SU1737728A1

SU1737728A1 - Device for phase automatic-frequency control

Info

Publication number: SU1737728A1
Application number: SU894759486A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Гордонов; Марк Михайлович Зарецкий; Ирина Витальевна Резвая
Original assignee: Научно-Производственное Объединение Им.Коминтерна
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1989-11-20
Publication date: 1992-05-30

Abstract

Изобретение относитс к радиотехнике и может быть использовано в синтезаторах частоты. Цель изобретени - повышение спектральной частоты выходного колебани в широком диапазоне частот. Устройство содержит подстраиваемый генератор 3, тракт приведени 4. фазовый детектор 1, фильтр нижних частот 2, образующие кольцо фазовой автоподстройки частоты. Функциональный преобразователь кода 7 и цифроаналоговый преобразователь 8 формируют напр жение, управл ющие крутизной фазового детектора 1 в зависимости от кодов на выходах блока 4 предварительного приведени и блока 5 выбора диапазона. При этом обеспечиваетс посто нство статического коэффициента усилени кольца при переключении и изменении крутизны управл емых генераторов 3.1-З.п и изменении коэффициента делени тракта приведени частоты, что позвол ет поддерживать оптимальную чистоту спектра выходного колебани при смене выходной частоты устройства . 1 ил.The invention relates to radio engineering and can be used in frequency synthesizers. The purpose of the invention is to increase the spectral frequency of the output oscillation in a wide frequency range. The device contains a tunable oscillator 3, the lead path 4. phase detector 1, low pass filter 2, forming a phase locked loop. The functional code converter 7 and the digital-to-analog converter 8 form a voltage that controls the slope of the phase detector 1 depending on the codes on the outputs of the pre-casting unit 4 and the range selection unit 5. At the same time, the static gain of the ring is constant when switching and changing the steepness of controlled generators 3.1-З.п and changing the division ratio of the frequency conversion path, which allows maintaining the optimum purity of the output oscillation spectrum when changing the output frequency of the device. 1 il.

Description

Изобретение относитс к технике синтеза частот и может быть использовано в синтезаторах частот, построенных по схеме активного синтеза.The invention relates to a frequency synthesis technique and can be used in frequency synthesizers constructed according to an active synthesis scheme.

Известно устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр нижних частот, подстраиваемый генератор , выход которого вл етс выходом устройства, и тракт приведени , выход которого соединен с первым входом фазового детектора. Входом устройства вл ете второй вход фазового детектора (см.Зарецкий М.М., Мовшович М.А. Синтезаторы частоты с кольцом фазовой автоподстройки.М: Энерги , 1974, с.14,15).A phase locked loop device is known comprising a phase-connected phase detector, a low-pass filter, a tunable oscillator, the output of which is the output of the device, and a lead path, the output of which is connected to the first input of the phase detector. The input of the device is the second input of the phase detector (see M. Zaretsky, M. Movshovich M. A. Frequency synthesizers with a phase self-tuning loop. M: Energiya, 1974, p.14,15).

Описанное устройство может работать только в узком диапазоне частот, не превышающем полосы захвата кольца ФАП.The described device can operate only in a narrow frequency range not exceeding the pickup band of the PLL ring.

Известно устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр нижних частот, подстраиваемый генератор , тракт приведени , выход которого соединен с первым входом фазового детектора , второй вход фазового детектора вл етс входом устройства, блок предварительного приведени частоты и блок управлени , первый выход которого подключен к управл ющему входу тракта приведени (см. Зарецкий М.М., Мовшович М.А. Синтезаторы частоты с кольцом фазовой автоподстройки. М.: Энерги , 1974, с.207).A phase locked loop device comprising a serially connected phase detector, a low pass filter, a tunable oscillator, a lead path, the output of which is connected to the first input of the phase detector, a second input of the phase detector and a control unit, the first output which is connected to the control input of the lead path (see M. Zaretsky, M. Movshovich. Frequency synthesizers with a phase self-tuning loop. M .: Energiya, 1974, p.207).

