RU29630U1 - Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией - Google Patents

Description

2002-HI42Q6

:.,-:-- - f---f -:i- ..il..li, mil.«МШ nil IL.

Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией

Полезная модель отиосится к радиотехнике и может использоваться в качестве возбудителя передатчика с частотной модуляцией и гетеродина приемника без подачи модулирз ющего сигнала.

Известен цифровой синтезатор частот (ЦСЧ) с частотной модуляцией (ЧМ), построенный на основе кольца импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) с делителем частоты с переменным коэффициентом деления (ДГЖД) в цепи обратной связи, в котором модулирующий сигнал подается на второй (модулирующий) вход управляемого генератора (УГ) (см. патент США №4110707, НОЗС 3/10, 1978). В таком ЦСЧ можно получить на выходе частотно-модулированный сигнал с практически неограниченной сверху по частоте полосой модуляции. Недостаток его состоит в ограничении снизу диапазона модулирующих частот из-за действия обратной связи в кольце ИФАПЧ.

Модуляция УГ по его модулирующему входу воспринимается кольцом ИФАПЧ как внепшее возмзоцение, которое по цепи отрицательной обратной связи отрабатывается в сторону его уменьшения. Эта реакция происходит в полосе пропускания кольца ИФАПЧ, определяемой фильтром нижних частот (ФПЧ), то есть только на низких частотах. Поэтому для расширения диапазона прохождения модулирз ощих частот в сторону низких необходимо сужать полосу пропускания кольца ИФАПЧ, что приводит к выбору более инерционного ФПЧ и соответственно к снижению быстродействия синтгезатора.

Известен ЦСЧ с ЧМ (см. а. с. СССР №919040, П ОЗС 3/10, П 03L 7/16, 1982 г.), в котором для формирования частотно-модулированного сигнала в широкой полосе модулирующих частот используется комбинированный двухточечный способ, когда модулрфующий поступает на модулирующий вход УГ и через интегратор одновременно на модулирующий вход импульснофазового модулятора, включенного в опорном канале между делителем частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) и импульсно-фазовым детектором (ИФД).

При двухточечной модуляции по этом способу с помощью импульснофазового модулятора (ИФД) импульсы на опорном входе ИФД должны быть промодулированы по фазе так же, как импульсы после ДПКД, то есть синфазно. Тогда на выходе ИФД не будет сигнала ошибки от модуляции и, следовательно, не будет реакции кольца ИФАПЧ на модулирующее возмущение. При этом имеется принципиальная возможность пропустить в ЦСЧ модулирующий сигнал в широкой полосе частот без искажений и с сохранением такого же высокого быстродействия, как и без модуляции.

Однако, и в этом случае быстродействие ЦСЧ остается недостаточным, что обусловлено инерционностью ФПЧ в кольце ИФАПЧ, которая определяется, в основном, необходимостью подавления помех в виде паразитной частотной модуляции (ПЧМ) с частотами кратными частоте сравнения ИФД.

М.Кл.-НОЗЬ7/18 H 03 с 3/10

Для повышения подавления ПЧМ необходимо увеличивать инерционность ФНЧ, а это приводит к снижению быстродействия ЦСЧ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ЦСЧ с ЧМ (см. а.с. на полезную модель №13279 от 10.12.1999 г.) по двухточечному способу, в котором для повышения подавления ПЧМ от указанных выше воздействий введена схема автокомпенсатора на основе управляемого фазовращателя (УФВ), выход которого является выходом устройства. В этом ЦСЧ за счет перераспределения подавления ПЧМ между петлевым ФПЧ и вновь введенными узлами схемы компенсации увеличивается общее подавление ПЧМ в выходном сигнале устройства и одновременно повышается быстродействие ЦСЧ за счет уменьшения ршерционности петлевого ФПЧ с сохранением широкой полосы модулирующих частот.

Однако в этом ЦСЧ при воздействии дестабилизирующих факторов возможно увеличение уровня ПЧМ, что не отрабатывается имеющейся схемой автокомпенсации. Уровень ПЧМ может вырасти и от того, что в самой схеме автокомпенсации произойдет возникновение паразитных приращений УФВ, которые ничем не контролируются и не отрабатываются.

