RU40691U1

RU40691U1 - DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS WITH FREQUENCY MODULATION

Info

Publication number: RU40691U1
Application number: RU2003131715/20U
Authority: RU
Inventors: И.А. Курилов; В.В. Ромашов; А.В. Маслов
Original assignee: Курилов Игорь Александрович; Ромашов Владимир Викторович; Маслов Александр Владимирович
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2004-09-20

Abstract

Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в качестве возбудителя передатчика с частотной модуляцией и гетеродина приемника без подачи модулирующего сигнала. Обеспечивается уменьшение частотных и нелинейных искажений частотно-модулированного сигнала при сохранении широкого диапазона модулирующих частот и высокого быстродействия. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией содержит управляемый генератор 1, делитель с переменным коэффициентом деления 2, импульсно-фазовый детектор 3, фильтр нижних частот 4, сумматор 5, фильтр верхних частот 6, инвертирующий усилитель 7, опорный генератор 8, делитель с фиксированным коэффициентом деления 9, источник модулирующего сигнала 10, устройство установки частоты.The utility model relates to radio engineering and can be used as the exciter of a transmitter with frequency modulation and a local oscillator of the receiver without supplying a modulating signal. EFFECT: reduction of frequency and nonlinear distortions of a frequency-modulated signal while maintaining a wide range of modulating frequencies and high speed. A digital frequency synthesizer with frequency modulation contains a controlled oscillator 1, a divider with a variable division coefficient 2, a pulse-phase detector 3, a low-pass filter 4, an adder 5, a high-pass filter 6, an inverting amplifier 7, a reference oscillator 8, a divider with a fixed division ratio 9, a modulating signal source 10, a frequency setting device.

Description

Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в качестве возбудителя передатчика с частотной модуляцией и гетеродина приемника без подачи модулирующего сигнала.The utility model relates to radio engineering and can be used as the exciter of a transmitter with frequency modulation and a local oscillator of the receiver without supplying a modulating signal.

Известен синтезатор частот с частотной модуляцией, построенный на основе кольца импульсно-фазовой автоподстройки частоты, с делителем частоты в цепи обратной связи, в котором для получения частотно-модулированного сигнала модулирующее напряжение подается через интегратор на вход импульсно-фазового модулятора (ИФМ), включенного в опорном канале синтезатора между опорным генератором и импульсно-фазовым детектором, (см. Д.Н. Шапиро, А.А. Паин, "Основы теории синтеза частот", 1981, стр. 227).Known frequency synthesizer with frequency modulation, built on the basis of a pulse-phase-locked loop, with a frequency divider in the feedback circuit, in which to obtain a frequency-modulated signal, the modulating voltage is supplied through an integrator to the input of a pulse-phase modulator (IFM), included in the reference channel of the synthesizer between the reference generator and the pulse-phase detector, (see D. N. Shapiro, A. A. Pain, "Fundamentals of the Theory of Frequency Synthesis", 1981, p. 227).

Недостатком этого ЦСЧ является ограничение полосы модулирующих частот сверху фильтром нижних частот (ФНЧ), причем величина полосы среза этого ФНЧ зависит от величины частоты сравнения, определяемой частотой на опорном входе ИФД, при этом частота сравнения определяется шагом сетки частот. Поэтому при мелком шаге сетки будет происходить значительное ограничение полосы модулирующих частот сверху.The disadvantage of this DSC is the limitation of the baseband bandwidth from above by a low-pass filter (low-pass filter), and the cut-off bandwidth of this low-pass filter depends on the value of the comparison frequency determined by the frequency at the reference input of the IFD, while the comparison frequency is determined by the frequency grid spacing. Therefore, with a fine grid step, a significant limitation of the modulating frequency band from above will occur.

