SU1753592A1 - Устройство фазовой автоподстройки частоты - Google Patents

Abstract

Использование1 система восстановлени  несущей, устройства тактовой синхронизации , синтезаторы частоты. Сущность изобретени : устройство содержит фазовые детекторы 1 и 2, фильтр 3 нижних частот, управл емый генератор 1, фазовый манипул тор 5, формирователь 6 импульсов в моменты перехода напр жени  через нуль, усилитель-ограничитель 7, дифференцирующую цепь 8, селектор 9 импульсов одной пол рности, элементы И 10 и 11. управитель 12 фазового манипул тора 12, элемент 13 с релейной характеристикой с зоной нечувствительности . 1-3-4-5, 2-7-8-9-10-12-5, 9-11. 12, 5-1, 5-2, 1-13-10, 1-13-11. Выполнение дополнительного фазового детектора 2 квадратурным относительно фазового детектора 1 и выполнение формировател  6 импульсов в моменты перехода напр жени  через нуль в виде усилител -ограничител  7, дифференцирующей цепи 8 и селектора 9 импульсов одной пол рности позвол ет упростить устройство, а использование элемента 13 с релейной характеристикой с зоной нечувствительности позвол ет исключить ложное срабатывание фазового манипул тора 5. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике и может использоватьс  в системах восстановлений несущей, устройствах тактовой синхронизации, синтезаторах частот и других , в составе которых имеетс  система ФАП.

Цель изобретени  - упрощение устройства .

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг, 2 - диаграммы напр жени .

Устройство содержит соединенные в кольцо управл емый генератор 4, фазовый манипул тор 5, фазовый детектор (ФД) 1, другой вход которого  вл етс  входом устройства , и фильтр 3 нижних частот, последовательно соединенные дополнительный ФД 2, входы которого подключены параллельно входам ФД 1, формирователь импульсов в момент перехода напр жени  через нуль, первый элемент И 11 и управитель манипул тора 13, второй элемент И 12, выход которого подключен к другому входу управител  фазового манипул тора и элемент 7 с релейной характеристикой, вход которого подключен к выходу фазового детектора , а противофазные выходы подклю- чены к другим входам элементов И, дополнительный ФД 2 выполнен квадратурным относительно ФД 1, вход второго элемента И 12 подключен к выходу формировател  импульсов в моменты перехода напр х ени  через нуль, выполненного в виде последовательно соединенных входного усилител -ограничител  8, дифференцирующей цепи 8 и выходного селектора 10 импульсов одной пол рности.

Элемент с релейной характеристикой выполнен в виде элемента с релейной характеристикой с зоной нечувствительности.

Устройство работает следующим образом .

Пусть границы +Un и -Un - зоны нечувствительности элемента 7 - выбраны таким образом, что элементы И 11 и 12 в режиме слежени  будут практически всегда закрыты . Тогда при любом направлении на выходе ФД 2 импульсы с выхода селектора 10 не будут проходить на управитель манипул тором 13 и не будет ложных срабатываний фазового манипул тора 5.

Пусть, од нако, напр жени  +Un и -Un таковы, что напр жение с выхода ФД 1 в режиме захвата, будет пересекать одно из них, как показано на фиг. 2, а (дл  положительной начальной частотной расстройки) напр жение на выходе ФД 2 показано на фиг, 26, на выходе усилител -ограничител  8 (фиг. 2в), на выходе дифференцирующей цепи 9 (фиг. 2г) и на выходе селектора 10

импульсов одной пол рности (фиг. 2д). Напр жени  на других входах элементов И 11 и 12 изображены на фиг. 2е, ж. Видно, что открыт элемент И 11 и что импульсы в моменты , соответствующие фазовой ошибке ФАП 90° проход т на управитель фазовым манипул тором 13, который заставл ет фазовый манипул тор 5 переключатьс  так, что фазова  ошибка становит 90° - Д#. На

выходе фазового детектора 1 напр жение в режиме захвата имеет посто нную составл ющую , котора  не зависит от начальной расстройки по частоте, а зависит только от угла . За счет этой посто нной составл ющей , очевидно, и повышаетс  относительна  полоса захвата; в пределе, при Дуэ- О, эта полоса стремитс  к единице. При отрицательной расстройке по частоте фаза выходного напр жени  ФД 1 относительно Фд

2 измен етс  на 180° (так как sin(-QHt) -sin -fit), поэтому будет открыт элемент И 12 и переключение фазы будет производитьс  в моменты, соответствующие фазовой ошибке в -90° так, чтобы эта ошибка становилась

равной-90°+ .

Как выбрать напр жение границ зоны нечувствительности Очевидно в силу симметрии характеристик ФАП эти напр жени  равны по величине и противоположны по

знаку.

В режиме слежени  напр жение на выходе ФД 1 при заданных характеристиках узлов статической по фазе системы ФАП определ етс  лишь начальной частотной

расстройкой между входным сигналом и управл емым генератором 4 ФАП. Следовательно , наибольшее его значение определ етс  При тех же услови х - наибольшей возможной частотной расстройкой .