Целью предлагаемого технического решения является уменьшение уровня паразитной частотной модуляции при одновременном сохранении широкого диапазона модулирующих частот и ослабление паразитных фазовых приращений в автокомпенсаторе при воздействии дестабилизирующих факторов.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий соединенные в кольцо управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, импульснофазовый детектор и фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора, последовательно соединенные опорный генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления и импульсно-фазовый модулятор, выход которого соединен со вторым входом импульсно-фазового детектора, последовательно соединенные источник модулирующего сигнала, управляемый аттенюатор и первый интегратор, выход которого соединен с модулирующим входом импульсно-фазового модулятора, блок установки частоты, выход которого соединен с установочным входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления и управляющим входом управляемого аттенюатора, причем модулирующий вход управляемого генератора соединен с выходом источника модулирующего сигнала, последовательно соединенные интегрирующий фильтр, первый усилитель постоянного тока и первый инвертор, а также управляемый фазовращатель, первый вход которого соединен с выходом управляемого генератора, при этом вход интефирующего фильтра соединен с выходом фильтра нижних частот, введены последовательно соединенные второй интегратор, второй усилитель постоянного тока, второй инвертор, первый сумматор, полосовой фильтр, третий усилитель постоянного тока и второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора, а выход - со вторым входом управляемого фазовращателя, при этом вход второго интегратора соединен с выходом фильтра нижних часот, второй вход первого сумматора соединен с выходом фазового детектора, первый вход

которого соединен с выходом управляемого генератора, а второй вход - с выходом управляемого фазовращателя, который является выходом устройства.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием новых элементов и их связями между собой и остальными элементами схемы, что создает новую схему автокомпенсации ПЧМ выходного сигнала устройства с комбинированной регулировкой и с введением обратной связи по паразитным фазовым риращениям самого управляемого фазоврящателя из-за действия дестабилизирующих факторов.

Предлагаемое техническое решение, по мнению заявителя, обладает существенными отличиями, так как при поиске не выявлены аналоги, содержащие признаки, сходными с отличтельными.

На фиг. 1 приведена стрзлктурная электрическая схема предлагаемого ЦСЧ с ЧМ.

Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией содержит соединенные в кольцо управляемый генератор УГ1, ДПКД2, ИФДЗ и ФНЧ4, выход которого соединен с управляющим входом УГ1, последовательно соединенные опорный генератор ОГ5, ДФКД6 и ИФМ7, выход которого соединен со вторым входом ИФДЗ, последовательно соединенные источник модулирующего сигнала ИМС8, управляемый аттенюатор УА9 и первый интегратор ИНТ 10, выход которого соединен с модулирующим входом ИФМ7, блок установки частоты БУЧ11, выход которого соединен с установочным входом ДНКД2 и управляющим входом УА9, последовательно соединенные интегрирующий фильтр ИФ12, первый усилитель постоянного тока УНТ 13 и первый инвертор ИНВ14, а также управляемый фазовращатель УФВ15, первый вход которого соединен с выходом УГ1, последовательно соединенные второй ИНТ 16, второй УНТ17, второй PfflBlS, первый сумматор СУМ19, полосовой фильтр ПФ20, третий УНТ21, второй СУМ 22, второй вход которого соединен с выходом первого ИНВ14, а выход - со вторым входом УФВ15, первый вход которого соединен с выходом УГ и, первым входом фазового детектора ФД23, второй вход которого соединен с выходом УФВ15, а выход - со вторым входом первого СУМ19. Нри этом вход ИФ12 соединен с выходом ФНЧ4, а выход УФВ15 является выходом устройства.

Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией работает следующим образом.

Носле установления режима синхронизма в кольце ИФАНЧ при введении модулирующего напряжения от ИМС8 на модулирующий вход УГ1 происходит его частотная модуляция. При этом на выходе Д11КД2 импульсы будут промодулированы по фазе в соответствии с модулирующим сигналом. Для компенсации этой реакции кольца ИФАПЧ на модулирующие возмущение УГ1 модулирующий сигнал от ИМС8 одновременно подается через УА9, интегратор ИНТ 10 на модулирующий вход ИФМ7, в котором происходит модуляция опорных импульсов с выхода ДПКД2. В результате сравнения одинаково промодулированных по фазе входных импульсов ИФДЗ на выходе его не образуется сигнал ощибки от модуляции, т.е. нет реакции кольца ИФАПЧ на модулирующее возмущение УГ1. В управляющем сигнале, поступающем с выхода ФНЧ4

на управляющий вход УГ1, есть только составляющие помех, кратных частоте сравнения FCP, которые вызывают соответствующую паразитную угловую модуляцию выходного сигнала УГ1. С выхода УГ1 на второй вход УФВ15 поступает высокочастотный сигнал, промодулированный информационным сигналом и содержащий паразитную частотную модуляцию (ПЧМ). На первый вход УФВ15 должен поступать модулирующий сигнал, чтобы вызвать противофазную (обратною) модуляцшо высокочастотного сигнала с УГ1 с ПЧМ и с сохранением полезной модуляции в широкой полосе модулирующих частот (как в ЦСЧ прототипе).

