SU1755370A1 - Устройство предварительного приведени частоты подстраиваемого генератора - Google Patents

Abstract

Использование: радиотехника, аппаратура синтеза частота. Сущность изобретени : устройство содержит 1 формирователь импульса начальной установки 1,2 вычислител  кода 2, 1 цифроаналоговый преобразователь 3, 1 выходной подстраиваемый генератор 4,1 тракт приведени  частоты 5,1 блок задержки 7, 1 распределитель импульсов 8, 2 счетчика 9 и 11, 1 определитель знака 10, 1 преобразователь частоты 12 1- 2-3-4-5-8-9-10-11-2,12-9,8-10. В устройстве достигаетс  сокращение времени на предварительное приведение частоты. I ил.

Description

СЛ СП

со

XJ

о

Изобретение относитс  к радиотехнике и может использоватьс  в аппаратуре синтеза частот, в частности в кольце фазовой эвтоподстройки частоты

Известно устройство дл  автоматической подстройки частоты, содержащее последовательносоединенный преобразователь кода в напр жение, фильтр нижних частот, управл ющий элемент , подстраиваемый генератор, тракт приведени  частоты и частотный дискриминатор , между противофазовыми выходами которого и входами итерационного вычислительного блока включены два формировател  зоны нечувствительности во времени, причем разр дные выходы итерационного вычислительного блока подключены к соответствующим входам преобразовател  кода в напр жение

Недостатком известного устройства  вл етс  большое врем  перестройки.

Известно устройство предварительного приведени  частоты подстраиваемого генератора , содержащее последовательно соединенные формирователь импульса начальной установки, вычислитель кода, цифроаналоговый преобразователь, подстраиваемый генератор, выход которого  в- л етс  выходом устройства, и тракт приведени , последовательно соединенные устройство задержки, первый вход которого соединен с вторым выходом формировател  импульса начальной установки , формирователь импульсов запуска, счетчик периодов эталонного колебани  и различитель знака, первый-выход которого соединен с вторым входом вычислител  кода , и счетчик циклов, первый вход которого соединен с вторым входом устройства задержки и вторым выходом различител  знака , второй вход соединен с первым выходом формировател  импульса начальной установки , а выход - с третьим входом вычислител  кода.

Недостатком устройства так же  вл етс  большое врем  перестройки.

Предварительное приведение подстраиваемого генератора осуществл етс  отдельными циклами. На каждом из циклов на генератор подают воздействие, равное среднему значению области возможных значений воздействий на этот генератор, и сравнивают частоту выходного колебани  тракта приведени  и частоту эталонного колебани , т.е. осуществл етс  различение знака В результате различени  знака наход т новую, в два раза более узкую, область возможных значений воздействи  Таким образом, максимально возможна  величина расхождени  частот после каждого цикла

уменьшаетс  в два раза и в результате последнего цикла становитс  меньше допустимого расхождени  Дтдоп. Погрешность измерений на последнем цикле не должна

превышать Атдоп, а на каждом предыдущем цикле может быть увеличена в два раза. Длительность различени  знака должна быть такой, чтобы обеспечить необходимую погрешность.

В общем случае, различение знака расхождени  частот осуществл етс  путем сравнени  двух временных интервалов: эталонного интервала, равного целому числу I периодов эталонного колебани  и сравниваемого интервала, равного целому числу m периодов выходного колебани  ТП. Длительность различени  знака при этом tp з 1ТЭт и отклонение частоты ТП (тп)от

своего номинального значени  (тэт -у ) определ етс  через разность длительностей эталонного и сравниваемого интервалов AT 1ТЭт - mTm следующим образом

-f

т

эт -

1

т Тэт

ТЭт - гпТ

ТП

AT

Ттп IT

ТП I f ЭТ

t р з Т тп

О)

Тогда минимальна  длительность различени  знака определ етс  выражением

1рз

AT

ош

Ттп AT

доп

(г)

где АТош - минимальна  разность временных интервалов, котора  может быть обнаружена в процессе различени  знака (ошибка сравнени );

Атдоп - минимальна  величина расхождени  частот, котора  должна быть обнару- жена в процессе различени  знака (допустима  погрешность).

Основной причиной ошибок сравнени  АТош  вл етс  начальное расхождение фаз выходного колебани  тракта приведени  и эталонного колебани . Это расхождение может достигать 2п и, следовательно, вносить ошибку, равную периоду эталонного колебани  (Тэт) т.е.

tpa.

Тэт

Ттп Af

доп

(3)

В прототипе количество периодов сравниваемого колебани  равно количеству периодов эталонного колебани , поэтому Тэт Т™ и

tp з -

AT

доп

(4)

Формула (4) определ ет длительность последнего цикла, когда погрешность по частоте должна быть минимальной. От цикла к циклу погрешность по частоте измен етс  по двоичному закону и, следовательноГдли- тельность п-го цикла

1

N -п

Af

доп

Общую длительность поиска, равную сумме длительностей всех N циклов, можно определить, использу  формулу дл  суммы геометрической прогрессии

Т

Af.

