RU2477920C1 - Frequency synthesiser - Google Patents
Frequency synthesiser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477920C1 RU2477920C1 RU2011141472/08A RU2011141472A RU2477920C1 RU 2477920 C1 RU2477920 C1 RU 2477920C1 RU 2011141472/08 A RU2011141472/08 A RU 2011141472/08A RU 2011141472 A RU2011141472 A RU 2011141472A RU 2477920 C1 RU2477920 C1 RU 2477920C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- phase
- input
- frequency
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к радиосвязи и может быть использовано в радиоприемных и радиопередающих устройствах для преобразования частот, модуляции и формирования радиосигналов.The proposed device relates to radio communications and can be used in radio receivers and radio transmitting devices for frequency conversion, modulation and generation of radio signals.
Для приема, передачи и обработки сигналов используются синтезаторы частот, основные требования к которым диапазон перестройки, шаг изменения частоты и быстродействие, а также чистота спектра выходного колебания. Построению и работе синтезаторов посвящено большое количество литературы, например [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7].To receive, transmit and process signals, frequency synthesizers are used, the main requirements for which are the tuning range, frequency step and speed, as well as the purity of the output oscillation spectrum. A large amount of literature is devoted to the construction and operation of synthesizers, for example [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7].
В качестве аналога предлагаемого устройства может быть принят синтезатор из литературы [3], рассмотренный в гл.4 с.250-254. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов / В.В.Шахгильдян, В.Б.Козырев, А.А.Ляховкин и др.; Под ред. В.В.Шахгильдяна. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 2003. - 560 с.: ил.As an analogue of the proposed device can be taken a synthesizer from the literature [3], discussed in
Авторы выделили следующие режимы работы синтезатора:The authors identified the following modes of synthesizer operation:
1. Режим удержания (захвата), в котором изменение частоты синтезатора происходит настолько медленно, что кольцо ФАП успевает отслеживать эти изменения.1. The hold (capture) mode, in which the synthesizer frequency changes so slowly that the FAP ring manages to track these changes.
2. Работа синтезатора в режиме перестройки частоты. В котором на первом этапе перестройки в системе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) возникают биения. Характерной особенностью этапа биений является непрерывное нарастание в среднем разности фаз подстраиваемого и эталонного генераторов. Этап биений в режиме перестройки частоты всегда наблюдается в тех случаях, когда начальная расстройка ГУН относительно эталонного генератора (ЭГ) больше полосы в режиме удержания.2. The synthesizer in the frequency tuning mode. In which at the first stage of tuning in the phase locked loop (PLL) beats occur. A characteristic feature of the beat phase is the continuous increase in the average phase difference between the adjustable and reference generators. The beat stage in the frequency tuning mode is always observed in those cases when the initial detuning of the VCO relative to the reference generator (EG) is larger than the band in the hold mode.
Работа синтезатора в режиме перестройки частоты определяется окончанием первого этапа, т.е. переходом из режима биений с течением времени во второй этап режима перестройки частоты - в режим удержания или квазисинхронизма. Это происходит, если начальная расстройка не выходит за пределы полосы захвата, то постоянная составляющая снижает частоту биений до нуля и возникает этап удержания. Если же начальная расстройка превышает полосу захвата, то постоянная составляющая напряжения недостаточна для ее полной компенсации и в системе этап биений не прекращается.The operation of the synthesizer in the frequency tuning mode is determined by the end of the first stage, i.e. the transition from the beat mode over time to the second stage of the frequency tuning mode - to the hold or quasi-phase matching mode. This happens if the initial detuning does not go beyond the capture band, then the constant component reduces the beat frequency to zero and a retention step occurs. If the initial detuning exceeds the capture band, then the constant component of the voltage is insufficient for its full compensation and the beat phase does not stop in the system.
Таким образом, режим переключения синтезатора на новую частоту происходит через этап биений и, следовательно, занимает длительное время. Ниже приводиться оценка этого времени из [4].Thus, the mode of switching the synthesizer to a new frequency occurs through the beat stage and, therefore, takes a long time. The following is an estimate of this time from [4].
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является синтезатор, представленный в [4] на с.271-273, рис.4.7, принятый за прототип.The closest in technical essence to the proposed one is the synthesizer presented in [4] on p.271-273, Fig.4.7, adopted as a prototype.
В синтезаторе-прототипе в режиме переключения на новую частоту выделено два этапа: этап биений и этап удержания частоты (захвата).In the prototype synthesizer in the mode of switching to a new frequency, two stages are distinguished: the beat stage and the frequency hold (capture) stage.