V|V |

СОWITH

VIVI

VI Ю 00VI S 00

Вз тое в качестве прототипа устройст-1 во может работать в диапазоне частот, равном диапазоне частот подстраиваемого генератора.Taken as a prototype, device-1 can operate in a frequency range equal to the frequency range of an adjustable oscillator.

Недостаток такого устройства состоит в том, что вследствие изменени статического коэффициента передачи в результате изменени коэффициента делени делител в тракте приведени и крутизны характеристики перестраиваемого генератора, в нем нельз достичь предельной степени фильтрации помеховых составл ющих и, следовательно , спектральна чистота выходного колебани не может быть сделана достаточно высокой, а диапазон частот ограничен диапазоном частот подстраиваемого генератора и не может быть сделан достаточно широким.The disadvantage of such a device is that due to a change in the static transmission coefficient as a result of a change in the division factor of the divider in the lead path and the steepness of the tunable generator, it cannot reach the limiting filtering degree of interference components and, therefore, the spectral purity of the output oscillation cannot be made high enough, and the frequency range is limited to the frequency range of the adjustable oscillator and cannot be made wide enough.

Целью изобретени вл етс повышение спектральной чистоты выходного колебани в широком диапазоне частот.The aim of the invention is to increase the spectral purity of the output oscillation in a wide frequency range.

Дл достижени цели в устройстве фазовой автоподстройки частоты, содержащем последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр нижних частот, подстраиваемый генератор, выход которого вл етс выходом устройства, тракт приведени , выход которого соединен с первым входом фазового детектора, второй вход фазового детектора вл етс входом устройства , блок предварительного приведени частоты и блок управлени , первый выход которого подключен к управл ющему входу тракта приведени , блок управлени снабжен вторым выходом и п выходами коммутации , подстраиваемый генератор выполнен в аиде п управл емых генераторов , входы предварительной настройки и входы управлени которых соответственно соединены между собой и вл ютс соответствующими входами подстраиваемого генератора, выходы управл емых генераторов объединены и вл ютс выходом подстраиваемого генератора, входы коммутации управл емых генераторов соединены с соответствующими выходами коммутации блока управлени , фазовый детектор выполнен с управл емой крутизной характеристики, и в устройство введены последовательно соединенные функциональный преобразователь кода и первый цифроаналоговый преобразователь, причем первый вход функционального преобразовател кода подключен к выходу блока предварительного приведени , а второй вход - к второму выходу блока управлени , выход цифроаналогового преобразовател подключен к входу управлени фазового детектора , а между блоком предварительного приведени и подстраиваемым генератором включен второй цифроаналоговый преобразователь .To achieve a goal in a phase locked loop device containing a phase detector connected in series, a low-pass filter, a tunable oscillator whose output is the device output, a lead path whose output is connected to the first input of the phase detector, the second input of the phase detector is the device input a frequency pre-casting unit and a control unit, the first output of which is connected to the control input of the lead path, the control unit is equipped with a second output and n outputs Switching, adjustable oscillator is made in API n controlled oscillators, preset tuning inputs and control inputs are respectively interconnected and are the corresponding adaptable oscillator inputs, controlled oscillator outputs are combined and are adjustable oscillator outputs, the controlled oscillator inputs are connected to the corresponding switching outputs of the control unit, the phase detector is made with a controlled steepness characteristic, and n Consequently, a functional code converter and a first digital-to-analog converter are connected, the first input of the functional code converter is connected to the output of the pre-casting unit, and the second input to the second output of the control unit, the output of the digital-to-analogue converter is connected to the control input of the phase detector, and between the pre-casting unit and tunable The generator included a second digital-to-analog converter.