Статическа  фазова  ошибка такой системы ФАП при тех же услови х обратно пропорциональна амплитуде входного сигнала. Обычно статическа  ошибка задаетс  в техническом задании на ФАП и составл ет чаще всего . Тем самым дл  любой конкретной ФАП, дл  которой заданы максимально допустимые начальна  частотна  расстройка и статическа  ошибка, можно

определить наибольшее значение напр жени  на выходе ФД 1 в режиме слежени  и наименьшую амплитуду биений в режиме захвата;

II Д

,

где Онмах - наибольша  возможна  начальна  частотна  расстройка;

Кг - коэффициент преобразовани  подстраиваемого генератора;

UAmin

да

max

усттах КфАП

где UAmin минимальна  амплитуда входного сигнала;

у сттах - наибольша  допустима  статическа  фазова  ошибка;

КФАП - коэффициент усилени  ФАП;

КФАП Код Кфнч Кг.

ОбыЧНО Уел «(0,010,02)UAmin.

Напр жение на выходе ФД 1 имеет аддитивную импульсную компоненту, параметры которой определ ютс  наибольшей допустимой среднеквадратичной (динамической ) ошибкой ФАП. Дл  конкретной ФАП, зна  ее наибольшую (пороговую) шумовую полосу и динамическую допустимую ошибку, можно определить наименьшее входное отношение сигнал/шум /Овх:

о -АРщп

уОвх - - Г7ГЕ-

Ццин Јл TBX

где ДРШп порогова  величина шумовой полосы;

Один -динамическа  фазова  ошибка;

ДРвх - полоса сигнала и шума на входе ФАП.

Отсюда, счита  входной шум нормальным , можно определить дисперсию шумовой компоненты на выходе ФД 1. Тогда абсолютна  величина порога

lUnl Уел+ иш(сгш) . где ULU (Ош) - значение напр жени  шумовой компоненты на выходе ФД 1, которое превышаетс  с заданной веро тностью, желательной дл  разработчика ФАП, например, .

В то же врем , как следует из фиг 2

I Un I UAmin Sin ( К/1 - А ) - Um ( Ош ) UAmin Sin (Л/2 + А)- УШ (Ош )

Фактическа  веро тность превышени  порога в режиме слежени  определ етс  напр жением

ишфакт (Ош) Упфакт - УелСледовательно , веро тность превышени  порога и, следовательно, открывание элементов И в режиме слежени  можетбыть сделано еще меньше, так как иСл (0,01, . , 0,02)l)Amtn, а Ддобычно меньше 45°.

Реакльные характеристики устройства будут еще лучше, поскольку дл  ложного срабатывани  манипул тора необходимо одновременное открытие элемента И и наличие импульса на выходе соответствующего ФИПН. Напр жение на выходах ФД 1 и 2 в режиме слежени  пропорциональны

ифД1 Asin рст,

ифД2 ACOS ipci

Дл  по влени  импульса на выходе селектора 9 необходимо наличие на выходе ФД 2 маловеро тного шемового выброса большой величины.

Известно, что шумовые напр жени  на

выходах квадратурных (ортогональных) фазовых детекторов в совпадающие моменты времени независимы, в этом случае веро тность одновременно открыти , например,

0 элемента И 11 и срабатывани  селектора 10 равна произведению двух малых веро тностей . Это еще более понижает веро тность ложного срабатывани  фазового манипул тора 5.

5 Технико-экономический эффект от использовани  предлагаемого устройства зависит от области его применени .

Например, использование его в системе синхронизации дл  бортовой спутниковой

0 системы св зи с обработкой сигнала на борту позволит отказатьс  от применени  дорогих сверхстабильных бортовых задающих генераторов или устройств дл  их коррекции .

Claims (2)

1.Устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо управл емый генератор, фазовый манипул тор , основной фазовый детектор, другой

0 вход которого  вл етс  входом устройства, и фильтр нижних частот, последовательно соединенные дополнительный фазовый детектор , входы которого подключены параллельно входам фазового детектора,

5 формирователь импульсов в момент перехода напр жени  через нуль, первый элемент И и управитель манипул тора, выход которого подключен к управл ющему входу фазового манипул тора, второй элемент И,

0 выход которого подключен к другому входу управител  фазового манипул тора, и элемент с релейной характеристикой, вход которого подключен к выходу фазового детектора, а противофазные выходы под5 ключены к другим входам элементов И, о т л- ичающеес  тем, что, с целью упрощени , дополнительный фазовый детектор выполнен квадратурным относительно фазового детектора, вход второго элемента И подклю0 чен к выходу формировател  импульсов в моменты перехода напр жени  через нуль, выполненного в виде последовательно соединенных входного усилител  ограничител , дифференцирующей цепи и выходного

5 селектора импульсов одной пол рности.

2.Устройство поп. 1,отличающее- с   тем, что элемент с релейной характеристикой выполнен в виде элемента с релейной характеристикой с зоной нечувствительности.

U

Реким захвата

.1 слечен  

а( ЗД1)

t б(ФД2)

в(УС-ОГР.$)

г(дл$. д(селекгор)О)

еСдр.вход HJJ

(др.ВХОД Hjg)

з(выход Ид)

И(ЗЫХОД Iljg)