RU29628U1 - Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией - Google Patents

Description

ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦ111:Й

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

Известен цифровой синтезатор частот (ЦСЧ) с частотной модчляцисй, построенный на основе кольца импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) с делителем частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) в цени обратной связи, в котором для получения модулированного по частоте сигнала на выходе синтезатора используется способ введения модулирующего сигнала через интегратор на вход фазового модулятора (ФМ), включенного в опорном канале между делителем частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) и импульсно-фазовым детектором (ИФД) (см. Д.Н. Шапиро, А.А. Паин «Основы теории С1пггеза частот, 1981, стр. 227).

Достоинством такого способа введения модуляции является возможность прохождения весьма низких модулирующих частот.

Недостаток этого ЦСЧ заключается в ограничении полосы моду.1Я1Н1и свер.ху величиной частоты среза в кольце ИФАПЧ, обусловленной в основном фильтром нижних частот (ФЫЧ) на выходе импульсно-фазового детектора (ФД). Причем частота среза этого ФНЧ зависит от частоты сравнения Fep на опорном входе ИФД - чем ниже частота сравнения F,,,. тем ниже требуется частота среза фильтра для получения требуемого подавл н я помехи с частотой сравнения в выходном канале. При этом частота сравнения Рср определяется заданным шагом сетки частот Р,,,. т.е. Р,р F|,|. Поэтому при мелком шаге сетки частот происходит значительное ограничение сверху диапазона модулирующих частот в выходном сигнале синтезатора.

Второй недостаток этого ЦСЧ состоит в невозможности обеспечить стабильность частотной девиации промодулированного сигнала во всем диапазоне рабочих частот синтезатора.

Известно, что система ИФАПЧ, на основе которой построен ЦСЧ. работает как умножитель частоты опорного сигнала с коэффициентом умножения, пропорциональным коэффициенту деления N ДПКД согласно формуле

- м.кл.-нозсз/ю

Н 03 L 7/18

R-коэффициент деления ДФКД (постоянная величина).

Поэтому любая девиация частоты опорного сигнала (от поле: и(мо модулирующего сигнала или от паразитного) умножается пропорционально N. При изменении N в широких пределах (в широкодиапазонных синтезаторах) также изменяется и девиация частоты нромод лирова Н101-о сигнала на выходе синтезатора, что является большим недостатком особенно в системах подвижной радиосвязи. Увеличение уровня девиации частоты свер.х оптимального значения приводит к возникновению взаимных номсх в соседних радиоканалах, а уменьшение девиации приводит к yx :HiieHiiio качества приема сигнала и дальности связи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагае.момх является ЦСЧ с частотной модуляцией (ЧМ), построенный на основе кольца ИФА114 с ДПКД в цепи обратной связи, в котором модулируюший сигнал ност пает tia второй (модулирующий) вход управляемого генератора (см. патент США .N1 41 10707, Н 03 С 3/10, 1978). В таком синтезаторе можно получить на выходе модулированный сигнал с практически неограниченной сверху иолоеои модулирующих частот. Недостаток его состоит в ограничении сниз нолосы модуляции из-за действия обратной связи в системе ИФАПЧ. Модуля1Н1я по второму входу управляемого генератора (УГ) воспринимается кольцом ИФАПЧ как внешнее возмущение, которое по цепи обратной отрабатывается в сторону его уменьщения. Эта реакция происходит в полосе пропускания кольца ИФАПЧ, определяемой ФНЧ, т.е. только на низких частотах. Поэтому, для расширения диапазона прохождения модулир юпщх частот в сторону низких частот, необходимо сужать полосу проп скаппя кольца ИФАПЧ, что приводит к выбору ФНЧ более инерционного, п. соответственно, к снижению быстродействия синтезатора.

Целью предлагаемого технического решения является пол че1Н1е равномерной амплитудно-частотной модуляционной характерпстпки (АЧМХ) в широкой полосе модулируюших частот при сохранении высокою быстродействия и заданного уровня девиации частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой синтезатор часгоп с частотной модуляцией, содержащий соединённые в кольцо управляе.мьн1 генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деле1П1я. импульсно-фазовый детектор и фильтр нижних частот, выход которого соединён с управляющим входом управляемого генератора, последоваге. соединённые управляемый опорный кварцевый генератор и делитель частогы с фиксированным коэффициентом деления, выход которого соединён со вторым входом импульсно-фазового детектора, источник модулиру1ОП1е1 о сигнала, выход которого соединён с модулирующим входом управляемого генератора, введены управляемый аттенюатор и блок установки частоты, выход которого соединен с установочным входом делителя частогы с

переменным коэффициентом деления и с управляющим входом управляемого аттенюатора, вход которого соединен с выходом истоншка модулирующего сигнала, а выход - с модулирующим входом управляемого опорного кварцевого генератора.