Функциональная схема устройства-прототипа, изображенная на рис.4.7 из [4], с некоторыми уточнениями приведена на фиг.1, где обозначено:The functional diagram of the prototype device, shown in Fig.4.7 of [4], with some refinements is shown in figure 1, where it is indicated:
1 - опорный генератор (ОГ);1 - reference generator (OG);
2 - делитель с переменным коэффициентом деления частоты ОГ (ДПКДО);2 - a divider with a variable frequency division coefficient of the exhaust gas (DPCDO);
3 - фазовый детектор (ФД);3 - phase detector (PD);
4 - делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД);4 - divider with a variable division ratio (DPKD);
5 - генератор, управляемый напряжением (ГУН);5 - voltage controlled oscillator (VCO);
6 - фильтр низкой частоты (ФНЧ);6 - low-pass filter (low-pass filter);
7 - блок управления;7 - control unit;
8 - интегратор (И);8 - integrator (I);
9 - масштабный усилитель (МУ);9 - large-scale amplifier (MU);
10 - сумматор (С).10 - adder (C).
Уточнения следующие: управление делителями осуществляется блоком управления, функции которого в [4] показаны в виде стрелочек N и М (что означает команды на деление по частоте на число N или М), наличие такого блока отмечено в [2] с.33. Кроме того, в функциональной схеме (фиг.1) конкретизирован ФНЧ 6, который представлен в виде интегрирующего фильтра, состоящего из интегратора 8, масштабного усилителя 9 и сумматора 10, возможность такого представления изложена, например, в [7] с.15, [4] с.277, [8] и др.The refinements are as follows: the control of the dividers is carried out by the control unit, the functions of which in [4] are shown in the form of arrows N and M (which means commands for dividing by frequency by the number N or M), the presence of such a block is noted in [2] p.33. In addition, in the functional diagram (figure 1) the low-
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные ОГ 1, делитель ДПКДО 2 и ФД 3, выход которого соединен с входом ФНЧ 6, выход которого соединен с входом ГУН 5, выход которого является выходом синтезатора, а так же через делитель ДПКД 4 соединен со вторым входом ФД 3. Кроме того, первый выход блока управления 7 соединен с управляющим входом ДПКДО 2, а второй выход блока управления 7 соединен с управляющим входом ДПКД 4.The prototype device contains serially connected
При описании работы в некоторых случаях для упрощения будем рассматривать ФНЧ 6, не раскрывая его структуры, однако, будем считать, что структура ФНЧ 6 реализуется только в виде блока, состоящего из интегратора 8 и масштабного усилителя 9, входы которых соединены, а выходы подключены к входу сумматора 10, выход которого - выход ФНЧ 6.When describing the work, in some cases, for simplicity, we will consider the low-
Синтезатор-прототип работает следующим образом.The prototype synthesizer works as follows.
Выходное напряжение ОГ 1 подается на вход делителя ДПКДО 2, коэффициент деления которого устанавливается в соответствии с командой с первого выхода блока управления 7, подающейся на управляющий вход ДПКДО 2, выходное напряжение которого подается на первый вход фазового детектора 3, на второй вход которого подается выходное напряжение ДПКД 4, на вход которого подается гармоническое напряжение ГУН 5. Коэффициент деления ДПКД 4 устанавливается в соответствии подаваемой на его управляющий вход командой от второго выхода блока управления 7, а выходное напряжение фазового детектора 3 через ФД 6 подается на управляющий вход ГУН 5. В работе синтезатора можно выделить два режима: первый - режим захвата частоты и второй - режим перестройки на новую частоту.The output voltage of the
В первом режиме, т.е. при совпадении по частоте и по фазе напряжения ДПКДО 2 и напряжения ДПКД 4 на первом и втором входах фазового детектора 3, его выходное напряжение равно нулю, а напряжение, управляющее частотой ГУН 5 на выходе ФНЧ 6, поддерживает частоту ГУН 5, которая обеспечивает равенство нулю выходного напряжения фазового детектора 3. Если фаза напряжения на выходе ДПКДО 2 медленно меняется, то возникающий на выходе фазового детектора 3, а следовательно, и на выходе ФНЧ 6 сигнал, подключенный к управляющему входу ГУН 5, меняет его частоту и фазу таким образом, что разность по частоте и по фазе напряжения ДПКДО 2 и напряжения ДПКД 4 на первом и втором входах фазового детектора 3 становится равной нулю, а его выходное напряжение также принимает нулевое значение.In the first mode, i.e. when the frequency and phase coincide of the voltage of
Во втором режиме - перестройки частоты синтезатора - работа кольца ФАП иная. Согласно [4] настройка частоты синтезатора проходит в два этапа: первый этап биений и второй - подстройка фазы в пределах линейности характеристики фазового детектора.In the second mode - synthesizer frequency tuning - the operation of the FAP ring is different. According to [4], the synthesizer frequency tuning takes place in two stages: the first beat stage and the second - phase adjustment within the linearity of the phase detector characteristics.
