5 и 6 равны, т.е. , и напряжение, действующее на входе соответствующего блока обработки принятого сигнала, в В, составитIn the capture mode, as noted, the average voltage frequencies of blocks 5 and 6 are equal, i.e. , and the voltage acting at the input of the corresponding processing unit of the received signal, in V, will be
Спектр выходного напряжения усилителя постоянного тока 8, действующего на входе соответствующего подключаемого блока обработки сигнала, в равенThe output voltage spectrum of the DC amplifier 8, acting at the input of the corresponding plug-in signal processing unit, in is equal to
где - крутизна фазового детектора, в В/рад;Where - slope of the phase detector, in V / rad;
Кфнч(j Ω) - безразмерная передаточная функция фильтра нижних частот;To the low-pass filter (j Ω) is the dimensionless transfer function of the low-pass filter;
Ω - круговая частота, в рад/с; Ω is the circular frequency, in rad / s;
j - мнимое число;j is the imaginary number;
φс(j Ω) - спектр модуляции фазы эталонного генератора, в φ s (j Ω) is the spectrum of the phase modulation of the reference generator, in
Для кольца ФАПЧ традиционного решения - прототипа выражение для спектра выходного напряжения усилителя постоянного тока будет аналогичным, однако в нем крутизна фазового детектора составляет другое значение, а именно - крутизна фазового детектора кольца - ФАПЧ, в В/рад; и - соответственно средние значения амплитуд напряжений входного эталонного генератора 1 подстраиваемого генератора 2, в В.For the PLL ring of the traditional solution - the prototype, the expression for the output voltage spectrum of the DC amplifier will be similar, but in it the steepness of the phase detector is a different value, namely - slope of the phase detector of the ring - PLL, in V / rad; and - respectively, the average values of the voltage amplitudes of the input reference generator 1 of the tunable generator 2, in V.
Подбирая для сравнения амплитуд напряжение однополосного амплитудного модулятора 3 заявляемой схемы, можно добиться положения, при котором соблюдается равенство .Тогда для сравниваемых схем ФАПЧ достигается равенство т.e крутизна фазового детектора 7 заявляемой схемы ФАПЧ в «Купч» раз больше крутизны фазового детектора схемы ФАПЧ традиционного решения - прототипа.Selecting to compare the amplitudes of the voltage of a single-band amplitude modulator 3 of the claimed circuit, it is possible to achieve a situation in which the equality Then, for the compared PLLs, equality is achieved that is, the steepness of the phase detector 7 of the inventive PLL circuit is “K upch ” times the steepness of the phase detector of the PLL circuit of the traditional solution - the prototype.
Таким образом, в заявляемой схеме чувствительность приема слабого ФМ колебания, пропорциональная Sфд, возрастает в «Купч» раз (20÷30) дБ.Thus, in the inventive scheme, the sensitivity of reception of a weak FM oscillation, proportional to S fd , increases by a factor of “K upch ” (20 ÷ 30) dB.
Для неискаженного фазового детектирования устанавливают параметры кольца ФАПЧ таковыми, что Sпг Sфд Купт Кфнч(j Ω)/j Ω «1, и тогда достигается примерное соответствие значения спектра выходного напряжения усилителя постоянного тока 8 u8(j Ω)≅SфдКуптφc(j Ω).For undistorted phase detection set parameters PLL rings such that m S S K PD K ynm LPF (j Ω) / j Ω «1, and then reaches approximately matching the spectrum of the output voltage value of the dc amplifier 8 u 8 (j Ω) ≅S PD K ynm φ c (j Ω).
2. В случае использования схемы ФАПЧ для приема слабого ЧМ колебания выделяют напряжение u9(t) на выходе фильтра нижних частот 9.2. In the case of using the PLL to receive weak FM oscillations, a voltage u 9 (t) is emitted at the output of the low-pass filter 9.
Выходное напряжение фильтра нижних частот u9(t) поступает на вход соответствующего подключаемого блока обработки принимаемого сигнала, как и в случае приема ФМ сигнала, и состоящего из типовых фильтра нижних частот, усилителя нижних частот и регистрирующего устройства (на чертеже не показано).The output voltage of the low-pass filter u 9 (t) is input to the corresponding plug-in processing unit of the received signal, as in the case of receiving an FM signal, and consisting of a typical low-pass filter, a low-frequency amplifier and a recording device (not shown in the drawing).
Спектр напряжения u9(t) на выходе фильтра нижних частот 9, в равен ,The voltage spectrum u 9 (t) at the output of the low-pass filter 9, in is equal to ,
где νc(j Ω) - спектр модуляции частоты, в where ν c (j Ω) is the frequency modulation spectrum, in
Для неискаженного частотного детектирования устанавливают параметры кольца ФАПЧ таковыми, что SпгSфд Купт Кфнч(j Ω)/j Ω»1 и тогда достигается примерное соответствие значения спектра выходного напряжения For undistorted frequency detection set parameters PLL rings such that m S S K PD K ynm LPF (j Ω) / j Ω »1 and then reaches approximately matching values of the output voltage range
3. В случае использования схемы ФАПЧ в качестве следящего фильтра используют напряжение, выделяемое на выходе II схемы, поступающее на вход подключаемого соответствующего блока регистрирующего устройства (например, типового анализатора высоких частот) (на чертеже не показано).3. In the case of using the PLL as a servo filter, use the voltage released at the output of the II circuit supplied to the input of the connected corresponding unit of the recording device (for example, a typical high-frequency analyzer) (not shown in the drawing).
