RU2765273C1 - Low distortion frequency modulated digital signal conditioner - Google Patents

Low distortion frequency modulated digital signal conditioner Download PDF

Info

Publication number
RU2765273C1
RU2765273C1 RU2021119305A RU2021119305A RU2765273C1 RU 2765273 C1 RU2765273 C1 RU 2765273C1 RU 2021119305 A RU2021119305 A RU 2021119305A RU 2021119305 A RU2021119305 A RU 2021119305A RU 2765273 C1 RU2765273 C1 RU 2765273C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
frequency
input
divider
signal
Prior art date
Application number
RU2021119305A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Михайлович Тихомиров
Анна Игоревна Лукинова
Владимир Николаевич Тихомиров
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2021119305A priority Critical patent/RU2765273C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2765273C1 publication Critical patent/RU2765273C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03C—MODULATION
    • H03C3/00—Angle modulation
    • H03C3/02—Details
    • H03C3/09—Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H03L7/093—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using special filtering or amplification characteristics in the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
    • H03L7/099—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/18—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop
    • H03L7/183—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between fixed numbers or the frequency divider dividing by a fixed number
    • H03L7/187—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between fixed numbers or the frequency divider dividing by a fixed number using means for coarse tuning the voltage controlled oscillator of the loop
    • H03L7/189—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between fixed numbers or the frequency divider dividing by a fixed number using means for coarse tuning the voltage controlled oscillator of the loop comprising a D/A converter for generating a coarse tuning voltage

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used as a generator of signals of a local oscillator of a receiver and an exciter of a transmitter with frequency modulation. To obtain a frequency-modulated signal with a low level of distortion at the output of a powerful voltage-controlled generator, a wide-band follow-up loop of phase-locked loop (PLL) is provided, with the subsequent supply of the generated signal to the transmitter power amplifier. In the receive mode, with the baseband switched off, the output of the reference frequency synthesizer is used as the local oscillator of the receiver.
EFFECT: low level of frequency and nonlinear distortions is ensured in a wide range of modulating and carrier frequencies when operating in the transmission mode; high performance when tuning in the operating frequency range and high signal purity (low level of phase noise and parasitic spectral components) when operating in the receive mode.
2 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве формирователя сигналов возбудителя передатчика с частотной модуляцией и гетеродина приемника.The proposed technical solution relates to radio engineering and can be used as a signal generator of the exciter of the transmitter with frequency modulation and the local oscillator of the receiver.

Известен частотный модулятор с контуром фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) (патент ЕР 0403877А1, НОЗС 3/09, 1990 г.). Частотный модулятор характеризуется тем, что верхняя граничная частота фильтра нижних частот (ФНЧ) меньше нижней граничной частоты модулирующего сигнала. Между ФНЧ и генератором, управляемым напряжением (ГУН), предусмотрен суммирующий каскад, в котором производится сложение выходного сигнала ФНЧ с модулирующим сигналом. В этом устройстве можно получить на выходе сигнал с частотной модуляцией (ЧМ), однако диапазон модулирующих частот (например, от 300 до 3400 Гц) будет ограничен снизу из-за действия обратной связи в контуре ФАПЧ. При этом быстродействие контура ФАПЧ будет не высоким.A frequency modulator with a phase locked loop (PLL) is known (patent EP 0403877A1, NOZS 3/09, 1990). The frequency modulator is characterized by the fact that the upper cutoff frequency of the low-pass filter (LPF) is less than the lower cutoff frequency of the modulating signal. Between the low-pass filter and the voltage-controlled oscillator (VCO), a summing stage is provided, in which the output of the low-pass filter is added to the modulating signal. This device can output a frequency modulated (FM) signal, however, the modulating frequency range (for example, from 300 to 3400 Hz) will be limited from below due to the feedback in the PLL loop. In this case, the speed of the PLL circuit will not be high.

Основными недостатками вышеприведенной схемы формирования ЧМ сигналов являются невозможность одновременного получения низкого уровня частотных и нелинейных искажений, а также требуемого быстродействия при смене рабочих частот.The main disadvantages of the above scheme for generating FM signals are the impossibility of simultaneously obtaining a low level of frequency and non-linear distortions, as well as the required speed when changing operating frequencies.

Известно устройство, реализующее широкополосную частотную модуляцию генераторов, охваченных контуром ФАПЧ с узкой шириной полосы (патент США 4074209, НОЗС 3/22, 1978 г.). В этом устройстве полоса модулирующих частот не ограничивается параметрами контура ФАПЧ, т.к. используется двухточечное введение модулирующего сигнала. Однако в данном устройстве, наряду с невысокой стабильностью параметров выходного ЧМ колебания, отсутствует возможность работы в диапазоне выходных частот, т. к. в случае частотного перекрытия неравномерность крутизны характеристики управления ГУН, приведет к непостоянству девиации частоты при постоянной величине модулирующего сигнала, а также к возникновению нелинейных искажений из-за неидентичности усиления по каналам модуляции при подаче модулирующего сигнала в две точки.A device is known that implements broadband frequency modulation of oscillators covered by a PLL with a narrow bandwidth (US patent 4074209, NOZS 3/22, 1978). In this device, the baseband bandwidth is not limited by the parameters of the PLL circuit, since a point-to-point introduction of the modulating signal is used. However, in this device, along with the low stability of the output FM oscillation parameters, there is no possibility of operating in the output frequency range, because in the case of frequency overlap, the uneven slope of the VCO control characteristic will lead to variability in the frequency deviation at a constant value of the modulating signal, as well as to the occurrence of non-linear distortions due to the non-identity of gain along the modulation channels when a modulating signal is applied to two points.

Устройство фазовой автоподстройки частоты генератора с частотной модуляцией (по а.с. СССР № 1566458, Н03С 3/09, Н04L 27/10 1990 г.) состоит из опорного генератора, фазового модулятора, интегратора, источника модулирующего сигнала, частотно-фазового детектора, фильтра нижних частот, генератора, управляемого напряжением и делителя частотного тракта приведения. Если в данном устройстве модулирующий сигнал подается только на вход фазового модулятора, то модулированный по фазе выходной сигнал фазового модулятора и выходной сигнал ФАПЧ после делителя частоты тракта приведения преобразуется в частотно-фазовом детекторе в напряжение сигнала ошибки, которое через фильтр нижних частот подается в генератор, управляемый напряжением. При этом ФНЧ в системе ФАПЧ ослабляет сигнал ошибки и уменьшает чувствительность модуляции на высоких частотах модулирующего сигнала. Использование модуляции непосредственно генератором, управляемым напряжением при подаче сигнала с источника модулирующего сигнала на его модуляционный вход характеризуется тем, что контур ФАПЧ корректирует частоту выходного сигнала и, следовательно, противодействует модуляции. ФНЧ в контуре ФАПЧ ослабляет высокочастотные сигналы от частотно-фазового детектора, корректирующее действие контура уменьшает чувствительность модуляции на нижних частотах. Следовательно, применение одноточечной ЧМ на основе ФАПЧ реализует чувствительность модуляции с полосой пропускания либо верхних, либо нижних частот в зависимости от точки приложения сигнала модуляции.The phase locked loop device for a frequency modulated generator (according to AS USSR No. 1566458, H03C 3/09, H04L 27/10 1990) consists of a reference oscillator, a phase modulator, an integrator, a modulating signal source, a frequency-phase detector, a low-pass filter, a voltage-controlled oscillator and a frequency divider of the reduction path. If in this device the modulating signal is applied only to the input of the phase modulator, then the phase-modulated output signal of the phase modulator and the output signal of the PLL after the frequency divider of the reduction path are converted in the frequency-phase detector into an error signal voltage, which is fed through the low-pass filter to the generator, voltage controlled. In this case, the low-pass filter in the PLL attenuates the error signal and reduces the modulation sensitivity at high frequencies of the modulating signal. The use of modulation directly by a voltage-controlled oscillator when a signal from a modulating signal source is applied to its modulation input is characterized by the fact that the PLL corrects the frequency of the output signal and, therefore, counteracts the modulation. The low-pass filter in the PLL attenuates high-frequency signals from the frequency-phase detector, the corrective action of the circuit reduces the modulation sensitivity at low frequencies. Therefore, the use of a single-point PLL-based FM implements modulation sensitivity with either high or low passband depending on the application point of the modulation signal.