В соответствии с [4] с.277 для перехода на другую рабочую частоту производится переключение коэффициента деления ДПКД 4 по команде со второго выхода схемы управления 7 и коэффициента деления ДПКДО 2 по команде с первого выхода схемы управления 7. В этом случае напряжения на входах фазового детектора 3 не совпадают по частоте и фазе, и на его выходе сигнал отличается от нуля.In accordance with [4] p.277, to switch to another operating frequency, the
В результате в кольце авторегулирования ФАПЧ: блоки ФД 3, ФНЧ 6, ГУН 5, ДПКД 4, возникает переходный процесс. Переходный процесс, как отмечалось выше, имеет два этапа. На первом из них (длительностью τпер) частота подстраиваемого генератора приближается к частоте опорного генератора, а разность фаз изменяется на несколько периодов. Этап биений.As a result, in the PLL auto-control ring:
На втором этапе переходного процесса разность фаз изменяется в пределах "участка характеристики ФД с положительным наклоном, а затем устанавливается ее постоянное значение фазы" [4]. В соответствии с [4] "Значение τпер составляет обычно 30…50 периодов частоты сравнения" [4].At the second stage of the transition process, the phase difference varies within the "section of the PD characteristic with a positive slope, and then its constant phase value is set" [4]. In accordance with [4] "The value of τ per is usually 30 ... 50 periods of the frequency of comparison" [4].
Время второго этапа значительно меньше и автором не учитывается.The time of the second stage is much shorter and is not taken into account by the author.
Итак, синтезатор-прототип имеет длительный переходный период, т.е. работает не эффективно в режиме перестройки синтезатора на другую частоту.So, the prototype synthesizer has a long transition period, i.e. It does not work effectively in the mode of tuning the synthesizer to a different frequency.
Задачей является уменьшение длительности переходного процесса при установлении частоты синтезатора.The objective is to reduce the duration of the transient process when establishing the frequency of the synthesizer.
Для решения поставленной задачи в синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные опорный генератор (ОГ), делитель с переменным коэффициентом деления частоты ОГ (ДПКДО) и первый фазовый детектор (ФД), последовательно соединенные генератор, управляемый напряжением (ГУН) и делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД), причем выход ГУН является выходом устройства, а также фильтр низкой частоты (ФНЧ) и блок управления (БУ), первый и второй выходы которого соединены со вторыми входами ДПКДО и ДПКД соответственно, согласно изобретению, введены последовательно соединенные второй ФД, запоминающее устройство (ЗУ) и фазовращатель, выход которого соединен со вторым входом первого ФД; последовательно соединенные блок управления постоянным напряжением (БУПН) и источник управляемого постоянного напряжения (ИУПН), выход которого подсоединен ко второму входу второго сумматора, выход которого соединен с входом ГУН, кроме того, последовательно соединенные формирователь стартового импульса (ФСИ) и линию задержки (ЛЗ), выход которой соединен со вторыми входами ЗУ и коммутатора, третий вход которого подсоединен к выходу ФСИ, при этом второй выход блока управления соединен с входами БУПН и ФСИ, ФНЧ включен между выходом коммутатора и первым входом второго сумматора, кроме того, выход ДПКД соединен со вторыми входами фазовращателя и второго ФД.To solve the problem, a frequency synthesizer containing a series-connected reference oscillator (OG), a divider with a variable frequency division coefficient of an exhaust gas (DPKDO) and a first phase detector (PD), a series-connected voltage-controlled oscillator (VCO) and a divider with a variable division ratio (DPKD), and the VCO output is the output of the device, as well as a low-pass filter (LPF) and a control unit (BU), the first and second outputs of which are connected to the second inputs of the DPKDO and DPKD, respectively, according to the image eniyu, administered serially connected second PD, a storage device (memory) and the phase shifter, the output of which is connected to a second input of the first PD; connected in series with a constant voltage control unit (DCLF) and a controlled constant voltage source (DCLI), the output of which is connected to the second input of the second adder, the output of which is connected to the VCO input, in addition, a start pulse shaper (FSI) and a delay line (LZ) ), the output of which is connected to the second inputs of the memory and the switch, the third input of which is connected to the output of the FSI, while the second output of the control unit is connected to the inputs of the BUPN and the FSI, the low-pass filter is connected between the output of the switch ora and the first input of the second adder besides DPKD output connected to second inputs of the phase shifter and the second PD.
Функциональная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где обозначено:Functional diagram of the proposed device is presented in figure 2, where it is indicated:
1 - опорный генератор (ОГ);1 - reference generator (OG);
2 - делитель с переменным коэффициентом деления частоты ОГ (ДПКДО);2 - a divider with a variable frequency division coefficient of the exhaust gas (DPCDO);
3, 17 - первый и второй фазовые детекторы (ФД);3, 17 - the first and second phase detectors (PD);
4 - делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД);4 - divider with a variable division ratio (DPKD);
5 - генератор, управляемый напряжением (ГУН);5 - voltage controlled oscillator (VCO);
6 - фильтр низкой частоты (ФНЧ);6 - low-pass filter (low-pass filter);
7 - блок управления (БУ);7 - control unit (BU);
8 - интегратор (И);8 - integrator (I);
9 - масштабный усилитель (МУ);9 - large-scale amplifier (MU);
10, 12 - первый и второй сумматоры;10, 12 - the first and second adders;
11 - коммутатор;11 - switch;
13 - фазовращатель (ФВр);13 - phase shifter (FVR);
14 - запоминающее устройство (ЗУ);14 - storage device (memory);
15 - линия задержки (ЛЗ);15 - delay line (LZ);
16 - источник управляемого постоянного напряжения (ИУПН);16 - controlled constant voltage source (IUPN);
18 - формирователь стартового импульса (ФСИ);18 - shaper start pulse (FSI);
19 - блок управления постоянным напряжением (БУПН).19 - constant voltage control unit (BEL).