Существенным отличием предложенного технического решения является то, что с помощью введенных новых элементов, объединён1и 1. соответствующими связями с остальными узлами схемы, проис.од1гг частотная модуляция высокочастотного сигнала на выходе синтезатора в нирокой полосе модулирующих частот при равномерной АЧМХ с сохранением заданного уровня девиации и без потери быстродействия

Характерно, что здесь одновременно со значительным расширением диапазона модулирующих частот в сторону низких частот (почти до нхлевой частоты) происходит стабилизация заданного уровня девиации частоты с помощью управляемого аттенюатора, коэффициент передачи которого изменяется обратно пропорционально изменению коэффициента деления N

дпкд.

На чертеже представлена блок-схема ЦСЧ с частотной модуляцией (ЧМ). ЦСЧ с ЧМ содержит соединённые в кольцо управляемьн генератор VfL ДПКД2, ИФДЗ и ФНЧ4, выход которого соединён с управляющим входом УГ1, последовательно соединенные управляемый опорный кварцевый генератор УОКГ5 и ДФКД6, выход которого соединен со вторым входом ИФДЗ, источник модулирующего сигнала ИМС7, выход которого соединен с модулирующим входом УГ1 и через управляемый аттенюаго|-) VAcS - с модулирующим входом УОКГ5, а также блок установки часкпы ЬУ-И), выход которого соединен с установочным входом ДПКЛ2 и управляющим входом УА8.

Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией рабогаег следующим образом.

После установления режима синхронизма в кольце ИФАПЧ подае1ся модулирующее напряжение от ИМС7 на модулирующий вход УГ1 и одновременно через УА8 на модулирующий вход УОКГ5. При гюм импульсы на выходе ДПКД2 и на выходе ДФКД6 будут промодулированы по фазе одинаково в соответствии с информационным модулирующим сигналом от ИМС7. Эти импульсы с выходов ДПКД 2 и ДФКД6 постхпают соответственно на первый и второй вход ИФДЗ. В результате сравпе1П1я одинаково промодулированных импульсов по частоте и фазе на выходе ИФДЗ вырабатывается только управляющее напряжение, которое через петлевой ФНЧ4 поступает на управляющий вход УГ1 и подстраивает его по частоте и фазе под опорный сигнал как в обычном режиме синхронизма без подачи модулирующего напряжения, т.е. реакция кольца ИФАПЧ па модуляцию УГ1 не проходит. Это достигается тем, что начальный

i

1ч-оэ(|)фициент передачи УА8 выбирается таким, чтобы модуляция 11М 1 льсов по ()азе на входах ИФДЗ была одинаковой и не было сигнала ошибки от модулирующего возмущения УГ1. Обычно начальный коэффициент цередачи УА8 выбирается в середине диапазона частот ЦСЧ. Тогда ири переключении коэффициента деления N в ДПКД2 в большую или меныихю сторону изменяется коэффициент передачи УА8 обратно пропорционально N, т.е. в меньшую или большую сторону. В предлолсенном ЦСЧ происходит полная компенсация искажений модулированного сигнала, так как здесь отсутствует причины, приводящие к искажениям в устройстве - прототипе. Завал АЧМХ на низких частотах, имеющий место при модуляции по УП в ЦСЧ прототипе, в предложенном ЦСЧ компенсируется вводимой одновременно по опорному каналу частотной модуляции так, что пол чается ровная суммарная АЧМХ в щироком диапазоне модулирующих частот. Кроме того, в опорном канале нет интегратора и фазового модулятора, а значит, нет соответствующих условий для искажения АЧМХ модулированного сигнала.

Доказательством возможности осуществления предлагаемого устройства является то, что вводимые блоки типовые и б|)1ть выполнены на щироко известных микросхемах: блок установки частоты лля современных синтезаторов обычно выполняется на основе микроконтролле)а (например, типа PIC12C509A фирмы Microchip), управляемый аттенюатор представляет собой усилитель, коэффициент усиления которок регулируется от управляющего напряжения, а это управляющее напряжение формируется с помощью цифро-аналогового преобразователя (например, на микросхемах К564ИМ1 и К564ИР9).

Таким образом, применение, предлагаемого ЦСЧ с УМ позво.1яст равномерную АЧМХ в щирокой полосе модулируюши.х часгсгг при сохранении высокого быстродействия и заданного уровня девиации частоты.

Claims (1)

1. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий соединенные в кольцо управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, импульсно-фазовый детектор и фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора, последовательно соединенные управляемый опорный кварцевый генератор и делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, выход которого соединен со вторым входом импульсно-фазового детектора, источник модулирующего сигнала, выход которого соединен с модулирующим входом управляемого генератора, отличающийся тем, что, с целью получения равномерной амплитудно-частотной модуляционной характеристики в широкой полосе модулирующих частот при сохранении высокого быстродействия и заданного уровня девиации частоты, в него введены управляемый аттенюатор и блок установки частоты, выход которого соединен с установочным входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления и с управляющим входом управляемого аттенюатора, вход которого соединен с выходом источника модулирующего сигнала, а выход - с модулирующим входом управляемого опорного кварцевого генератора.