В случае подачи модулирующего сигнала одновременно в обе точки процесс модуляции представляется как противодействия одного явления другому. При этом реализуется чувствительность модуляции с суммарной характеристикой пропускания. Эта характеристика может быть пологой в случае идентичности усиления по каналам подачи модулирующего сигнала. Однако условие равновесия имеет силу только при одном значении крутизны характеристики перестройки ГУН. При работе в диапазоне выходных частот система модуляции выходит из равновесия, и для поддержания постоянства соотношения усиления по каналам модуляции требуется принятие дополнительных мер, сопряженных с привлечением значительных аппаратурных затрат, которые на практике не всегда могут быть реализованы.In the case of a modulating signal being applied simultaneously to both points, the modulation process is represented as the counteraction of one phenomenon to another. In this case, the modulation sensitivity with the total transmission characteristic is realized. This characteristic can be flat in the case of identical gain on the channels of the modulating signal. However, the equilibrium condition is valid only for one value of the slope of the VCO tuning characteristic. When operating in the range of output frequencies, the modulation system is out of balance, and in order to maintain a constant gain ratio across the modulation channels, additional measures are required that involve significant hardware costs, which in practice cannot always be implemented.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является устройство фазовой автоподстройки частоты генератора с частотной модуляцией по патенту на ПМ № 27441 Н03С 3/09, Н04 L 27/10, принятое за прототип.The closest analogue in technical essence to the present invention is a phase locked loop generator with frequency modulation according to the patent for PM No. 27441 H03C 3/09, H04 L 27/10, taken as a prototype.

На фиг. 1 приведена структурная схема прототипа, где введены следующие обозначения:In FIG. 1 shows a block diagram of the prototype, where the following designations are introduced:

1 - опорный синтезатор частот (ОСЧ);1 - reference frequency synthesizer (OSCh);

5 - частотно-фазовый детектор (ЧФД);5 - frequency-phase detector (FPD);

6 - фильтр нижних частот (ФНЧ);6 - low-pass filter (LPF);

7 - генератор, управляемый напряжением (ГУН);7 - voltage controlled generator (VCO);

10 - источник модулирующего сигнала;10 - modulating signal source;

11 - опорный делитель частоты;11 - reference frequency divider;

12 - делитель частоты тракта приведения (ДТП);12 - frequency divider of the reduction path (RTD);

13 - формирователь импульсов разряда;13 - discharge pulse shaper;

14 - разрядный ключ;14 - bit key;

15 - управляемый источник тока заряда;15 - controlled charge current source;

16 - зарядный конденсатор;16 - charging capacitor;

17 - эмиттерный повторитель;17 - emitter follower;

18 - блок сравнения;18 - comparison block;

19 - источник опорного напряжения;19 - reference voltage source;

20 - компаратор;20 - comparator;

21 - генератор пилообразного напряжения;21 - sawtooth voltage generator;

22 - фазовый модулятор (ФМ).22 - phase modulator (PM).

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные опорный синтезатор частоты 1, опорный делитель 11, фазовый модулятор 22, частотно-фазовый детектор 5, фильтр нижних частот 6 и генератор, управляемый напряжением 7, выход которого соединен с входом делителя частоты тракта приведения 12 и является выходом устройства. При этом выход делителя частоты тракта приведения 12 соединен с опорным входом частотно-фазового детектора 5. Фазовый модулятор 22 состоит из последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения 21 и компаратора 20, выход которого является выходом фазового детектора 22. Генератор пилообразного напряжения 21 содержит последовательно соединенные формирователь импульсов разряда 13, разрядный ключ 14 и эмиттерный повторитель 17, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения 18, первый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 19, а выход блока сравнения 18 соединен с входом управляемого источника тока заряда 15, выход которого соединен с выходом разрядного ключа 14 и с одним из выводов зарядного конденсатора 16, и является выходом генератора пилообразного напряжения 21. Причем второй выход разрядного ключа 14 и другой вывод зарядного конденсатора 16 подключены к общему проводу (корпусу). Выход источника модулирующего сигнала 10 соединен со вторым входом компаратора 20, который является вторым входом фазового детектора 22.The prototype device contains a reference frequency synthesizer 1, a reference divider 11, a phase modulator 22, a frequency-phase detector 5, a low-pass filter 6 and a voltage-controlled oscillator 7 connected in series, the output of which is connected to the input of the frequency divider of the reduction path 12 and is the output of the device . In this case, the output of the frequency divider of the reduction path 12 is connected to the reference input of the frequency-phase detector 5. The phase modulator 22 consists of a sawtooth voltage generator 21 and a comparator 20 connected in series, the output of which is the output of the phase detector 22. The sawtooth voltage generator 21 contains a series-connected pulse shaper bit 13, a bit key 14 and an emitter follower 17, the output of which is connected to the second input of the comparison unit 18, the first input of which is connected to the output of the reference voltage source 19, and the output of the comparison unit 18 is connected to the input of a controlled charge current source 15, the output of which is connected to the output of the bit switch 14 and with one of the outputs of the charging capacitor 16, and is the output of the sawtooth voltage generator 21. Moreover, the second output of the bit switch 14 and the other output of the charging capacitor 16 are connected to a common wire (case). The output of the modulating signal source 10 is connected to the second input of the comparator 20, which is the second input of the phase detector 22.

Устройство-прототип работает следующим образом.The prototype device works as follows.