Однако, при воздействии дестабилизирующих факторов в самом УФВ15 могут быть паразитные фазовые приращения.

Для ослабления остаточной ПЧМ высокочастотные сигналы с выхода УФВ15 и выхода УП поступают на соответствующие входы ФД23, на выходе которого образуется сигнал ощибки, поступаюпщй затем на второй вход первого сумматора СУМ19. Одновременно с выхода ФНЧ4 паразитные приращения управляющего напряжения Лел(0, вызывающие паразитные приращения частоты на выходе УП, поступают через второй интегратор ИНТ16, второй УПТП, второй ИНВ18 на первый вход первого сумматора СУМ19. В результате на выходе СУМ 19 сформируется разностный сигнал ощибки, в котором есть составляющая для компенсации остаточной ПЧМ, но с обр)атным знаком. Этот разностный сигнал ощибки с выхода СУМ19 после прохождения полосового фильтра ПФ20 и соответствующего усиления в третьем УПТ21 поступает на первый вход второго СУМ22, на второй вход которого приходит исходное модулирующие напряжение Аея(0 с выхода ФНЧ4 через ИФ12, первый УПТ13, и первый ИНВ14. В результате алгебраического сложения этих сигналов во втором СУМ22 на второй вход УФВ15 поступает исходный модулирующей сигнал, но уже с предискажением. Это предискажение полностью компенсирует то искажение модулирующего сигнала Ае/7(0 которое вносят цепи автокомпенсатора из-за действия дестабилизирующих факторов.

Следовательно, на выходе УФВ15 формируется высокочастотный сигнал синтезатора с подавленной ПЧМ и с сохранением полезной модуляции информационным сигналом в широкой полосе модулирующих частот.

Доказательством возможности осуществления предлагаемого устройства является то, что вводимые блоки типовые и могут быть выполнены на широко известных микросхемах - операционных усилителях и смесителях.

Таким образом, применение предлагаемого цифрового синтезатора частот с частотной модуляцией позволяет значительно уменьшить паразитную частотную модуляцшо выходного сигнала при одновременном увеличении быстродействия и осуществлении частотной модуляции в широком диапазоне модулирующих частот с минимальными искажениями.

Claims (1)

1. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий соединенные в кольцо управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, импульсно-фазовый детектор и фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора, последовательно соединенные опорный генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления и импульсно-фазовый модулятор, выход которого соединен со вторым входом импульсно-фазового детектора, последовательно соединенные источник модулирующего сигнала, управляемый аттенюатор и первый интегратор, выход которого соединен с модулирующим входом импульсно-фазового модулятора, блок установки частоты, выход которого соединен с установочным входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления и управляющим входом управляемого аттенюатора, последовательно соединенные интегрирующий фильтр, первый усилитель постоянного тока и первый инвертор, а также управляемый фазовращатель, первый вход которого соединен с выходом управляемого генератора, причем модулирующий вход управляемого генератора соединен с выходом источника модулирующего сигнала, вход интегрирующего фильтра соединен с выходом фильтра нижних частот, отличающийся тем, что, с целью уменьшения уровня паразитной частотной модуляции при одновременном сохранении широкого диапазона модулирующих частот и ослабления паразитных фазовых приращений в автокомпенсаторе при воздействии дестабилизирующих факторов, в него введены последовательно соединенные второй интегратор, второй усилитель постоянного тока, второй инвертор, первый сумматор, полосовой фильтр, третий усилитель постоянного тока и второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора, а выход - со вторым входом управляемого фазовращателя, при этом вход второго интегратора соединен с выходом фильтра нижних частот, второй вход первого сумматора соединен с выходом фазового детектора, первый вход которого соединен с выходом управляемого генератора, а второй вход - с выходом управляемого фазовращателя, который является выходом устройства.