SU930695A1 - Устройство фазовой автоподстройки частоты - Google Patents

Description

( УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ

Изобретение относитс  к радиотехнике и может использоватьс  в сис темах выделени  опорной или тактовой частоты. Известно устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее соеди ненные в кольцо подстраиваемый генератор , фазовый манипул тор, первый фазовый детектор, другой вход которо го  вл етс  входом- устройства, и фильтр нижних частот, а также включенные последовательно между выходом и управл ющим входом фазового манипу л тора второй фазовый детектор, первый формирователь импульсов в момент перехода напр жени  через нуль, первый элемент И и управитель манипул тором , включенные послёдовательно между другим выходом фазррасщепител  и другим входом управител  манипул тора , третий фазовый детектор, второй формирователь импульсов в моменты перехода напр жени  через нуль и второй элемент И, при этом другие ВХОДЫ второго и третьего фазовых де текторов соединены с входом устройства f, Однако в известном устройстве не использованы все ресурсы расширени  полосы захвата. Цель изобретени  - расширение полосы захвата. Цель достигаетс  тем, что в устройстве фазовой автоподстройки частоты , содержащем соединенные в кольцо подстраиваемый генератор, фазовый манипул тор, первый фазовый детектор, ДРУГОЙ вход которого  вл етс  входом устройства, и фильтр нижних частот, а также включенные последовательно между выходом и управл ющим входом фазового мани.пул тора второй фазовый детектор, первый формирователь импульсов в моменты перехода напр жени  через нуль,, первый элемент И и управитель манипул тором, включенные последовательно между другим выходом 39 Фазорас1иепит.ел  и другим входом упра Е«-1тел  манипул тора, третий фазовый детектор, второй формирователь импульсов в моменты перехода напр жени  через нуль и второй элемент И, при этом другие входы второго и третьего фазовых детекторов соединены с рходом устройства, к выходу первого фазового детектора подключен усилитель-ограничитель , противофазные выходы которого подключены к входам первого и второго элементов И, фазовый манипул тор выполнен с дискретностью установки фазы ± 2Д({, а выход ные сигналы фазорас.щепител  смещены по фазе относительно входного на U + ду; и (- - АУ). 2 2 Кроме того, фазовый манипул тор в полнен в виде последовательно соединенных преобразовател  синусоидально го напр жени  в импульсное, делител  частоты, дешифратора и мультиплексера , входы управлени  которого подклю чены к выходам управител  манипул то ром, выполненного в виде реверсивного счетчика.Кроме того, фазовый мани пул тор выполнен в виде соединенных параллельно синфазного и квадратурно го каналов, причем каждый канал содержит коммутируемый усилитель, вход управлени  которого подключен к выхо ЯУ управител  манипул тором, выполненного из.последовательно соединенных реверсивного счетчика, дешифратора ; преобразовательной матрицы, причем выходы преобразовательной мат рицы  вл ютс  выходами управител  манипул торо, а входы сложени  и вы читани  реверсивного счетчика соединены соответственно с первым и вторым элементами И. На фиг. 1 приведена структурна  электрическа  схема предложенного устройства; на фиг. 2 и 3 структурные электрические схемы фазового манипул тора и управител  манипуЛ то ром; на фиг. k - временные диаграммы по сн ющие работу устройства.. Устройство содержит первый 1 второй 2 и третий 3 фазовые детекторы (ФД), фильтр 4 нижних частот ( ФНЧ), подстраиваемый генератор (ПГ) физовый манипул тор 6, усилитель-огр ничитель 7, фазорасщепитель, образованный двум  фазовращател ми 8 и 9, первый формирователь 10 импульсов в моменты перехода напр жени  через нуль (ФИПИ), первый элемент И 11, второй ОИПН 12, второй элемент И 13, 4 управитель U манипул тором (УМ), кроме того фазовый манипул тор 6 ( фиг. 2) состоит из преобразовател  15 синусоидального напр жени  в импульсное , делител  16 частоты, дешифратора 1 7 и мультиплексера 18, а фазовый манипул тор 6, имеющий вход 19 (фиг. 3), состоит из фазовращател  20, коммутируемых усилителей (КУ) 21 и 22 синфаз ного и квадратурного каналов и сумматора 23, УМ Ti (фиг. З) содержит реверсивный счетчик , дешифратор 25 и преобразовательную матричу 26. Работа устройст ра в режиме вхождени  в синхронизм. Пусть расстройка между частотой входного сигнала и частотой ПГ 5 больше нул . Тогда напр жени  биений .на выходах ФД 1-3 соответствуют эпюрам на фиг. а, б, в. Первый ФИПН 10 формирует импульсы в местах перехода чег рез нуль напр жени  с выхода ФД 2 (фиг. ) , а второй ФИПН 12- в местах перехода через нуль напр жени  с выхода ФД 3 (фиг. .) . Эти импульсы проход т соответственно на первые входы первого 11 и второго 13 элементов И. Напр жение с пр мого выхода усилител -ограничител  7 (фиг. вJ отпирает первый элемент И 11, а напр жение с инверсного выхода усилите- л -ограничител  7 запирает второй элеме1гт И 13- В результате на УМ k проход т только импульсы с ФИПН 10. В момент прихода этих импульсоз УМ И формирует команду дл  фазового манипул тора 6 на изменение фазы проход щего через него колебани  ПГ 5 на -2Д.Ср , вследствие чего измен ютс  на ЭТОТ же угол фазы выходных напр жении ФД 1-3. Поэтому на выходе ФД 1 напр жение биений принимает форму, показанную на фиг. а. Под воздействием посто нной составл ющей этого напр жени  происходит зат гивание системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) в синхронизм.: Если частотна  расстройка отрицательна , то предлагаемое устройство работает аналогично описанному выше, Однако теперь фазова  ошибка имеет противоположный знак, поэтому открываетс  второй элемент И 13 в момент прихода на УМ Ik импульсов второго ФИПН 12, фаза манипул тора измен етс  на -ь2Лф. В результате напр жение на выходе ФД 1 соответствует фиг. k 6