Включенные в кольцо генератор, управляемый напряжением 7, делитель тракта приведения 12, частотно-фазовый детектор 5 и фильтр нижних частот 6 образуют цепь фазовой автоподстройки частоты генератора, управляемого напряжением 7. Цепь ФАПЧ осуществляет слежение за задающим воздействием со стороны опорного синтезатора частот 1, после прохождения его через опорный делитель 11 и фазовый модулятор 22 на синхронизирующий вход частотно фазового детектора 5. При этом выходная частота fвых всего устройства определяется следующим соотношениемThe voltage-controlled oscillator 7, the reduction path divider 12, the frequency-phase detector 5, and the low-pass filter 6 included in the ring form a phase-locked loop of the voltage-controlled oscillator 7. The PLL circuit monitors the master action from the reference frequency synthesizer 1, after passing it through the reference divider 11 and the phase modulator 22 to the synchronizing input of the phase frequency detector 5. In this case, the output frequency fout of the entire device is determined by the following relationship

fвых = Nтп⋅ fосч/Nоп, fout = Ntp⋅ fres/Nop,

где: fосч - частоты выходного сигнала опорного синтезатора частот 1; Nтп - переменный коэффициент деления делителя тракта приведения,where: fosch - frequencies of the output signal of the reference frequency synthesizer 1; Ntp - variable division ratio of the divider of the reduction path,

Nоп - постоянный коэффициент деления опорного делителя.Nop - constant division ratio of the reference divider.

Таким образом, на выходе генератора, управляемого напряжением, 7 можно получить дискретное множество частот с шагом сетки частотThus, at the output of a voltage-controlled oscillator 7, one can obtain a discrete set of frequencies with a frequency grid step

ΔFвыx =Δfсч⋅Nтп/Nоп,ΔFvyx =Δfsch⋅Ntp/Nop,

где:Δfсч - шаг сетки частот на выходе опорного синтезатора частот 1.where: Δfsch is the frequency grid step at the output of reference frequency synthesizer 1.

Следует отметить, что частота сравнения на ЧФД 5 fcp=fcч/Nоп меняется в диапазоне рабочих частот fвых. После установления синхронизма в кольце ФАПЧ осуществляется частотная модуляция генератора, управляемого напряжением 7 подачей модулирующего сигнала ЧМ от ИМС 10, модулирующий сигнал которого подается на второй вход ФМ 22. На первый вход компаратора 20 подается опорный сигнал с генератора пилообразного напряжения 21 с постоянной амплитудой пилы в диапазоне частот сравнения fcp = fсч/Nоп (в пределах 0,5 - 2,0 МГц).It should be noted that the comparison frequency on the PFD 5 fcp=fcch/Nop changes in the range of operating frequencies fout. After the establishment of synchronism in the PLL ring, frequency modulation of the generator controlled by voltage 7 is carried out by applying a modulating FM signal from the IC 10, the modulating signal of which is fed to the second input of the FM 22. The reference signal from the sawtooth voltage generator 21 is fed to the first input of the comparator 20 with a constant sawtooth amplitude in comparison frequency range fcp = fmid/Nop (within 0.5 - 2.0 MHz).

На выходе компаратора 20 формируется напряжение прямоугольной формы с частотой повторения fcp, фронт которого модулируется по фазе и этот процесс затем трансформируется в частотную модуляцию выходного сигнала ГУН 7.At the output of the comparator 20, a rectangular voltage with a repetition frequency fcp is formed, the front of which is modulated in phase, and this process is then transformed into frequency modulation of the VCO 7 output signal.

Недостатком устройства-прототипа является низкая стабильность (повторяемость) параметров выходных ЧМ колебаний, так как применяются аналоговые методы формирования, которые не позволяют обеспечить высокостабильного модулированного ЧМ сигнала на выходе устройства, по причине непостоянства амплитуды пилы генератора пилообразного напряжения в диапазоне частот сравнения fcp.The disadvantage of the prototype device is the low stability (repeatability) of the parameters of the output FM oscillations, since analog generation methods are used that do not provide a highly stable modulated FM signal at the output of the device, due to the variability of the amplitude of the sawtooth generator sawtooth voltage in the comparison frequency range fcp.

Задача - расширение функциональных возможностей за счет использования методов цифрового формирования ЧМ сигнала на выходе опорного синтезатора частот при работе в режиме передачи.The task is to expand the functionality by using the methods of digital shaping of the FM signal at the output of the reference frequency synthesizer when operating in the transmission mode.

Для решения поставленной задачи в цифровой формирователь частотно-модулированных сигналов с низким уровнем искажений, содержащий опорный синтезатор частот (ОСЧ), источник модулирующего сигнала и делитель с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД), последовательно соединенные частотно-фазовый детектор (ЧФД), фильтр нижних частот и мощный генератор, управляемый напряжением (МГУН), выход которого является первым выходом формирователя и соединен с первым входом делителя с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен со вторым входом ЧФД, согласно изобретению , введены ключ коммутации выходов, первый и второй выходы которого соединены с входами первого и второго усилителей соответственно, причем выход первого усилителя через ДФКД соединен с первым входом ЧФД; выход второго усилителя является вторым выходом формирователя; выход источника модулирующего сигнала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выход которого соединен со вторым входом микропроцессора, первый выход которого шиной соединен со вторым входом ключа коммутации выходов и входом ОСЧ, состоящим из последовательно соединенных опорного генератора (ОГ) и синтезатора частот (СЧ), второй вход которого является входом ОСЧ, причем второй выход ОСЧ 1, являющийся вторым выходом опорного генератора, соединен с первым входом микропроцессора 8, второй выход которого шиной соединен со вторыми входами ДФКД и делителя с переменным коэффициентом деления (ДПКД), при этом синтезатор частот выполнен с возможностью осуществления функции выбора частоты сравнения ЧФД, изменения токов зарядовой накачки для компенсации нелинейности характеристики управления генератора, управляемого напряжением (ГУН) и коррекции частоты среза контура фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), формирования высокочастотных колебаний в зависимости от изменения управляющего напряжения ГУН, перестройки частоты выходного сигнала с необходимым шагом и изменение частоты изменением коэффициента деления делителя с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД) в цепи обратной связи контура ФАПЧ и формирования ЧМ модуляции, а также приведение опорного ВЧ выходного сигнала в диапазон требуемых частот для следящего контура ФАПЧ.To solve this problem, a digital generator of frequency-modulated signals with a low level of distortion, containing a reference frequency synthesizer (RFS), a modulating signal source and a divider with a fixed division factor (FPCD), a series-connected frequency-phase detector (PFD), a low-pass filter and a powerful voltage-controlled generator (MGUN), the output of which is the first output of the shaper and is connected to the first input of the divider with a variable division ratio, the output of which is connected to the second input of the PFD, according to the invention , an output switching key is introduced, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the first and second amplifiers, respectively, and the output of the first amplifier through the DPCD connected to the first input of the PFD; the output of the second amplifier is the second output of the shaper; the output of the modulating signal source is connected to the input of an analog-to-digital converter (ADC), the output of which is connected to the second input of the microprocessor, the first output of which is connected by a bus to the second input of the output switching switch and the input of the OSCh, consisting of a series-connected reference oscillator (OG) and a frequency synthesizer (MF), the second input of which is the input of the OSCh, and the second output of the OSCh 1, which is the second output of the reference oscillator, is connected to the first input of the microprocessor 8, the second output of which is connected by a bus to the second inputs of the DPCD and the variable division ratio divider (DPCD), with In this case, the frequency synthesizer is configured to perform the function of selecting the PFD comparison frequency, changing the charge pump currents to compensate for the nonlinearity of the control characteristic of the voltage-controlled oscillator (VCO) and correcting the cutoff frequency of the phase-locked loop (PLL), generating high-frequency oscillations depending on the change in the control VCO voltage, tuning the frequency of the output signal with the required step and changing the frequency by changing the division factor of the divider with a fractional-variable division factor (VVDC) in the feedback loop of the PLL and forming the FM modulation, as well as bringing the reference RF output signal into the range of required frequencies for PLL tracking loop.