Предлагаемый синтезатор частот содержит последовательно соединенные ОГ 1, ДПКДО 2, первый ФД 3, коммутатор 11, ФНЧ 6, второй сумматор 12 и ГУН 5, выход которого является выходом устройства. Кроме того, последовательно соединенные второй ФД 17, ЗУ 14 и ФВр 13, выход которого соединен со вторым входом первого ФД 3; последовательно соединенные БУПН 19 и ИУПН 16, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора 12; последовательно соединенные ФСИ 18 и линию задержки 15, выход которой подключен ко вторым входам коммутатора 11, и ЗУ 14, причем выход ФСИ 18 соединен с третьим входом коммутатора 11. Первый выход блока управления 7 подсоединен к управляющему входу ДПКДО 2, второй выход блока управления 7 соединен с входами ФСИ 18, БУПН 19 и вторым (управляющим) входом ДПКД 4, выход которого соединен со вторым входом фазовращателя 13 и со вторым входом второго ФД 17, первый вход которого подсоединен к выходу ДПКДО 2. При этом выход ГУН 5 соединен со входом ДПКД 4. ФНЧ 6 выполнен аналогично приведенному в описании прототипа.The proposed frequency synthesizer contains a series-connected
В предлагаемом синтезаторе, как и синтезаторе прототипе, работа в первом режиме - удержания (захвата) принципиально не отличается. Работа во втором режиме - переходные процессы в кольце ФАП происходят иначе.In the proposed synthesizer, as well as the prototype synthesizer, the work in the first mode - hold (capture) is not fundamentally different. Work in the second mode - transients in the FAP ring occur differently.
Для пояснения физики переходных процессов в кольце ФАП воспользуемся результатами работы [8]. В работе [8] определены временные зависимости установления фазы (переходные процессы) в синтезаторе частот. Отметим, что в [8] решения получены при идеализации характеристик фазового детектора, т.е. при отсутствии ограничений линейности фазового детектора каким-либо отрезком, например (-π, π). Ниже будет показано, что вопрос данной идеализации характеристики ФД носит методический характер и не влияет на работу предлагаемого устройства.To clarify the physics of transients in the FAP ring, we use the results of [8]. In [8], the time dependences of the phase establishment (transients) in the frequency synthesizer were determined. Note that in [8], the solutions were obtained by idealizing the characteristics of a phase detector, i.e. in the absence of linearity limitations of the phase detector by any segment, for example (-π, π). It will be shown below that the issue of this idealization of the PD characteristics is methodological in nature and does not affect the operation of the proposed device.
Так как целью [8] является определение переходного процесса кольца ФАП, то функциональная схема синтезатора упрощена (отсутствуют блоки ДПКД и ДПКДО, можно считать ДПКД включенным в состав ГУН, а ОГ и ДПКДО образуют источник опорного сигнала (ОС) соответственно, а решение найдено в виде изменений напряжения на входе фазового детектора.Since the purpose of [8] is to determine the transient process of the FAP ring, the synthesizer functional diagram is simplified (there are no DPKD and DPKDO blocks, we can consider DPKD included in the VCO, and the exhaust gas and DPKDO form the source of the reference signal (OS), respectively, and the solution was found in the form of voltage changes at the input of the phase detector.
Функциональная схема синтезатора согласно [8] приведена на фиг.3, где обозначено:The functional diagram of the synthesizer according to [8] is shown in figure 3, where it is indicated:
1 - источник опорного сигнала (ОС);1 - reference signal source (OS);
5 - генератор, управляемый напряжением (ГУН);5 - voltage controlled oscillator (VCO);
3 - фазовый детектор (ФД);3 - phase detector (PD);
6 - интегрирующий фильтр;??6 - integrating filter; ??
9 - масштабный усилитель (МУ);9 - large-scale amplifier (MU);
8 - интегратор (И);8 - integrator (I);
10 - сумматор.10 - adder.
Согласно [8] переходной процесс определяют, во-первых, параметры кольца ФАП, а, во-вторых, начальные условия.According to [8], the transition process is determined, firstly, by the parameters of the FAP ring, and, secondly, by the initial conditions.
К параметрам кольца ФАП относятся:FAP ring parameters include:
1. Частота собственных колебаний ω0=(kГУНkИkФД)1/2,1. The frequency of natural oscillations ω 0 = (k VCO k AND k PD ) 1/2 ,
где kГУН, kИ, kФД - коэффициенты передачи ГУН, интегратора и фазового детектора соответственно.where k VCO , k И , k ФД are the transmission coefficients of the VCO, integrator, and phase detector, respectively.
2. Постоянная времени затухания кольца τ0=l/(kГУНk1kФД), где k1 - коэффициент передачи масштабного усилителя.2. The ring attenuation time constant τ 0 = l / (k VCO k 1 k PD ), where k 1 is the transfer coefficient of the scale amplifier.