по форме, но имеет отрицательную пол рность .

В режиме слежени  напр жение на выходах ФД 2 и.З посто нные, поэтому на выходах ФИПН 10 и 12 нет импульсов , и устройство работает как обычна  схема ФАПЧ,

Очевидно, результирующа  полоса захвата определ етс  величиной посто нной составл ющей напр жени  ФД, т.е. величиной угла манипул ции Дф. ,ПрийЦ) полоса захвата равна полосе удержани . Реальна  минимальнодопустима  величина Д(р определ етс  задержками в элементах устройства относительно наибольшей возможной частоты биений, а также допустимой сложностью УМ и фазового манипул тора 6..

Относительные величины полосы захвата УЗ , равные посто нной составл ющей выходного напр жени  ФД 1, в зависимости от ДЦ), приведены в табл.1.

Таблица 1

Дл  оценки сложности УМ 14 фазо- j вого манипул тора 6 в табл. 1 приведно также необходимое дл  манипул ции фазы число позиций N фазового манипул тора 6.

В тех случа х, когда в качестве ПГ 5 можно применить генератор повышенной частоты, фазовый манипул тор 6 и УМ Ш могут быть выполнены по схеме фиг. 2.

В этой схеме на выходах дешифратора 17 получаютс  сдвинутые импульсы. В мультиплексере 18 в соответствии с кодом р еверсивного счетчика УМ 14 один из этих импульсов подключаетс  к выходу и проходит на ФД 1 и к фазовращател м 8 и 9Каждйму изменению кода реверсивного счетчика УМ 14 на +1 соответствует переключение мультиплексера 18 на импульсы, фаза которых отличаетс  от фазй предыдущих импульсов на -2uCf , а при изменении кода на -1 фаза импульсов на выходе мультиплексера 18 измен етс  на +2йС.

Устройство по схеме фиг. 2 может быть выполнено полностью на интегральных цифровых микросхемах.