Для получения ЧМ сигнала с низким уровнем искажений на выходе мощного ГУН он охватывается широкополосным следящим контуром ФАПЧ с последующей подачей сформированного сигнала на усилитель мощности передатчика. В режиме приема при отключенном модулирующем сигнале выходной сигнал опорного синтезатора частот используется в качестве гетеродина приемника.To obtain an FM signal with a low level of distortion at the output of a powerful VCO, it is covered by a wideband PLL tracking loop, followed by feeding the generated signal to the transmitter power amplifier. In receive mode, with baseband off, the output of the reference frequency synthesizer is used as the receiver local oscillator.

На фиг. 2 представлена структурная схема предлагаемого устройства, где введены следующие обозначения:In FIG. 2 shows a block diagram of the proposed device, where the following designations are introduced:

1 - опорный синтезатор частот (ОСЧ);1 - reference frequency synthesizer (OSCh);

1.1 - опорный генератор (ОГ);1.1 - reference generator (OG);

1.2 - синтезатор частот;1.2 - frequency synthesizer;

2 - ключ коммутации выходов (ККВ);2 - output switching key (KKV);

3 - первый усилитель (У1);3 - the first amplifier (U1);

4 - второй усилитель (У2);4 - second amplifier (U2);

5 - частотно-фазовый детектор (ЧФД);5 - frequency-phase detector (FPD);

6 - фильтр нижних частот (ФНЧ);6 - low-pass filter (LPF);

7 - мощный генератор, управляемый напряжением (МГУН);7 - powerful voltage-controlled generator (MGUN);

8 - микропроцессор (МП);8 - microprocessor (MP);

9 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);9 - analog-to-digital converter (ADC);

10 - источник модулирующего сигнала (ИМС);10 - modulating signal source (IMS);

11 - делитель с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) (опорный делитель частоты);11 - a divider with a fixed division ratio (DFKD) (reference frequency divider);

12 - делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД).12 - a divider with a variable division ratio (DPKD).

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные опорный синтезатор частот 1, ключ коммутации выходов 2, первый усилитель 3, делитель с фиксированным коэффициентом деления 11, частотно-фазовый детектор 5, фильтр нижних частот 6 и мощный генератор, управляемый напряжением 7, выход которого является первым выходом формирователя и соединен с первым входом делителя с переменным коэффициентом деления 12. При этом ОСЧ 1 состоит из последовательно соединенных опорного генератора 1.1 и синтезатора частот 1.2, выход которого является первым выходом ОСЧ 1, а второй выход ОГ 1.1 является вторым выходом ОСЧ 1 и соединен с первым входом микропроцессора 8. Кроме того, последовательно соединенные источник модулирующего сигнала 10 и аналого-цифровой преобразователь 9, выход которого соединен со вторым входом микропроцессора 8, первый выход которого шиной соединен с входом ОСЧ 1, являющимся входом СЧ 1.2, и вторым входом ключа 2, второй выход которого подключен к входу второго усилителя 4, выход которого является вторым выходом формирователя. Второй выход МП 8 шиной соединен со вторыми входами ДФКД 11 и ДПКД 12, выход которого подключен ко второму входу ЧФД 5. Первый выход формирователя является выходом для подключения к передатчику (ПРД), а второй выход - к приемнику (ПРМ).The proposed device contains serially connected reference frequency synthesizer 1, output switching switch 2, first amplifier 3, divider with a fixed division factor 11, frequency-phase detector 5, low-pass filter 6 and a powerful voltage-controlled generator 7, the output of which is the first output of the shaper and connected to the first input of the divider with a variable division factor of 12. In this case, the OSCh 1 consists of a series-connected reference oscillator 1.1 and a frequency synthesizer 1.2, the output of which is the first output of the OSCh 1, and the second output of the OG 1.1 is the second output of the OSCh 1 and is connected to the first the input of the microprocessor 8. In addition, the source of the modulating signal 10 and the analog-to-digital converter 9 are connected in series, the output of which is connected to the second input of the microprocessor 8, the first output of which is connected by a bus to the input of the OSCh 1, which is the input of the MF 1.2, and the second input of the key 2, the second output of which is connected to the input of the second amplifier 4, the output of which is the second output of the shaper. The second output of the MP 8 is connected by a bus to the second inputs of the DPCD 11 and the DPCD 12, the output of which is connected to the second input of the PFD 5. The first output of the shaper is an output for connecting to a transmitter (TX), and the second output to a receiver (PRM).

Предлагаемый цифровой формирователь ЧМ с низким уровнем искажений сигналов работает следующим образом.The proposed digital FM shaper with a low level of signal distortion operates as follows.

Модулирующий сигнал Uм с частотой Fм с выхода источника модулирующего сигнала 10 поступает на вход аналогово-цифрового преобразователя 9, где преобразуется в цифровой вид. Микропроцессор 8 опрашивает состояние АЦП с частотой дискретизации Fдс>>2Fм, период дискретизации Т=1/Fдс, полученные данные использует для расчета значения девиации частоты Fд в данный момент времени ti, где i - целое число (фиг. 3) и формирует команды управления, передаваемые по шине управления в опорный синтезатор частот 1. Сигнал с первого выхода опорного синтезатора частот 1 через ключ коммутации выходов 2 и первый усилитель 3 подается на следящий контур ФАПЧ, состоящий из фиксированного делителя частоты 11, частотно-фазового детектора 5, фильтра нижних частот 6, мощного генератора, управляемого напряжением 7 и делителя с переменным коэффициентом деления 12, работающего с минимально возможным целочисленным коэффициентом деления.The modulating signal Um with frequency Fm from the output of the source of the modulating signal 10 is fed to the input of the analog-to-digital converter 9, where it is converted into digital form. The microprocessor 8 polls the state of the ADC with a sampling frequency Fds>>2Fm, the sampling period T=1/Fds, the received data is used to calculate the value of the frequency deviation Fd at a given time ti, where i is an integer (Fig. 3) and generates control commands transmitted via the control bus to the reference frequency synthesizer 1. The signal from the first output of the reference frequency synthesizer 1 through the output switching key 2 and the first amplifier 3 is fed to the PLL tracking circuit, consisting of a fixed frequency divider 11, a frequency-phase detector 5, a low-pass filter 6, a powerful voltage controlled oscillator 7 and a variable division ratio 12 operating at the lowest possible integer division ratio.