Известен синтезатор частот с частотной модуляцией, построенный на основе кольца импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) с делителем частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) в цепи Known frequency synthesizer with frequency modulation, built on the basis of a pulse-phase-locked loop (IFAP) with a frequency divider with a variable division coefficient (DPC) in the circuit

обратной связи, в котором для получения частотно-модулированного сигнала используется способ подачи модулирующего напряжения на модулирующий вход управляемого генератора, (патент США № 4110707, Н 03 С 3/10, 1978), принятый за прототип. В таком синтезаторе можно получить модулирующий сигнал на выходе с практически не ограниченной сверху полосой модулирующих частот.feedback, in which to obtain a frequency-modulated signal, a method for supplying a modulating voltage to the modulating input of a controlled generator is used (US patent No. 4110707, Н 03 С 3/10, 1978), adopted as a prototype. In such a synthesizer, it is possible to obtain a modulating signal at the output with a band of modulating frequencies that is practically unbounded above.

Однако этот ЦСЧ имеет недостаток, состоящий в ограничении полосы модулирующих частот снизу из-за действия обратной связи в системе ИФАПЧ. Кольцо ИФАПЧ воспринимает мгновенное отклонение частоты управляемого генератора как внешнее возмущение и стремится его отработать в сторону уменьшения. При этом уменьшение происходит в полосе пропускания кольца ИФАПЧ, которая определяется полосой среза ФНЧ и максимально на нижних модулирующих частотах. Для расширения полосы модуляции необходимо сужать полосу среза ФНЧ, что приводит к увеличению инерционности всей системы в целом и соответственно к снижению ее быстродействия.However, this DSC has the disadvantage of lowering the band of modulating frequencies from below due to feedback in the IFAH system. The IFAPH ring perceives the instantaneous deviation of the frequency of the controlled generator as an external disturbance and seeks to work it out towards a decrease. In this case, the decrease occurs in the passband of the IFAPH ring, which is determined by the cutoff band of the low-pass filter and at the maximum at low modulating frequencies. To expand the modulation band, it is necessary to narrow the LPF cut-off band, which leads to an increase in the inertia of the entire system as a whole and, accordingly, to a decrease in its speed.

Для устранения этого недостатка предлагается в цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий соединенные в кольцо управляемый генератор УГ1, делитель с переменным коэффициентом деления ДПКД 2, импульсно-фазовый детектор ИФД 3, фильтр нижних частот ФНЧ 4, выход которого соединен с управляющим входом УГ 1, а также устройство установки частоты УУЧ 11, выход которого соединен с установочным входом ДПКД 2, источник модулирующего сигнала ИМС 10, To eliminate this drawback, it is proposed in a digital frequency synthesizer with frequency modulation, containing a controlled oscillator UG1 connected in a ring, a divider with a variable dividing coefficient DPKD 2, a pulse-phase detector IFD 3, a low-pass filter LPF 4, the output of which is connected to the control input of UG 1 and also a frequency setting device UCH 11, the output of which is connected to the installation input of the DPKD 2, the source of the modulating signal IC 10,

выход которого соединен с модулирующим входом УГ 1, последовательно соединенные опорный генератор ОГ 8, делитель с фиксированным коэффициентом деления ДФКД 9, выход которого соединен со вторым выходом ИФД 3, между выходом ФНЧ и управляющим входом УГ 1 введены дополнительные элементы: последовательно соединенные фильтр верхних частот ФВЧ 6, вход которого соединен с выходом ИФД 3 инвертирующий усилитель ИУ 7, сумматор СУМ 5, второй вход которого подключен к выходу ФНЧ 4.the output of which is connected to the modulating input of UG 1, the reference generator OG 8 is connected in series, a divider with a fixed dividing factor DFKD 9, the output of which is connected to the second output of the IFD 3, between the output of the low-pass filter and the control input of UG 1 additional elements are introduced: a high-pass filter connected in series HPF 6, the input of which is connected to the output of the IFD 3 inverting amplifier IU 7, the adder SUM 5, the second input of which is connected to the output of the LPF 4.

Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией работает следующим образом.A digital frequency synthesizer with frequency modulation operates as follows.