доп

()

Например, если полоса захвата в кольце ФАП AfaaxB 100 кГц, то с учетом производственного запаса выбирают Af3axe/2 50 кГц Длительность поиска

2Јпри этом Т -цл-р- 40 мкс В некоторых случа х така  длительность превышает допустимую.

Однако существует возможность уменьшени  длительности предварительного приведени .

Действительно, если прин ть, что tp з 1ТЭт тТтп, то подставив

03 в формулу (3), получим

тп -

m

mT

ЭТ

рз

м

доп

(6)

Очевидно, что длительность различени  знака уменьшаетс  при уменьшении m и Тэт. Значение т может быть уменьшено до 1, так как процесс различени  знака не может длитьс  меньше одного периода сравниваемого колебани . Частота ТП при этом определ етс  следующим выражением

1тп V Тэт Af доп

(7)

Таким образом, за счет увеличени  частоты эталонного колебани  и уменьшени  частоты выходного колебани  тракта приведени  по вл етс  возможность сокращени  длительности предварительного приведени .

Целью изобретени   вл етс  сокращение времени на предварительное приведение частоты подстраиваемого генератора

Указанна  цель достигаетс  тем, что ус- тройство предварительного приведени  частоты подстраиваемого генератора, содержащем последовательно соединенные формирователь импульса начальной установки , выч ислител ькода,

0 цифроаналоговый преобразователь, выходной подстраиваемый генератор и тракт приведени , последовательно соединенные блок задержки, сигнальный вход которого подключен к второ му выходу форммровате5 л  импульса начальной установки, распределитель импульсов, счетчик периодов и определитель знака, первый выход которого подключен к второму входу вычислител  кода , счетчик циклов, счетный вход которого

0 соединен с вторым выходом определител  знака и входом разрешени  блока задержки , вход установки Соединен с первым выходом формировател  импульса начальной установки, а выход - с третьим входом вы5 числител  кода и информационным входом счетчика периодов, тракт приведени  выполнен со смесителем на выходе, к гетеродинному входу которого подключен выход формировател  опорных частот, первый

0 вход формировател  опорных частот соединен с выходом счетчика цикла, а второй вход  вл етс  входом колебани  опорной частоты , выход смесител  соединен с входом синхронизации распределител  импульсов и в

5 устройство введен преобразователь частоты , вход которого  вл етс  входом колебани  опорной частоты, а выход соединен со счетным входом счетчика периодов, второй выход распределител  импульсов соединен

0 с вторым входом определител  знака, формирователь импульсов начальной установки и блок задержки снабжены тактовыми входами дл  подачи тактовых импульсов.

На чертеже приведена структурна  схе5 ма предлагаемого устройства предварительного приведени  частоты подстраиваемого генератора

Устройство содержит последовательно включенные формирователь 1 импульса на0 чальной установки, вычислитель 2 кода, цифроаналоговый преобразователь 3, выходной подстраиваемый генератор 4, тракт 5 приведени , выполненный со смесителем б, последовательно соединенные блок 7 за5 держки, распределитель 8 импульсов, счетчик 9 периодов и определитель 10 знака, подключенный первым выходом к второму входу вычислител  кода 2, счетчик 11 циклов , соединенный счетным входом с вторым выходом определител  10 знака и входом

разрешени  блока 7 задержки, а также преобразователь 12 частоты и формирователь 13 опорных частот

Блок 7 задержки подключен сигнальном входом к второму выходу формировател  1 импульса начальной установки счетчик 11 циклов соединен входом установки с первым выходом формировател  1 импульса начальной установки, а выходом с третьим входом вычислител  2 кода и информационным входом счетчика 9 периодов

Смеситель 6 подключен гетеродинным входом к выходу формировател  13 опорных частот, а выходом к входу синхронизации распределител  8 импульсов Формирователь 13 опорных частот первым входом соединен с выходом счетчика 11 цикла, а второй его вход  вл етс  входом колебани  опорной частоты

Преобразователь 12 частоты соединен выходом со счетным входом счетчика 9 периодов , а вход его  вл етс  входом колебани  опорной частоты Распределитель 8 импульсов соединен вторым выходом с вторым входом определител  10 знака Формирователь 1 импульсов начальной установки и блок 7 задержки снабжены тактовыми входами дл  подачи тактовых импульсов.

Формирователь 1 импульса начальной установки может быть выполнен на D-триг- гере (564ТМ2), на установочный вход которого подан импульс запуска, а на С-вход - колебание тактовой частоты

Вычислитель кода 2 может быть выполнен по схеме накапливани  сумматора с помощью сумматоров 564ИМ1 и регистров 564ИР9 дл  запоминани  результата вычислений Цифроаналоговый преобразователь 3 можно выполнить на микросхемах 572 ПА1А и 544УД1 А. Блок 7 задержки может быть на счетчике 564ИЕ10, на С-вход которого подано колебание тактовой частоты

Распределитель импульсов может быть выполнен на триггерах (533ТВ6), на R-вход которых подан сигнал с устройства задержки , а на С-вход - импульсное колебание со смесител 

Счетчик 9 периодов может быть выполнен с помощью счетчика 533ИЕ7, на С-вход которого подано импульсное колебание эталонной частоты, на D-входы - двоичный код со счетчика циклов, а на V-вход - выходной сигнал формировател  импульса запуска.