Для формирования мощного ЧМ сигнала используется МГУН 7, управляемый с помощью следящего контура ФАПЧ. При включении питания начинается заряд или разряд конденсаторов ФНЧ 6, в результате происходит изменение управляющего напряжения МГУН 7, которое перестраивает частоту колебаний мощного выходного сигнала. В момент совпадения частот генерируемого и входного сигналов на входе ЧФД 5 появляется постоянное напряжение на выходе ФНЧ 6 и переводит ФАПЧ в режим синхронизма. В результате изменение частоты колебаний МГУН 7 прекращается. При этом осуществляется непрерывная подстройка частоты генерируемого сигнала по частоте входного сигнала, обеспечивающая такую же ЧМ модуляцию колебаний МГУН 7, как и у входного сигнала, подаваемого от ОСЧ 1. Таким образом частота генерируемого сигнала совпадает с частотой входного сигнала, а его амплитуда значительно больше амплитуды входного сигнала, то есть в заявляемом формирователе происходит усиление ЧМ сигнала одновременно с фильтрацией его от нежелательных колебаний. Действительно, нежелательные колебания с СЧ 1.2 попадают на выход устройства только через систему следящего контура ФАПЧ, и, следовательно, занимаемая ими полоса частот вблизи частоты полезного несущего сигнала определяется шириной полосы частот наиболее быстродействующего, а значит, и более широкополосного контура ФАПЧ. Поэтому при ограничении полосы пропускания ФАПЧ, частотами среза ФНЧ 6 в пределах от 0,5 до 1 МГц, получается требуемое быстродействие, а также фильтрация всех посторонних колебаний во входном сигнале, (сигнал с выхода ОСЧ 1). Формирователь, построенный на основе МГУН 7 с ФАПЧ, эквивалентен узкополосному электронно-перестраиваемому усилителю мощности, что позволяет получить выигрыш при 10% отстройке от несущей частоты на 10-30 дБ/Гц по сравнению с фазовыми шумами сигнала с ОСЧ 1.To form a powerful FM signal, an MGON 7 is used, controlled by a PLL tracking loop. When the power is turned on, the charge or discharge of the capacitors of the low-pass filter 6 begins, as a result, the control voltage of the MGU 7 changes, which changes the oscillation frequency of the powerful output signal. At the moment when the frequencies of the generated and input signals coincide at the input of the PFD 5, a constant voltage appears at the output of the LPF 6 and puts the PLL in synchronism mode. As a result, the change in the oscillation frequency of the MGUN 7 stops. In this case, the frequency of the generated signal is continuously tuned to the frequency of the input signal, providing the same FM modulation of the oscillations of the MGUN 7 as that of the input signal supplied from the OSCh 1. Thus, the frequency of the generated signal coincides with the frequency of the input signal, and its amplitude is much greater than the amplitude input signal, that is, in the inventive shaper, the FM signal is amplified simultaneously with its filtering from unwanted fluctuations. Indeed, unwanted oscillations with a midrange of 1.2 enter the output of the device only through the PLL tracking loop system, and, therefore, the frequency band they occupy near the frequency of the useful carrier signal is determined by the bandwidth of the fastest, and hence the broadest PLL loop. Therefore, when the PLL bandwidth is limited by the cutoff frequencies of the LPF 6 in the range from 0.5 to 1 MHz, the required speed is obtained, as well as the filtering of all extraneous fluctuations in the input signal (the signal from the output of the OSCh 1). The shaper, built on the basis of MGO 7 with PLL, is equivalent to a narrow-band electronically tunable power amplifier, which allows you to get a gain with a 10% detuning from the carrier frequency by 10-30 dB / Hz compared to the phase noise of the signal with OSCh 1.

Следящий контур осуществляет слежение за задающим воздействием со стороны ОСЧ 1 и по своей сути является еще и дополнительным фильтром, формируя мощный сигнал с низким уровнем искажений для усилителя мощности передатчика.The tracking loop monitors the driving influence from the OSCh 1 and, in essence, is also an additional filter, forming a powerful signal with a low level of distortion for the transmitter power amplifier.

В режиме приема при помощи ККВ 2 возможно переключать ОСЧ 1 на второй усилитель 4, одновременно отключая формирование модулирующего сигнала микропроцессором 8, выполняя роль перестраиваемого гетеродина.In the reception mode using CCM 2, it is possible to switch the OSCh 1 to the second amplifier 4, while simultaneously turning off the formation of the modulating signal by the microprocessor 8, acting as a tunable local oscillator.

Частота сигнала на выходе мощного генератора, управляемого напряжением 7, определяется по формуле:The frequency of the signal at the output of a powerful generator controlled by voltage 7 is determined by the formula:

Fвых = (Fосч/Nф) ×Nцд,Fout \u003d (Fosch / Nf) × Ncd,

где: Fосч - частоты сигнала с выхода опорного синтезатора частот 1; Nф - фиксированный коэффициент деления следящего контура;where: Fosch - the frequency of the signal from the output of the reference frequency synthesizer 1; Nf - fixed dividing ratio of the tracking circuit;

Nцд - переменный целочисленный коэффициент деления следящего контура.Ncd is a variable integer dividing factor of the tracking loop.

Таким образом, на выходе МГУН 7, можно получить дискретное множество частот с шагом сетки частотThus, at the output of MGUN 7, you can get a discrete set of frequencies with a frequency grid step

ΔFвыx=(ΔFосч/Nф) ×Nцд,ΔFvyx=(ΔFosch/Nf) ×Ncd,

где: Δfосч - шаг сетки частот на выходе опорного синтезатора частот 1.where: Δfref - frequency grid step at the output of reference frequency synthesizer 1.

Частота сигнала на выходе опорного синтезатора частот 1 определяется по формуле:The frequency of the signal at the output of the reference frequency synthesizer 1 is determined by the formula:

Fвых = (Fо/Nфо) ×Nдд,Fout \u003d (Fо / Nfo) × Ndd,

где: Fо- частота опорного генератора 1.1;where: Fо is the frequency of the reference oscillator 1.1;

Nфо - фиксированный коэффициент деления опорного синтезатора частот; Nдд - дробный коэффициент деления опорного синтезатора частот.Nfo - fixed division factor of the reference frequency synthesizer; Ndd - fractional division factor of the reference frequency synthesizer.

Девиация частоты Fд на выходе опорного синтезатора частот должна быть в Nцд/Nф раз меньше, чем требуемая на выходе мощного генератора, управляемого напряжением 7.The frequency deviation Fd at the output of the reference frequency synthesizer must be Ncd/Nf times less than that required at the output of a powerful generator controlled by voltage 7.

На фиг. 4 приведена одна из возможных реализаций синтезатора частот 1.2, где введены следующие обозначения:In FIG. 4 shows one of the possible implementations of the frequency synthesizer 1.2, where the following notation is introduced:

13 - делитель с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД);13 - a divider with a fixed division factor (DFKD);

14 - частотно-фазовый детектор (ЧФД);14 - frequency-phase detector (FPD);

15 - фильтр низких частот (ФНЧ);15 - low-pass filter (LPF);

16 - генератор, управляемый напряжением (ГУН);16 - voltage controlled generator (VCO);

17 - делитель;17 - divider;

18 - делитель с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД);18 - a divider with a fractional variable division ratio (DDPCD);

19 - дельта-сигма модулятор (ДСМ).19 - delta-sigma modulator (DSM).