В режиме синхронизма при подаче на модулирующий вход УГ 1 модулирующего напряжения от ИМС 10 происходит его частотная модуляция. С выхода УГ 1 импульсы с частотой f_yu поступают на выход синтезатора и на вход ДПКД 2, где их частота делится на коэффициент деления N, задаваемый УУЧ 11.In the synchronism mode, when a modulating voltage is supplied to the modulating input of UG 1 from the IC 10, its frequency modulation occurs. From the output of UG 1, pulses with a frequency f _yu go to the output of the synthesizer and to the input of the DPKD 2, where their frequency is divided by the division coefficient N specified by UCH 11.

При этом импульсы на выходе ДПКД2 будут промодулированы по фазе в соответствии с информационным сигналом, поступающим от ИМС10. С выхода ДПКД 2 промодулированные по фазе импульсы поступают на первый вход ИФД 3, на второй вход которого с выхода ДФКД 9 поступают опорные импульсы с частотой сравнения F_cp, получающиеся в результате деления импульсов, поступающих с опорного генератора на постоянный коэффициент деления ДФКД 6. В результате сравнения этих импульсов по фазе, на выходе ИФД 3 вырабатывается управляющее напряжение, которое In this case, the pulses at the output of DPKD2 will be modulated in phase in accordance with the information signal from IC 10. From the output of the DPKD 2, the phase-modulated pulses are fed to the first input of the IFD 3, the second input of which from the output of the DPKD 9 receives reference pulses with a comparison frequency F _cp , obtained by dividing the pulses from the reference generator by a constant division coefficient of DFKD 6. V by comparing these pulses in phase, the control voltage is generated at the output of the IFD 3, which

через ФНЧ 4 и СУМ 5 поступает на управляющий вход УГ 1, а также на ФВЧ 6, который выделяет сигнал модуляции, убирая низкочастотный сигнал ошибки. С выхода ФВЧ 6 выделенный информационный сигнал модуляции через ИУ 7 поступает на СУМ 5, где вычитается из общего управляющего суммарного сигнала, содержащего сигнал модуляции и сигнал ошибки. В результате этого на управляющий вход УГ 1 поступает только сигнал ошибки и нет реакции кольца ИФАГТЧ на модулирующее возмущение УГ 1.through the low-pass filter 4 and the SUM 5 is fed to the control input of the UG 1, as well as at the high-pass filter 6, which selects the modulation signal, removing the low-frequency error signal. From the output of the HPF 6, the selected modulation information signal through the DUT 7 is fed to the SUM 5, where it is subtracted from the total control total signal containing the modulation signal and the error signal. As a result of this, only an error signal is supplied to the control input of UG 1 and there is no reaction of the IFAGTCH ring to the modulating disturbance of UG 1.

В предложенном ЦСЧ нет ограничения полосы модулирующих частот снизу и нет необходимости уменьшения полосы среза ФНЧ, для расширения полосы модулирующих частот. Быстродействие ЦСЧ при этом определяется только ФНЧ 4, инерционность которого выбирается независимо от полосы модулирующих частот. Низкочастотные модулирующие составляющие здесь не попадают на управляющий вход УГ, поскольку компенсируются цепью ФВЧ 6 - ИУ 7 - СУМ 5.In the proposed DSC, there is no limitation of the modulating frequency band from the bottom and there is no need to reduce the cut-off band of the low-pass filter to expand the modulating frequency band. The speed of the CSC in this case is determined only by the low-pass filter 4, the inertia of which is selected regardless of the band of modulating frequencies. The low-frequency modulating components here do not fall on the control input of the UG, since they are compensated by the HPF circuit 6 - IU 7 - SUM 5.

Claims

Digital frequency synthesizer with frequency modulation, containing a controlled oscillator connected in a ring, a divider with a variable division coefficient, a pulse-phase detector, a low-pass filter, a frequency setting device, the output of which is connected to the installation input of a divider with a variable division coefficient, a modulating signal source, an output which is connected to the modulating input of a controlled oscillator, a reference oscillator connected in series, a divider with a fixed division ratio, the output of which connected to the second output of the pulse phase detector, characterized in that, in order to reduce the frequency and nonlinear distortions of the frequency-modulating signal, an adder is inserted between the low-pass filter and the controlled generator, and a high-pass filter is connected in series, the input of which is connected to the output low-pass filter, an inverting amplifier, the output of which is connected to the second input of the adder.