3. Декремент затухания d=k1(kГУНkФД/kИ)1/2.3. The attenuation decrement d = k 1 (k VCO k PD / k I ) 1/2 .
К начальным условиям относятся фазы и частоты сигналов, действующих на кольцо ФАП напряжений, а именно:The initial conditions include the phases and frequencies of the signals acting on the PLL ring of voltages, namely:
1. Начальная разность фаз φ(0) между гармоническими сигналами на входах ФД.1. The initial phase difference φ (0) between the harmonic signals at the inputs of the PD.
2. Нормированная начальная разность частот этих же сигналов (конкретно нормированная разность частот b).2. Normalized initial frequency difference of the same signals (specifically normalized frequency difference b).
Для удобства изложения результатов в работе [8] проведена нормировка и введены следующие обозначения.For convenience, the results were normalized in [8] and the following notation was introduced.
Нормированное время τ=ω0t; нормированная разность частот (фазовый угол) между гармоническими сигналами на входах ФД b=g/ω0, g - начальное отклонение частоты гармонического напряжения на выходе ГУН от частоты гармонического напряжения ОС.Normalized time τ = ω 0 t; normalized frequency difference (phase angle) between the harmonic signals at the PD inputs b = g / ω 0 , g is the initial deviation of the frequency of the harmonic voltage at the output of the VCO from the frequency of the harmonic voltage of the OS.
Сначала приведем пример из [8] - переходный процесс, в котором в начальный момент изменяется только постоянная составляющая фазы опорного колебания φОГ(0). (Точнее имеется в виду изменение разности фаз на входах ФД 3, но для краткости сохраним прежнюю формулировку).First, we give an example from [8] - a transition process in which at the initial moment only the constant component of the phase of the reference oscillation φ of the exhaust gas changes (0). (More precisely, we mean the change in the phase difference at the inputs of
Три кривые установления фазы φ(τ) на выходе ГУН приведены на фиг.4 при скачке фазы φОГ(0) опорного колебания на 1, 0,2 и 1,5 радиан соответственно.Three curves for the establishment of the phase φ (τ) at the output of the VCO are shown in Fig. 4 with a jump in the phase φ of the exhaust gas (0) of the reference oscillation by 1, 0.2, and 1.5 radians, respectively.
Из фиг.4 легко видеть, что зависимость разности фаз на входах ФД 3 от τ состоит из двух слагаемых - вынужденной составляющей (постоянной величины), в рассматриваемом случае 1, 0,2 и 1,5, и второго слагаемого - свободного колебания: затухающей косинусоиды. Максимальная амплитуда колебания фазы равна по величине и противоположна по знаку постоянной величине φОГ(0).It is easy to see from Fig. 4 that the dependence of the phase difference at the
Максимальное отклонение фазы, как видно из фиг.4, составляет величину, близкую к 2 φОГ(0). В рассматриваемых на фиг.4 случаях изменение фазы φОГ(τ) не выходит за рамки линейности ФД устройства-прототипа [4], т.е. не превышает ±π, однако при φОГ(0) больше 2 амплитуда изменения фазы должна превышать область ±π. Этот факт приведет к переходу в режим биений. Важно отметить, что при φОГ(0)≤π фаза φОГ(τ) не выходит за пределы линейного участка ФД, равного ±π. Следует отметить, что время переходного процесса не зависит от величины φОГ(0). Однако абсолютная величина изменений фазы связана с φОГ(0) линейно. Таким образом, при φОГ(0)=0,5 величина отклонений фазы не превысит 1 (см. фиг.4). При других значениях φОГ(0) это свойство сохраняется, например, при φОГ(0)=0,1 величина отклонений фазы не превысит 0,2. В практике отклонением фазы 0,2 (11°) можно пренебречь. Однако следует учитывать, что это отклонение фазы на входе фазового детектора кольца ФАП, а отклонение фазы на выходе ГУН в синтезаторах, соответствующих функциональной схеме фиг.2, будет больше в коэффициент деления ДПКД, что необходимо учитывать.The maximum phase deviation, as can be seen from figure 4, is a value close to 2 φ OG (0). In the cases considered in FIG. 4, the change in the phase φ of the exhaust gas (τ) does not go beyond the linearity of the PD of the prototype device [4], i.e. does not exceed ± π, however, at φ ОГ (0) greater than 2, the amplitude of the phase change should exceed the region ± π. This fact will lead to a transition to the beat mode. Importantly, when the exhaust gas φ (0) ≤π exhaust phase φ (τ) is within the linear portion of the PD equal to ± π. It should be noted that the time of the transition process does not depend on the value of φ ОГ (0). However, the absolute magnitude of the phase changes is linearly associated with φ ОГ (0). Thus, with φ ОГ (0) = 0.5, the magnitude of the phase deviations does not exceed 1 (see Fig. 4). At other values of φ ОГ (0), this property is preserved, for example, with φ ОГ (0) = 0.1, the magnitude of the phase deviations does not exceed 0.2. In practice, a phase deviation of 0.2 (11 °) can be neglected. However, it should be borne in mind that this is the phase deviation at the input of the phase detector of the FAP ring, and the phase deviation at the output of the VCO in the synthesizers corresponding to the functional diagram of Fig. 2 will be larger in the division coefficient of the DPKD, which must be taken into account.