Синтезатор частот 1.2 содержит последовательно соединенные делитель с фиксированным коэффициентом деления 13, частотно-фазовый детектор 14, фильтр нижних частот 15, ГУН 16 и делитель17, выход которого является выходом синтезатора частот 1.2. Кроме того, вторые входы ДФКД 13, ЧФД 14, ДДПКД 18, делителя 17 и вход ДСМ 19 шиной соединены между собой и являются входом СЧ 1.2. Выход ГУН 16 соединен с первым входом ДДПКД 18, его третий вход подключен к выходу дельта-сигма модулятора 19. Выход ДДПКД 18 соединен с третьим входом ЧФД 14.The frequency synthesizer 1.2 contains a series-connected divider with a fixed division factor 13, a frequency-phase detector 14, a low-pass filter 15, a VCO 16 and a divider 17, the output of which is the output of the frequency synthesizer 1.2. In addition, the second inputs DPDKD 13, CHFD 14, DDPKD 18, the divider 17 and the input DSM 19 bus connected to each other and are the input MF 1.2. The output of the VCO 16 is connected to the first input of the DDPKD 18, its third input is connected to the output of the delta-sigma modulator 19. The output of the DDPKD 18 is connected to the third input of the PFD 14.

Для создания возбудителя радиопередатчика используется синтезатор частот с дельта-сигма модулятором 19 в цепи обратной связи контура ФАПЧ. При этом с целью упрощения структуры возбудителя процесс получения сетки частот совмещают с частотной модуляцией, осуществляемой посредством изменения коэффициентов деления делителя в цепи обратной связи контура ФАПЧ СЧ 1.2 состоящего из ДФКД 13, ЧФД 14, ФНЧ 15, ГУН 16, ДСМ 19 и ДДПКД 18 (см. фиг. 4, где представлена структурная схема синтезатора частот, входящего в состав опорного синтезатора частот). Поскольку большинство узлов схемы, кроме ФНЧ 15, являются цифровыми, она обладает всеми достоинствами цифровых устройств: простотой, технологичностью, высокой надежностью, долговечностью и может быть реализована в виде отдельной интегральной микросхемы, например, LMX2572.To create a radio transmitter exciter, a frequency synthesizer with a delta-sigma modulator 19 is used in the feedback loop of the PLL. At the same time, in order to simplify the structure of the exciter, the process of obtaining a frequency grid is combined with frequency modulation, carried out by changing the division factors of the divider in the feedback circuit of the PLL circuit MF 1.2, consisting of DPDKD 13, FPD 14, LPF 15, VCO 16, DSM 19 and DDPKD 18 ( see Fig. 4, which shows a block diagram of the frequency synthesizer, which is part of the reference frequency synthesizer). Since most circuit nodes, except LPF 15, are digital, it has all the advantages of digital devices: simplicity, manufacturability, high reliability, durability, and can be implemented as a separate integrated circuit, for example, LMX2572.

Особенностью СЧ 1.2 является тот факт, что весь ДСМ 19 представлен накапливающим сумматором. Таким образом, сумматор уже не относится к классу импульсных модуляторов, которым свойственно фазовое или частотное отклонение передаваемого сигнала, медленные изменения фазы в низкочастотной области, что, в свою очередь, обусловило широкое распространение в системах синтеза частот ДСМ высоких порядков (второго и выше). Собственно термин ДСМ для систем синтеза частот употребляется в работах зарубежных авторов, например, патент США № 7453325 от 18.ноября 2008 г.A feature of the MF 1.2 is the fact that the entire DSM 19 is represented by an accumulative adder. Thus, the adder no longer belongs to the class of pulse modulators, which are characterized by a phase or frequency deviation of the transmitted signal, slow phase changes in the low-frequency region, which, in turn, led to the widespread use of high-order DSM frequencies (second and higher) in frequency synthesis systems. The term DSM itself for frequency synthesis systems is used in the works of foreign authors, for example, US patent No. 7453325 dated November 18, 2008.

Использование метода дробного деления достаточно широко применяется в синтезаторах частот для приемопередающих устройств радиосвязи. Дробное деление позволяет получить малый шаг по частоте на выходе передатчика при использовании высокого значения опорной частоты. Если частота опорного генератора FОГ превышает допустимую частоту сравнения FСР на ЧФД 14, то коэффициент деления R ДФКД 13 выбирается, таким образом, чтобы выполнялось условие FСР ≥ FОГ/R. Высокая частота сравнения позволяет улучшить шумовые характеристики и уменьшить время установления в контуре ФАПЧ, улучшая быстродействие передатчика. Если коэффициент деления в тракте приведения (цепи обратной связи) изменять в соответствии с законом модуляции, то может быть получена частотная модуляция выходного сигнала. В результате получаем улучшение шумовой характеристики без уменьшения полосы контура ФАПЧ.The use of the fractional division method is widely used in frequency synthesizers for radio transceivers. Fractional division allows you to get a small frequency step at the output of the transmitter when using a high value of the reference frequency. If the frequency of the reference oscillator F OG exceeds the allowable comparison frequency F SR on the PFD 14, then the division factor R DPDKD 13 is selected so that the condition F SR ≥ F OG /R. A high reference frequency improves noise performance and reduces settling time in the PLL, improving transmitter performance. If the division factor in the reduction path (feedback circuit) is changed in accordance with the modulation law, then frequency modulation of the output signal can be obtained. The result is an improvement in noise performance without reducing the PLL loop bandwidth.

Модулирующий сигнал после АЦП 9 преобразуется микропроцессором 8 и подается на вход ДСМ 19, выходной сигнал которого изменяет коэффициент деления ДДПКД 18 с изменяемым на единицу коэффициентом деления N/N+1 в контуре ФАПЧ. Поэтому свободный от побочных составляющих выходной сигнал получается добавлением псевдослучайной составляющей в значение коэффициента деления ДДПКД 18, что подавляет шум в информационном тракте. Шум квантования перемещается в область высоких частот и фильтруется полосой контура ФАПЧ, которая является по своему характеру ФНЧ. Мгновенная выходная частота может варьироваться, если поток битов на входе ДСМ 19 промодулирован во времени.The modulating signal after the ADC 9 is converted by the microprocessor 8 and fed to the input of the DSM 19, the output signal of which changes the division factor DDPKD 18 with a division factor N/N+1 that can be changed by unity in the PLL circuit. Therefore, a spurious-free output signal is obtained by adding a pseudo-random component to the value of the division factor DDPD 18, which suppresses the noise in the information path. The quantization noise moves to the high frequency region and is filtered by the PLL loop band, which is a low-pass filter in nature. The instantaneous output frequency may vary if the bit stream at the input of the DSM 19 is modulated in time.