В режиме захвата напряжение на выходе подстраиваемого генератора 2 составит . При этом, спектр модуляций частоты колебания подстраиваемого генератора в составитIn capture mode, the voltage at the output of the tunable generator 2 is . In this case, the spectrum of modulations of the oscillation frequency of the tunable generator at will make
νпг(j Ω)=В(j Ω)νс(j Ω),ν pg (j Ω) = B (j Ω) ν s (j Ω),
где - безмерный коэффициент преобразования.Where - immense conversion coefficient.
Во избежание искажений спектра модуляции частоты сигнала устанавливают параметры кольца ФАПЧ таковыми, что SпгSфдКуптКфнч(j Ω)/j Ω»1, и тогда достигается примерное соотношение значения спектра модуляции частоты колебания подстраиваемого генератора νпг(j Ω)≅νc(j Ω).To avoid distortion frequency modulation spectrum signal set parameters ring PLL such that S m S PD K ynm K LPF (j Ω) / j Ω »1, and then reached the approximate ratio value of the frequency spectrum modulation oscillations being adjusted generator ν m (j Ω) ≅ν c (j Ω).
4. В случае использования схемы ФАПЧ для формирования двух высокостабильных по частоте колебаний используют напряжения, выделяемые соответственно на входах II и III схемы, поступающие на типовое регистрирующее устройство (например, измеритель частоты) (на чертеже не показано).4. In the case of using the PLL to generate two highly stable oscillation frequencies, use the voltages allocated respectively to the inputs II and III of the circuit to a typical recording device (for example, a frequency meter) (not shown in the drawing).
В режиме захвата напряжения, выделяемые на выходах II и III схемы, соответственно составятIn the capture mode, the voltages allocated at the outputs II and III of the circuit, respectively, will be
где и - формируемые высокостабильные средние круговые частоты в рад/с, так как средние круговые частоты и формируются на базе высокостабильных по частоте кварцевых эталонов частоты.Where and - formed highly stable average circular frequencies in rad / s, since the average circular frequencies and formed on the basis of highly stable frequency quartz frequency standards.
Результаты проведенной опытной проверки заявляемого изобретения, с определением технических характеристик схемы подтверждают достижение вышеуказанных эффектов заявляемого изобретения.The results of a pilot test of the claimed invention, with the determination of the technical characteristics of the circuit confirm the achievement of the above effects of the claimed invention.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004134032/09A RU2280321C2 (en) | 2004-11-22 | 2004-11-22 | Phase locked loop circuit for radio-electronic equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004134032/09A RU2280321C2 (en) | 2004-11-22 | 2004-11-22 | Phase locked loop circuit for radio-electronic equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004134032A RU2004134032A (en) | 2005-06-20 |
RU2280321C2 true RU2280321C2 (en) | 2006-07-20 |
Family
ID=35835638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004134032/09A RU2280321C2 (en) | 2004-11-22 | 2004-11-22 | Phase locked loop circuit for radio-electronic equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2280321C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008063100A1 (en) * | 2006-11-21 | 2008-05-29 | Institut Radiotekhniki I Elektroniki Rossiiskoi Akademii Nauk | Wide-band phase-locked loop system for frequency control of the cryogenic local oscillator of a submillimeter integrated receiver |
-
2004
- 2004-11-22 RU RU2004134032/09A patent/RU2280321C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ШАХГИЛЬДЯН В.В. и др. Системы фазовой автоподстройки частоты. - М.: Связь, 1972, с.15-27. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008063100A1 (en) * | 2006-11-21 | 2008-05-29 | Institut Radiotekhniki I Elektroniki Rossiiskoi Akademii Nauk | Wide-band phase-locked loop system for frequency control of the cryogenic local oscillator of a submillimeter integrated receiver |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004134032A (en) | 2005-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6131191B2 (en) | Method and apparatus for reducing signal phase contamination | |
CA1091298A (en) | System for transmission of information | |
RU2115222C1 (en) | Phase-angle corrector for power amplifier feedback circuit (options) | |
EP0196697B1 (en) | Am receiver | |
JPH09505695A (en) | Phase / frequency modulator | |
RU94033150A (en) | DEVICE FOR COMPENSATION OF PHASE ROTATION IN THE END OF THE AMPLIFIER | |
US10868574B2 (en) | Signal cancellation of amplitude/angle modulation noise using feedforward and feedback topologies | |
JPS61133729A (en) | Phase locked loop and direct mix synchronous am receiver | |
JP2005528011A (en) | Active backscatter transponder, communication system with such a backscatter transponder, and data transmission method using such an active backscatter transponder | |
EP0645882B1 (en) | Demodulation of FM carrier | |
US4479253A (en) | Phaselock receiver with input signal measuring capability | |
EP0523778A1 (en) | Direct conversion receiver | |
JP2008072735A (en) | Iq modulation system and methods that use separate phase and signal paths | |
JPH04252503A (en) | Fm demodulator | |
US20030031273A1 (en) | Quadrature gain and phase imbalance correction in a receiver | |
RU2280321C2 (en) | Phase locked loop circuit for radio-electronic equipment | |
JPS5997233A (en) | Direct mixing synchronous receiver | |
US4426627A (en) | Phase-locked loop oscillator circuit utilizing a sub-loop with a second phase comparator | |
CN108092932B (en) | Frequency-adjustable multi-frequency output microwave source based on nonlinear effects of double-sideband modulator and frequency multiplier | |
JP4918710B2 (en) | SSB wireless communication system and radio | |
Naeem et al. | Doppler shift compensation techniques for LEO satellite on-board receivers | |
Zhan et al. | A novel full phase-coherent frequency synthesis method for SFWF radar application | |
JPH11202043A (en) | Living body detection device | |
RU2310983C2 (en) | Circuit for phase automatic adjustment of frequency of radioelectronic equipment | |
WO1993002507A1 (en) | Am receiver |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061123 |