Суть предлагаемого изобретени заключаетс в том, что вводитс единственна The essence of the invention is that the only

регулировка статического коэффициента усилени посредством фазового детектора, крутизна характеристики которого управл етс посто нным напр жением, формируемым последовательно соединеннымиadjusting the static gain factor by means of a phase detector, the slope of which is controlled by a constant voltage generated in series

функциональным преобразователем кода, цифроаналоговым преобразователем, при этом функциональный преобразователь кода по значени м кода частоты выходного колебани устройства, кода коэффициентаa functional code converter, a digital-analog converter, and a functional code converter based on the output frequency code of the device, coefficient code

делени делител частоты в тракте приведени и кода напр жени предварительного приведени частоты, вырабатываемого устройством предварительного приведени , формирует код выходного напр жени второго цифроаналогового преобразовател так, чтобы статический коэффициент усилени устройства был близок к посто нному. Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет существенно уменьшить изменение статического коэффициента усилени Кет. обусловленное изменением крутизны характеристики управлени перестраиваемого генератора и коэффициента делени делител Мд в тракте приведени вdividing the frequency divider in the casting path and the pre-casting voltage code generated by the pre-casting device generates the output voltage code of the second digital-to-analog converter so that the static gain of the device is close to constant. Thus, the proposed device allows to significantly reduce the change in the static Gain Kat. caused by the change in the slope of the control characteristic of the tunable generator and the division factor of the divider MD in the path to

процессе перестройки устройства за счет изменени крутизны статической характеристики фазового детектора .the process of rebuilding the device by changing the steepness of the static characteristics of the phase detector.

Snr Кфнч (0)рт- Snr Kfnch (0) RT-

где Кфнч(О) - коэффициент передачи фильтра нижних частот дл посто нной составл - ющей.where Kfnch (O) is the low-pass filter transfer coefficient for the constant component.

Вычисление необходимой величины кода напр жени управлени фазовым детектором осуществл етс функциональным п реобразователем.The calculation of the required code value of the phase detector control voltage is carried out by a functional converter.

На чертеже изображена блок-схема за вл емого устройства.The drawing shows a block diagram of the claimed device.

Устройство фазовой автоподстройки частоты содержит последовательно соединенные фазовый детектор 1, фильтр 2 нижних частот, подстраиваемый генератор 3, тракт приведени 4, выход которого соединен сThe phase locked loop contains a phase detector 1 connected in series, a low pass filter 2, an adjustable oscillator 3, a lead path 4, the output of which is connected to

первым входом фазового детектора 1, второй вход фазового детектора 1 вл етс входом устройства, блок 5 предварительного приведени частот и блок управлени 1 б, первый выход которого подключен к управл ющему входу тракта приведени 4. Блок управлени б снабжен вторым выходом, п выходами коммутации. Подстраиваемый генератор 3 выполнен в виде п управл емых генераторов 3.1-З.п, входы предварительной настройки и входы управлени которых соответственно соединены между собой и вл ютс соответствующими входами подстраиваемого генератора 3. Выходы управл емых генераторов объединены и вл ютс выходом подстраиваемого генератора 3, выходом устройства. Входы коммутации управл емых генераторов 3.1-3,п соединены с соответствующими выходами коммутации блока управлени 6.the first input of the phase detector 1, the second input of the phase detector 1 is the device input, the frequency preconfiguration unit 5 and the control unit 1 b, the first output of which is connected to the control input of the conversion path 4. The control unit b is equipped with a second output, n switching outputs. Adjustable generator 3 is made in the form of n controlled generators 3.1-З.п, presetting inputs and control inputs of which are respectively interconnected and are the corresponding inputs of adjustable oscillator 3. The outputs of controlled oscillators are combined and are the output of adjustable oscillator 3, output devices. The switching inputs of controlled generators 3.1-3, n are connected to the corresponding switching outputs of the control unit 6.

Фазовый детектор 1 выполнен с управл емой крутизной характеристики.Phase detector 1 is made with a controlled slope.