Рассмотрим второй случай - в начальный момент изменяется только частота b на выходе ОГ 1. Как и в предыдущем случае, решение состоит из вынужденной и свободной составляющих. Итак, изменение фазы на выходе ГУН может быть представлено как сумма φ(τ)=η(τ)+bτ, где bτ характеризует увеличение частоты ГУН на b, а фаза η(τ) переходный процесс, т.е. отличие φ(τ) от bτ.Consider the second case - at the initial moment, only the frequency b at the output of the
Согласно [8] зависимости η(τ), η1(τ), η2(τ), при b=1, b=-1 и b=0,2 соответственно имеют вид, представленный на фиг.5. Кривые η(τ), η1(τ), η2(τ) имеют вид затухающей синусоиды с частотой ω0, а максимальная амплитуда колебания фазы не превосходит величину b.According to [8], the dependences η (τ), η1 (τ), η2 (τ), for b = 1, b = -1 and b = 0.2, respectively, have the form shown in Fig. 5. The curves η (τ), η1 (τ), η2 (τ) have the form of a damped sinusoid with a frequency ω 0 , and the maximum amplitude of the phase oscillation does not exceed b.
Отметим, что в рассматриваемых на фиг.5 случаях изменение фазы η(τ) не выходят за рамки линейности ФД устройства-прототипа [4], т.е. за пределы ±π. Однако при b больше π амплитуда изменения фазы должна выйти из области ±π. Этот факт приведет к переходу в режим биений.Note that in the cases considered in FIG. 5, the phase change η (τ) does not go beyond the linearity of the PD of the prototype device [4], i.e. beyond ± π. However, for b greater than π, the amplitude of the phase change should leave the region ± π. This fact will lead to a transition to the beat mode.
При одновременном изменении φОГ(0) и b согласно [8] изменение фазы равно сумме затухающих гармонических колебаний φ(τ) и η(τ) от φОГ(0) и b соответственно. Следовательно, максимальная амплитуда отклонения фазы составит |2φОГ(0)+b|. Таким образом, при |2φОГ(0)+b|≤π переходные процессы будут в зоне линейности ФД, в этом случае исключается этап биений. Отметим, что пределы линейности выбраны ±π, согласно данным [4], изменение их на другую величину непринципиально.With a simultaneous change in φ of the exhaust gas (0) and b according to [8], the phase change is equal to the sum of the damped harmonic oscillations φ (τ) and η (τ) from φ the exhaust gas (0) and b, respectively. Therefore, the maximum amplitude of the phase deviation will be | 2φ OG (0) + b |. Thus, at | 2φ OG (0) + b | ≤π, transients will be in the zone of linearity of the PD, in this case the beat stage is excluded. Note that the limits of linearity are chosen ± π, according to the data of [4], changing them to another value is unprincipled.
Таким образом, для уменьшения времени установления частоты требуется работать в режиме с малыми величинами φОГ(0) и b, именно это обеспечивает предлагаемое устройство.Thus, to reduce the time of establishing the frequency, it is required to work in a mode with small values of φ ОГ (0) and b, this is what the proposed device provides.
Рассмотрим работу предлагаемого устройства.Consider the operation of the proposed device.
Работа в первом режиме - захвата, принципиально не отличается от работы прототипа.Work in the first mode - capture, fundamentally no different from the work of the prototype.
Выходное напряжение ОГ 1 подается на первый вход ДПКДО 2, в котором его частота делится на заданное командой от блока управления 7 число раз, выходное напряжение ДПКДО 2 подается на первые входы фазовых детекторов 3 и 17, на вторые которых подключено выходное напряжение с ДПКД 4, сформированное из напряжения ГУН 5, путем деления этого напряжения по частоте в заданное командой от блока управления 7 число раз, причем напряжение ДПКД 4 подается непосредственно на второй вход ФД 17, а на второй вход ФД 3 напряжение ДПКД 4 подается через фазовращатель 13, величина фазы установлена в соответствии с командой ЗУ 14. Выходное напряжение ФД 3 через включенный коммутатор 11 подается на вход ФНЧ 6 и интегрируется (фильтруется) в нем, а затем суммируется в сумматоре 12 с постоянным напряжением источника 16 и подключается к входу ГУН 5. Блок управления 7 команду на изменение коэффициента деления блока ДПКД 4 не выдает, а следовательно нет команды на формирователь 18, который в свою очередь команды на начало поиска не вырабатывает, по этой причине ЛЗ 15 не вырабатывает команду на изменение состояния ЗУ 14 и коммутатора 11. Коммутатор 11 соединяет выход ФД 3 со входом ФНЧ 6. Блоки 19, 16 и 12 не меняют своего состояния.The exhaust
Таким образом, кольцо ФАП замкнуто и удерживает на входе ФД 3 разность фаз между выходными напряжениями ДПКДО 2 и ДПКД 4 равной нулю, при этом напряжение на выходе ФД 3 тоже равно нулю, а частота выходного напряжения ГУН 5 равна частоте выходного напряжения на выходе ГУН 5, умноженной на коэффициент деления ДПКД 4.Thus, the FAP ring is closed and keeps at the input of
Во втором режиме - режиме перестройки частоты синтезатора, блок управления 7 выдает команду на изменение коэффициента деления ДПКДО 2 и выдает команду на формирование стартового импульса блоком 18 на изменение коэффициента деления ДПКД 4, на формирование в БУПН 19 команды на изменение напряжения на выходе ИУПН 16. Стартовый импульс от блока 18 запускает линию задержки 15, отключает коммутатор 11 от выхода ФД 3 и подключает вход ФНЧ 6 к «земле».In the second mode, the synthesizer frequency tuning mode, the
При перечисленных условиях работа во втором режиме (перестройки частоты синтезатора) происходит следующим образом.Under these conditions, work in the second mode (tuning the synthesizer frequency) occurs as follows.