Таким образом, синтезатор частот 1.2 позволяет выполнять функции выбора частоты сравнения ЧФД 14, изменять токи зарядовой накачки для компенсации нелинейности характеристики управления ГУН 16 и проводить коррекцию частоты среза контура фазовой автоподстройки частоты. Кроме того, формировать высокочастотные колебания в зависимости от изменения управляющего напряжения ГУН 16, осуществлять перестройку частоты выходного сигнала с необходимым шагом и изменение частоты изменением коэффициента деления ДДПКД 18 в цепи обратной связи контура ФАПЧ, а также формировать ЧМ модуляцию и приводить опорный ВЧ выходной сигнал в диапазон требуемых частот для следящего контура ФАПЧ.Thus, the frequency synthesizer 1.2 allows you to perform the functions of selecting the comparison frequency of the PFD 14, change the charge pump currents to compensate for the nonlinearity of the control characteristic of the VCO 16 and correct the cutoff frequency of the phase locked loop. In addition, to form high-frequency oscillations depending on the change in the control voltage of the VCO 16, to tune the frequency of the output signal with the necessary step and change the frequency by changing the division factor of the DDPKD 18 in the feedback loop of the PLL, and also to form FM modulation and bring the reference RF output signal into required frequency range for the PLL tracking loop.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить сочетание модуляции и несущих частот, формируемых изменением коэффициента ДДПКД 18 в цепи обратной связи контура ФАПЧ. Изменение коэффициентов делителя 18 с помощью ДСМ 19 приводит в режиме синхронизма контура ФАПЧ к временной модуляции передних фронтов сигнала с частотой сравнения Fср на входе ЧФД 14, которая трансформируется затем в частотную модуляцию на выходе синтезатора частот 1.2.The proposed device allows for a combination of modulation and carrier frequencies generated by changing the coefficient DDPD 18 in the feedback loop of the PLL. Changing the coefficients of the divider 18 using DSM 19 leads in the mode of synchronism of the PLL to temporal modulation of the leading edges of the signal with a comparison frequency Fav at the input of the PFD 14, which is then transformed into frequency modulation at the output of the frequency synthesizer 1.2.

Выходной сигнал можно модулировать по частоте, изменяя содержимое управляющих регистров внутри синтезатора. Это позволяет быстро перестраивать выходную частоту. Такой подход позволяет легко получать сигнал с частотной модуляцией с непрерывной фазой и постоянной амплитудой. При этом одна из основных характеристик, как скорость передачи данных, зависит в данной схеме от трех параметров: внутренней опорной частоты синтезатора 1.2, полосы пропускания контура ФАПЧ и пропускной способности его последовательного интерфейса управления.The output signal can be modulated in frequency by changing the contents of the control registers inside the synthesizer. This allows you to quickly tune the output frequency. This approach makes it easy to obtain a frequency modulation signal with continuous phase and constant amplitude. In this case, one of the main characteristics, as the data transfer rate, depends in this scheme on three parameters: the internal reference frequency of the synthesizer 1.2, the bandwidth of the PLL loop and the bandwidth of its serial control interface.

Отсутствие в структуре смесителей делает ее привлекательной для формирования в передатчиках информационного сигнала с шириной полосы модулирующих частот меньших, чем полоса следящего контура ФАПЧ.The absence of mixers in the structure makes it attractive for generating an information signal in transmitters with a modulating frequency bandwidth smaller than the PLL tracking loop bandwidth.

В режиме передачи делитель 17 совместно с ДФКД 11 обеспечивают необходимую частоту сравнения ЧФД 5 в диапазоне выходных рабочих частот, что обеспечивает постоянство характеристик следящего контура.In the transmission mode, the divider 17 together with the DPDKD 11 provide the necessary comparison frequency PFD 5 in the range of output operating frequencies, which ensures the stability of the characteristics of the tracking loop.

В режиме приема ОСЧ 1 при отключенном модулирующем сигнале выполняет роль перестраиваемого гетеродина. В этом случае делитель 17 используется для получения частот требуемого диапазона, так как в большинстве случаев ГУН 16 имеет более высокие частоты.In the receive mode, OSCh 1, when the modulating signal is turned off, acts as a tunable local oscillator. In this case, the divider 17 is used to obtain the frequencies of the desired range, since in most cases the VCO 16 has higher frequencies.

Цифровой формирователь ЧМ сигналов в режиме передачи позволяет получить на выходе устройства низкий уровень частотных и нелинейных искажений при малой неравномерности амплитудно-частотной модуляционной характеристики в широком диапазоне модулирующих и несущих частот. А в режиме приема сохранить высокое быстродействие при перестройке в диапазоне рабочих частот и высокую чистоту сигнала (малый уровень фазовых шумов и паразитных спектральных составляющих).The digital FM signal generator in the transmission mode makes it possible to obtain a low level of frequency and non-linear distortions at the output of the device with a small unevenness of the amplitude-frequency modulation characteristic in a wide range of modulating and carrier frequencies. And in the receive mode, maintain high speed when tuning in the operating frequency range and high signal purity (low level of phase noise and parasitic spectral components).

Реализация блоков, использованных в заявляемом устройстве, не вызывает затруднений и может быть осуществлена на современной элементной базе. Например, микропроцессор 8 может быть типа STM-32.The implementation of the blocks used in the claimed device does not cause difficulties and can be carried out on a modern element base. For example, the microprocessor 8 may be of the STM-32 type.

Claims (2)