В устройство введены последовательно соединение функциональный преобразователь кода 7 и цифроаналоговый прербразо- ватель 8, причем первый вход функционального преобразовател кода 7 подключен к выходу блока 5 предварительного приведени частоты, а второй вход - к второму выходу блока управлени 6. Выход цифроаналогового преобразовател 8 подключен к входу управлени фазового детектора 1. Между блоком предварительного приведени частоты 5 и подстраиваемым генератором 3 включен цифроаналоговый преобразователь 9, который выходом соединен с входом предварительной настройки подстраиваемого генератора 3.A functional code converter 7 and a digital-analog converter 8 are entered in the device, the first input of the function converter 7 is connected to the output of the preliminary frequency adjustment unit 5, and the second input to the second output of the control unit 6. The output of the digital-analog converter 8 is connected to the input control of phase detector 1. A digital-to-analog converter 9 is connected between the preliminary frequency-bringing block 5 and the adjustable oscillator 3, which is connected by the output n with the input of the preset being adjusted generator 3.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Блок управлени 6 в соответствии с требуемой частотой выходного колебани обеспечивает включение одного из управл емых генераторов 3.1-З.п в подстраиваемом генераторе 3, установку требуемого коэффициента делени в тракте приведени 4 и выдает код частоты выходного колебани на функциональный преобразователь кода 7.The control unit 6, in accordance with the required output oscillation frequency, switches on one of the controlled 3.1-W.P generators in the adjustable oscillator 3, sets the required division factor in the lead-in path 4 and outputs the output oscillation frequency code to the functional code converter 7.

Блок 5 предварительного приведени частоты через цифроаналоговый преобразователь 9 осуществл ет введение частоты включенного управл емого генератора в полосу захвата устройства и выдает код напр жени предварительного приведени на функциональный преобразователь кода 7, осуществл ющий цифровую переработку входных кодов и формирующий код управл емого напр жени фазового детектора 1, вырабатываемого посредством цифроаналогового преобразовател 8. Это напр жение обеспечивает такое значение 5фд, при котором К ст близко к некоторой расчетной величине, посто нной дл всех выходных частот. После этого в кольце фазовой автоподстройки (управл емый генератор-тракт приведени 4 - фазовый детектор 1 - фильтр 2 нижних частот) автоматически осуществл етс известный процесс захвата и подстройки выходного колебани управл емого генератора.The frequency pre-casting unit 5, through a digital-to-analog converter 9, introduces the frequency of the switched-on controlled oscillator into the pickup band of the device and outputs the code of the preliminary cocking voltage to the functional code converter 7, which digitally processes the input codes and generates the control voltage code of the phase detector 1 generated by a digital-to-analog converter 8. This voltage provides a value 5fd at which Kst is close to some calculated value, constant for all output frequencies. Thereafter, a known process of capturing and adjusting the output oscillation of the controlled oscillator is automatically carried out in the phase self-tuning ring (controlled oscillator-path conversion 4 - phase detector 1 - low pass filter 2).

В результате посредством обработки кода функциональным преобразователем кода 7 оказываютс учтенными все три указанных фактора, вли ющих на изменение 5 статического коэффициента усилени кольца: смена управл емого генератора (через код частоты выходного колебани ), изменение коэффициента делени делител частоты в тракте приведени 4 и изменениеAs a result, by processing the code, a functional converter of code 7 takes into account all three of these factors that influence the change in 5 static ring gain factors: changing the controlled oscillator (through the output oscillation frequency code), changing the division factor of the frequency divider in the path 4 and changing

10 рабочей точки характеристики управл емого генератора (через код напр жени предварительного приведени частоты). При этом за счет введени цифровой обработки информации структура системы значительно10 operating point of the characteristic of the controlled oscillator (via the voltage pre-cast voltage code). At the same time, due to the introduction of digital information processing, the structure of the system significantly