Выходное напряжение ОГ 1 подается на вход ДПКДО 2, в котором его частота делится в заданное командой от блока управления 7 число раз, выходное напряжение ДПКДО 2 подается на первые входы фазовых детекторов ФД 3 и ФД 17, на вторые входы которых подключено выходное напряжение от ДПКД 4, сформированное из напряжения ГУН 5, путем деления этого напряжения по частоте в заданное командой от блока управления 7 число раз, причем на второй вход ФД 17 входное напряжение ДПКД 4 подается непосредственно, а на второй вход ФД 3 - через фазовращатель 13. Командой с формирователя стартового импульса 18 коммутатор 11 отключает ФД 3 от ФНЧ 6 и подключает вход ФНЧ 6 на «землю». Выходное напряжение ФД 17 меняется в соответствии с разностью фаз между напряжениями на первом и втором входах, это напряжение записывается в ЗУ 14 при прохождении времени, равного величине задержки, линия задержки 15 вырабатывает импульс, который фиксирует напряжение на выходе ЗУ 14, в соответствии с этим напряжением фазовращатель 13 изменяет фазу выходного сигнала ДПКД 4, таким образом, что разность фаз напряжений ДПКДО 2 и фазовращателя 13 будут близки к нулю. По этой же команде от ЗУ 14 коммутатор 11 отключает вход ФНЧ 6 от «земли» и подключает его к выходу ФД 3, таким образом, кольцо ФАП замыкается и начинается переходный процесс, в результате которого предлагаемое устройство переходит в режим синхронизации. Так как начальные условия для переходного процесса: фаза близка к нулю, а отличие по частоте, нормированной частоте b, меньше 1, то при линейной фазовой характеристике ФД ±π режим биений невозможен и обеспечивается малое время перехода в устойчивое состояние. Таким образом, предлагаемое устройство работает эффективно.The exhaust
Источники информацииInformation sources
1. Радиопередающие устройства. Шахгильдян В.В., Козырев В.Б., Ляховкин А.А. и др. Под ред. В.В.Шахгильдяна. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 432 с.: ил.1. Radio transmitting devices. Shakhgildyan V.V., Kozyrev V.B., Lyakhovkin A.A. et al. Ed. V.V.Shahgildyan. - 2nd ed., Revised. and add. - M .: Radio and communications, 1990. - 432 p.: Ill.
2. Манассевич В. Синтезаторы частот (Теория и проектирование): Пер. с англ./Под ред. Галина. М.: Связь, 1979. - 384 с. ил.2. Manassevich V. Frequency synthesizers (Theory and design): Per. from English / Ed. Galina. M .: Communication, 1979.- 384 p. silt.
3. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов/ В.В.Шахгильдян, В.Б.Козырев, А.А.Ляховкин и др.; Под ред. В.В.Шахгильдяна. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 2003. - 560 с.: ил.3. Radio transmitting devices: Textbook for high schools / VV Shahgildyan, VB Kozyrev, A. A. Lyakhovkin and others; Ed. V.V.Shahgildyan. - 3rd ed., Revised. and add. - M .: Radio and communications, 2003 .-- 560 p.: Ill.
4. Генерирование колебаний и формирование радио сигналов. Под ред. В.Н.Кулешова и Н.Н.Удальцова. - М.: Издательский дом МЭИ. 2008. - 416 с.: ил.4. Generation of oscillations and the formation of radio signals. Ed. V.N. Kuleshov and N.N. Udaltsova. - M .: Publishing house MPEI. 2008 .-- 416 pp., Ill.
5. Тихомиров Н.М., Романов С.К., Леньшин А.В. Формирование ЧМ-сигналов в синтезаторах с автоподстройкой. - М.: Радио и связь, 2004. - 210 с.: ил.5. Tikhomirov N.M., Romanov S.K., Lenshin A.V. Generation of FM signals in synthesizers with automatic tuning. - M .: Radio and communications, 2004 .-- 210 p .: ill.