1. Цифровой формирователь частотно-модулированных сигналов с низким уровнем искажений, содержащий опорный синтезатор частот (ОСЧ), источник модулирующего сигнала и делитель с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД), последовательно соединенные частотно-фазовый детектор (ЧФД), фильтр нижних частот и мощный генератор, управляемый напряжением (МГУН), выход которого является первым выходом формирователя и соединен с первым входом делителя с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен со вторым входом ЧФД, отличающийся тем, что введены ключ коммутации выходов, первый и второй выходы которого соединены с входами первого и второго усилителей соответственно, причем выход первого усилителя через ДФКД соединен с первым входом ЧФД; выход второго усилителя является вторым выходом формирователя; выход источника модулирующего сигнала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выход которого соединен со вторым входом микропроцессора, первый выход которого шиной соединен со вторым входом ключа коммутации выходов и входом ОСЧ, состоящим из последовательно соединенных опорного генератора (ОГ) и синтезатора частот (СЧ), второй вход которого является входом ОСЧ, причём второй выход ОСЧ, являющийся вторым выходом опорного генератора, соединен с первым входом микропроцессора, второй выход которого шиной соединен со вторыми входами ДФКД и делителя с переменным коэффициентом деления (ДПКД), при этом синтезатор частот выполнен с возможностью осуществления функции выбора частоты сравнения ЧФД, изменения токов зарядовой накачки для компенсации нелинейности характеристики управления генератора, управляемого напряжением (ГУН), и коррекции частоты среза контура фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), формирования высокочастотных колебаний в зависимости от изменения управляющего напряжения ГУН, перестройки частоты выходного сигнала с необходимым шагом и изменения частоты изменением коэффициента деления делителя с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД) в цепи обратной связи контура ФАПЧ и формирования ЧМ модуляции, а также приведения опорного ВЧ выходного сигнала в диапазон требуемых частот для следящего контура ФАПЧ.1. Low distortion digital frequency modulated signal generator containing a reference frequency synthesizer (FFS), a modulating signal source and a fixed division factor divider (FPCD), a series-connected frequency-phase detector (FPD), a low-pass filter and a powerful generator voltage-controlled (MGUN), the output of which is the first output of the shaper and is connected to the first input of the divider with a variable division ratio, the output of which is connected to the second input of the PFD, characterized in that an output switching key is introduced, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the first and the second amplifier, respectively, and the output of the first amplifier through the DPD connected to the first input of the PFD; the output of the second amplifier is the second output of the shaper; the output of the modulating signal source is connected to the input of an analog-to-digital converter (ADC), the output of which is connected to the second input of the microprocessor, the first output of which is connected by a bus to the second input of the output switching switch and the input of the OSCh, consisting of a series-connected reference oscillator (OG) and a frequency synthesizer (MF), the second input of which is the input of the OSCh, and the second output of the OSCh, which is the second output of the reference oscillator, is connected to the first input of the microprocessor, the second output of which is connected by a bus to the second inputs of the DPCD and the variable division ratio divider (DPCD), while the synthesizer frequencies is configured to implement the function of selecting the PFD comparison frequency, changing the charge pump currents to compensate for the nonlinearity of the control characteristic of the voltage-controlled oscillator (VCO), and correcting the cutoff frequency of the phase-locked loop (PLL), generating high-frequency oscillations depending on the change in the control VCO voltage, tuning the frequency of the output signal with the required step and changing the frequency by changing the division factor of the divider with a fractional-variable division factor (VVDC) in the feedback circuit of the PLL loop and forming the FM modulation, as well as bringing the reference RF output signal into the range of required frequencies for the tracking PLL loop. 2. Формирователь по п. 1, отличающийся тем, что синтезатор частот (СЧ) содержит последовательно соединённые делитель с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД), частотно-фазовый детектор (ЧФД), фильтр нижних частот (ФНЧ), генератор, управляемый напряжением (ГУН), и делитель, выход которого является выходом синтезатора частот, кроме того, вторые входы ДФКД, ЧФД, делителя с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД), делителя и вход дельта-сигма модулятора (ДСМ) шиной соединены между собой и являются входом СЧ; выход ГУН соединен с первым входом ДДПКД, его третий вход подключен к выходу дельта-сигма модулятора, выход ДДПКД соединен с третьим входом ЧФД.2. The shaper according to claim 1, characterized in that the frequency synthesizer (MF) contains a series-connected divider with a fixed division ratio (DFCD), a frequency-phase detector (FPD), a low-pass filter (LPF), a voltage-controlled oscillator (VCO ), and a divider, the output of which is the output of a frequency synthesizer, in addition, the second inputs of the DPDKD, FFD, a divider with a fractional variable division ratio (FDDKD), the divider and the input of the delta-sigma modulator (DSM) are interconnected by a bus and are the input of the MF ; the output of the VCO is connected to the first input of the DDPD, its third input is connected to the output of the delta-sigma modulator, the output of the DDPD is connected to the third input of the PFD.
RU2021119305A 2021-07-01 2021-07-01 Low distortion frequency modulated digital signal conditioner RU2765273C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021119305A RU2765273C1 (en) 2021-07-01 2021-07-01 Low distortion frequency modulated digital signal conditioner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021119305A RU2765273C1 (en) 2021-07-01 2021-07-01 Low distortion frequency modulated digital signal conditioner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765273C1 true RU2765273C1 (en) 2022-01-27

Family

ID=80445453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021119305A RU2765273C1 (en) 2021-07-01 2021-07-01 Low distortion frequency modulated digital signal conditioner

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765273C1 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5036294A (en) * 1990-12-03 1991-07-30 Motorola Inc. Phase locked loop having low-frequency jitter compensation
US5521948A (en) * 1994-04-28 1996-05-28 Sony Corporation Frequency synthesizer
EP1005164A1 (en) * 1996-01-09 2000-05-31 SANYO ELECTRIC Co., Ltd. Variable frequency divider
EP1164701A2 (en) * 2000-06-15 2001-12-19 Fujitsu Limited Fractional-N-PLL frequency synthesizer and phase error canceling method therefor
RU27441U1 (en) * 2001-08-30 2003-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" DEVICE FOR PHASE AUTOMATIC FREQUENCY OF THE FREQUENCY OF THE GENERATOR WITH FREQUENCY MODULATION
EP1351397A2 (en) * 2001-11-27 2003-10-08 Texas Instruments Incorporated All-digital frequency synthesis with capacitive re-introduction of dithered tuning information
RU56747U1 (en) * 2006-04-17 2006-09-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION
RU63996U1 (en) * 2006-12-29 2007-06-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION
RU66132U1 (en) * 2007-03-07 2007-08-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION
RU2449462C1 (en) * 2011-04-13 2012-04-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Synthesizer of frequency-modulated signals

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5036294A (en) * 1990-12-03 1991-07-30 Motorola Inc. Phase locked loop having low-frequency jitter compensation
US5521948A (en) * 1994-04-28 1996-05-28 Sony Corporation Frequency synthesizer
EP1005164A1 (en) * 1996-01-09 2000-05-31 SANYO ELECTRIC Co., Ltd. Variable frequency divider
EP1164701A2 (en) * 2000-06-15 2001-12-19 Fujitsu Limited Fractional-N-PLL frequency synthesizer and phase error canceling method therefor
RU27441U1 (en) * 2001-08-30 2003-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" DEVICE FOR PHASE AUTOMATIC FREQUENCY OF THE FREQUENCY OF THE GENERATOR WITH FREQUENCY MODULATION
EP1351397A2 (en) * 2001-11-27 2003-10-08 Texas Instruments Incorporated All-digital frequency synthesis with capacitive re-introduction of dithered tuning information
RU56747U1 (en) * 2006-04-17 2006-09-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION
RU63996U1 (en) * 2006-12-29 2007-06-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION
RU66132U1 (en) * 2007-03-07 2007-08-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION
RU2449462C1 (en) * 2011-04-13 2012-04-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Synthesizer of frequency-modulated signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4808882B2 (en) Wireless transmitter mechanism having a PLL and a delta-sigma modulator
KR100884170B1 (en) Digital phase detector for phase locked loop
US7002417B2 (en) RC and SC filter compensation in a radio transceiver
US20090207941A1 (en) Delay-Based Modulation of RF Communications Signals
JP2001517013A (en) Post filter ΔΣ for controlling phase locked loop modulator
GB2344006A (en) Direct modulation phase lock loop and method therefor
Collins Phase-locked loop (pll) fundamentals
US20150263670A1 (en) Frequency Modulation Based on Two Path Modulation
KR20020065467A (en) Rational frequency synthesizers
US7180376B2 (en) Synthesizer and calibrating method for the same
US8638141B1 (en) Phase-locked loop
RU2765273C1 (en) Low distortion frequency modulated digital signal conditioner
US7894545B1 (en) Time alignment of polar transmitter
US20100301961A1 (en) Phase locked loop
US9917686B2 (en) Two point polar modulator
CN111490782B (en) Up-converter of direct up-conversion transmitter and up-conversion method
US7292107B2 (en) Modulation method and apparatus with adjustable divisors of the dividers in phase-locked loop
Ahn et al. VCO gain calibration technique for GSM/EDGE polar modulated transmitter
CA2132789A1 (en) Modulators
US10312921B1 (en) Method and system for synthesizer flicker noise displacement
RU185006U1 (en) Frequency modulator / demodulator based on a phase-locked loop
RU2280945C1 (en) Frequency- or phase-modulated frequency synthesizer
RU2704728C1 (en) Electronic stabilization system
JP3792955B2 (en) Frequency synthesizer and device
RU27441U1 (en) DEVICE FOR PHASE AUTOMATIC FREQUENCY OF THE FREQUENCY OF THE GENERATOR WITH FREQUENCY MODULATION