5 упрощаетс при сохранении высокой точности регулировани статического коэффициента усилени кольца, следовательно, улучшенных спектральных характеристик вы0 ходного колебани . Предлагаемое устройство фазовой автоподстройки частоты обладает следующими преимуществами по сравнению с прототипом. Если в устройстве , выполненном по схеме прототипа, кру5 тизна управл ющей характеристики управл емого генератора Sn,r мен етс в п раз, а коэффициент делени делител Мд мен етс в m раз, и на частоте, где Sn.r максимальна, а на Мд минимальна , за счет5 is simplified while maintaining a high degree of control over the static ring gain factor, therefore, the improved spectral characteristics of the output oscillation. The proposed device phase-locked loop has the following advantages compared with the prototype. If, in a device made according to the prototype scheme, the control characteristic slope of the controlled generator Sn, r changes n times, and the division factor of the divider Md changes m times, and at the frequency where Sn.r is maximum, and at MD minimal due to

0 оптимизации фазочастотной характеристики коэффициента передачи разомкнутого кольца достигаетс предельно возможное подавление помеховых составл ющих, то на частоте, где Sqr минимально, а Мд макси5 мально, подавление помех будет в n x m раз меньше, а следовательно, гарантированное подавление помеховых составл ющих в устройстве фазовой автоподстройки частоты, выполненном по схеме прототипа, будет в пх0 optimizing the phase-frequency characteristic of the transmission ratio of an open ring achieves the maximum possible suppression of interfering components, then at a frequency where Sqr is minimum and Md is maximum, interference suppression will be nxm times smaller, and therefore guaranteed suppression of interfering components in the phase-locked loop , made according to the prototype scheme, will be in ph

0 x m раз меньше предельного.0 x m times less than the limit.

В устройстве ФАП, выполненном по предлагаемой схеме, фазочастотна характеристика не зависит от частоты выходного колебани кольца, поэтому, добившись оп5 тимизации характеристики дл какой-либо из частот выходного колебани , мы тем самым делаем характеристику оптимальной во всем диапазоне частот выходного колебани , а следовательно, достигнем во всемIn the PLL device made according to the proposed scheme, the phase-frequency characteristic does not depend on the frequency of the output oscillation of the ring, therefore, having achieved optimization of the characteristic for any of the output oscillation frequencies, we thereby make the characteristic optimal in the entire frequency range of the output oscillation, and therefore reach in all

0 диапазоне частот предельно-возможного подавлени помех. Это означает, что в устройстве , выполненном по предлагаемой схеме, может быть достигнуто в m x n оаз большее гарантированное подавление поме5 ховых составл ющих, чем в устройстве, выполненном по схеме прототипа.0 frequency range of the maximum possible interference suppression. This means that in the device made according to the proposed scheme, a greater guaranteed suppression of the interference components can be achieved in the m x n oaz than in the device made according to the prototype scheme.

Claims

The claims of a phase locked loop device comprising a series connected phase detector, a low pass filter adjustable oscillator whose output is a device output, a lead path whose output is connected to a first input of a phase detector, a second input of a phase detector frequency, the output of which is connected to the pre-tuning input of the adjustable oscillator, and the control unit, the first output of which is connected to equalization input path, characterized in that, in order to increase the spectral purity of the output oscillation in a wide frequency range, the control unit is equipped with a second output and switching outputs, the adjustable oscillator is designed as controlled oscillators, the preset tuning inputs and control inputs are connected between are the respective inputs of the adjustable generator, the outputs controlled by the generator are combined and are the output of the adjustable generator, the switching inputs of the control Generators are connected to the corresponding switching outputs.

the control locator, the phase detector is made with a controlled slope, and a serially connected functional code converter and a first digital-to-analog converter are entered into the device, with the first input of the functional code converter connected to the output of the pre-casting unit and the second input to the second output of the control unit , the output of the first digital-to-analog converter is connected to the control input of the phase detector, and the second digital-to-analog converter, with the output block preliminary driving frequency is connected to the pre-entry

tunable oscillator settings via second digital-to-analog converter.