6. Системы фазовой синхронизации / Акимов В.Н., Белюстина Л.Н., Белых В.Н. и др.; Под ред. В.В.Шахгильдяна, Л.Н.Белюстиной - М.: Радио и связь, 1982 - 288 с., ил.6. Phase synchronization systems / Akimov VN, Belyustina LN, Belykh VN and etc.; Ed. V.V. Shahgildyan, L.N. Belyustina - M .: Radio and communications, 1982 - 288 p., Ill.
7. Капранов М.В. Элементы теории систем фазовой синхронизации. - М.: Издательство МЭИ, 2006. - 208 с.7. Kapranov M.V. Elements of the theory of phase synchronization systems. - M.: Publishing House MPEI, 2006. - 208 p.
8. Бокк О.Ф. Свойства идеализированного кольца фазовой автоподстройки. Теория и техника радиосвязи: науч. - техн. журнал / ОАО «Концерн «Созвездие». - Воронеж, 2011. - №1. - С.109-116.8. Bokk O.F. Properties of an idealized phase-locked loop. Theory and technique of radio communication: scientific. - tech. Journal / Concern Constellation OJSC. - Voronezh, 2011. - No. 1. - S. 109-116.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011141472/08A RU2477920C1 (en) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | Frequency synthesiser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011141472/08A RU2477920C1 (en) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | Frequency synthesiser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2477920C1 true RU2477920C1 (en) | 2013-03-20 |
Family
ID=49124466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011141472/08A RU2477920C1 (en) | 2011-10-12 | 2011-10-12 | Frequency synthesiser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2477920C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2085032C1 (en) * | 1993-08-10 | 1997-07-20 | Научно-технический центр Федерального агентства правительственной связи и информации при Президенте Российской Федерации | Frequency synthesizer |
EP2187523A1 (en) * | 2008-11-14 | 2010-05-19 | Fujitsu Microelectronics Limited | Phase-locked loop control circuitry |
RU2394367C1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-07-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Frequency synthesiser |
RU2395899C1 (en) * | 2009-06-24 | 2010-07-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Frequency synthesiser |
EP2226942A2 (en) * | 2006-03-31 | 2010-09-08 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Frequency synthesizer |
-
2011
- 2011-10-12 RU RU2011141472/08A patent/RU2477920C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2085032C1 (en) * | 1993-08-10 | 1997-07-20 | Научно-технический центр Федерального агентства правительственной связи и информации при Президенте Российской Федерации | Frequency synthesizer |
EP2226942A2 (en) * | 2006-03-31 | 2010-09-08 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Frequency synthesizer |
EP2187523A1 (en) * | 2008-11-14 | 2010-05-19 | Fujitsu Microelectronics Limited | Phase-locked loop control circuitry |
RU2394367C1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-07-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Frequency synthesiser |
RU2395899C1 (en) * | 2009-06-24 | 2010-07-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Frequency synthesiser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8610508B2 (en) | Injection-locked oscillator | |
KR101998013B1 (en) | Wideband direct modulation using 2-point injection in a digital phase locked loop | |
CN108768539B (en) | Photon type microwave frequency-halving method and photon type microwave frequency-halving device | |
US20080246521A1 (en) | Multiple reference frequency fractional-n pll (phase locked loop) | |
KR960016812B1 (en) | Hybrid frequency synthesizer | |
CN109150176A (en) | WIFI radio frequency chip reference clock circuit, clock synthesizing circuit, application processor | |
RU2477920C1 (en) | Frequency synthesiser | |
RU172814U1 (en) | HYBRID FREQUENCY SYNTHESIS WITH IMPROVED SPECTRAL CHARACTERISTICS | |
GB2504509A (en) | Phase locked loop with reduced susceptibility to VCO frequency pulling | |
US6448909B1 (en) | Analog continuous wavelet transform circuit | |
RU2594336C1 (en) | Method of generating microwave signals with low frequency spectrum pitch | |
RU2580068C1 (en) | Microwave frequency synthesizer | |
KR20220083277A (en) | A frequency hopping spread spectrum frequency synthesizer | |
JP7261077B2 (en) | PLL device | |
KR20210047778A (en) | Multi vco apparatus using phase locked loop circuit for outputting multi-synchronizing signals | |
Guo et al. | Design of PLL frequency synthesizer in frequency hopping communication system | |
US3866137A (en) | Phase locked frequency divider circuitry | |
Xu et al. | Loop Parameters Designing Method for Optical Phase-Locked Loop System | |
JP5189436B2 (en) | Frequency synthesizer | |
SU746909A1 (en) | Frequency-and-phase manipulated oscillation shaper | |
Alawneh et al. | Single loop synthesizer and SDR modulator | |
Saber et al. | Low noise-low power digital phase-locked loop | |
RU2635272C1 (en) | Digital-to-analog synthesizer of complex frequency-modulated signals | |
CN105049037A (en) | High resolution phase-locked circuit based on photoelectric oscillator | |
RU2187901C1 (en) | Method for inverse-quadrature recovery of phase-keyed signal carrier |