Определитель 10 знака может быть выполнен на IK - триггерах (533ТВ6) и логических элементах (533ЛАЗ).

Счетчик 11 циклов может быть выполнен на счетчике 533ИЕ7.

Предварительное приведение частоты осуществл етс  устройством отдельными

циклами Перед первым циклом работы устройства по сигналу запуска, полученному извне при помощи формировател  1 импульса начальной установки 1, осуществл етс  начальна  установка, в результате которой с вычислител  2 кода поступает код пробного воздействи , соответствующий среднему значению всей области возможных значений воздействи .

Цифроаналоговый преобразователь 3 преобразует полученный код в напр жение, под вли нием которого выходной подстраиваемый генератор 4 измен ет частоту выходного колебани  После задержки на

перестройку генератора, отсчитываемой блоком 7 задержки, распределитель импульсов включает счетчик 9 периодов, на вход которого поступают импульсы эталонного колебани  с выхода преобразовател 

12 частоты Определитель 10 знака через врем , равное одному периоду колебани  с выхода смесител  6, после начала работы счетчика 0 периодов производит сравнение частот. В результате сравнени  на вычислитель 2 кода подаетс  сигнал Больше или Меньше, свидетельствующий о знаке расхождени  частот или сигнал Не знаю, указывающий на то, что расхождени  частот меньше допустимой ошибки сравнени  дл 

данного цикла В зависимости от результата различени  знака, как и в прототипе, происходит соответствующее изменение воздействи  на выходной подстраиваемый генератор Сигнал об окончании работы определител  10 знака фиксируетс  счетчиком 11 циклов, который управл ет коэффициентом пересчета в счетчике 9 периодов и переключает выходные частоты формировател  13 опорных частот таким образом, чтобы

значение выходной частоты смесител  б удовлетворено условию (7)

FCM V Af доп Тэт

50

При этом коэффициент пересчета i счетчика 9 периодов в каждом цикле определ етс  из

УСЛОВИЯ Тем Тэт I

Тэт I vT

эт

I

Af доп 1

Т эт Af доп

Длительность различени  знака в цикле в этом случае равна периоду вводного колебани  смесител  б

tp3 v.

эт

ж

доп

При расчете длительности цикла необходимо учесть, что начало процесса различени  знака должно совпадать с фронтом сравниваемого колебани , а следовательно, длительность каждого цикла увеличиваетс  на величину ТСм

t4 2 У/Тэт

ДГ

доп

Погрешность по частоте как и в прототипе от цикла к циклу уменьшаетс  в два раза и минимальна на последнем цикле, следовательно , длительность n-го цикла

V.

эт

N -г

(8)

Af

доп

Общую длительность поиска, равную сумме длительностей всех циклов, можно определить , использу  формулу дл  суммы геометрической прогрессии

V Тэт

-Ж

О)

доп

Рассчитаем длительность предварительного приведени  частоты по предлагаемому способу дл  тех же данных, что и в рассмотренном выше случае. Эталонную частоту выберем равной 25 МГц, что соответствует максимальной рабочей частоте счетчиком ТТЛ-логики. Тогда Тэт 40 не

Тп 6,8 V ТW

доп

6,8 V 10нс

бмкс.

0

5

0

5

0

5

0

5

БОкГц

Claims (1)

1. Длительность предварительного приведени  уменьшаетс  в несколько раз. Формула изобретени  Устройство предварительного приведени  частоты подстраиваемого генератора, содержащее последовательно соединенные формирователь импульса начальной установки , вычислитель кода, цифроэналоговый преобразователь, выходной подстраиваемый генератор и тракт приведени , последовательно соединенные блок задержки, сигнальный вход которого подключен к второму выходу формировател  импульса начальной установки, распределитель импульсов, счетчик периодов и определитель знака, первый выход которого подключен к второму входу вычислител  кода, счетчик циклов, счетный вход которого соединен с вторым выходом определител  знака и входом разрешени  блока задержки, вход установки соединен с первым выходом формировател  импульса начальной установки , а выход-стретьим входом вычислител  кода и информационным входом счетчика периодов, о т л и ч а ю щ е ё с   тем, что, с целью сокращени  времени на предварительное приведение частоты, тракт приведени  выполнен со смесителем на выходе , к гетеродинному входу которого подключен выход формировател  опорных частоты, первый вход формировател  опорных частот соединен с выходом счетчика цикла, а второй вход  вл етс  входом колебани  опорной частоты, выход смесител  соединен с входом синхронизации распределител  импульсов и в устройство введен преобразователь частоты, вход которого  вл етс  входом колебани  опорной частоты, а выход соединен со счетным входом счетчика периодов, второй выход распределител  импульсов соединен с вторым входом определител  знака, формирователь импульсов начальной установки и блок задержки снабжены тактовыми входами дл  подачи тактовых импульсов.