Если собственна  частота ПГ 5 примерно равна частоте входного сигнала , УМ 14 и фазовый манипул тор 6 могут быть выполнены по схеме фиг.ЗВ схеме фиг. 3 изменение фазы колебани  ПГ 5 производитс  путем разложени  этого колебани  на квадратурные составл ющие и сложени  их с равным весом. Здесь фазовый манипул тор 6 образован первым и вторым коммутируемыми усилител ми 21 и 22, первый из которых соединен с выходом ПГ 5 непосредственно, а второй через фазовращатель 20 на11/2. Выходы

коммутируемых усилителей 21 и 22 подключены к сумматору 23, выход которого  вл етс  выходом фазового манипул тора 6. УМ 14 представл ет собой последовательно соединенные pe-i

версивный счетчик 24, дешифратор 25 и преобразовательную матрицу 2б.

Сигналы, определ ющие величину коэффициентов усилени  коммутируемых

усилителей 21 и 22, формируютс  преобразовательной матрицей 26 по сигналу с выхода дешифратора 25- Таким образом, фаза сигнала на выходе сумматора 23 определ етс  кодом ревер- .

сивного счетчика 24, а пор док переключени  фазы - направлением счета этого реверсивного счетчика 24.

В табл. 2 в качестве числового примера даны значени  коэффициентов усилени  коммутируемых усилителей 21 .и 22, код реверсивного счетчика 24 и значение фазы колебаний на выходе

сумматора 23 дл  ( 1 2дср1) 30°.

Технико-экономический эффект предложенного устройства определ етс  расширением полосы захвата, что дает

возможность применени  более простых, а следовательно, и более дешевых генераторов частот источников сигнала, а также расширить допустимые пределы допплеровского смещени  частоты в изме .рител х скорости, частоты и т.п. или повысить .помехоустойчивость радиотехнических устройств, в которых примен етс  предлагаемое техническое решение за счет резкого обужени  шумовой полосы ФАПЧ при сохранении заданной полосы захвата. Коэффициенты усилени  1 1 1/2 КУ 21 О 1/2 1 О ЗО 60

Claims (3)

1. Формула изобретени  . 1. Устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо подстраиваемый генератор , фазовый манипул тор, первый фазовый детектор, другой вход которого  вл етс  входом устройства, и фильтр нижних частот, а также включенные последовательно между выходом к управ-л ющим входом фазового манипул тора второй фазовый детектор, первый формирователь импульсов в моменты перехода напр жени  через нуль, первый элемент И и управитель манипул тором, включенные последовательно между другим выходом фазорасщепител  и другим входом управител  манипул тора, третий фазовый детектор, второй формирователь импульсов в моменты перехода напр жени  через нуль и второй элемент И, при этом другие входы второго и третьего фазовых детекторов соединены с входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью расширени  полосы захвата, к выходу первого фазового детектора подключен усилитель-ограничитель, прогивофазные вь1ходы которого подключены к входам первого и второго элементов И, фазовый манипул тор выполнен с дискретностью установки -фазы ± 2дЧ, а выходные сигналы фазорасщепител  смещены по фазе относительно входного

   1 йСр1и(,)., на
2. 2,Устройство по п. 1, о т л и чающеес  тем, что фазовый ма .нипул тор выполнен в виде последовательно соединенных преобразовател  синусоидального-напр жени  в импульсное , делител  частоты, дешифратора и мультиплексера, входы управлени  коjToporo ;подключены к выходам управите эт  манипул тором, выполненного в виде реверсивного счетчика.
3. 3.Устройство по п. 1, о т л и чающеес  тем, что фазовый манипул тор выполнен.в виде соединенных параллельно синфазного и квадратурного каналов, причем каждый канал содержит коммутируемый усилитель, вход управлени  которого подключен

   к выходу управител  манипул тором, выполненного из последовательно соединенных реверсивного счетчика, дешифратора и преобразовательной матрицы , причем выходы преобразовательной матрицы  вл ютс  выходами управител  манипул тором, а входы сложени  и вычитани  реверсивного счетчика соединены соответственно с первым и вторым элементами И.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1. Авторское свидетельство СССР по за вке fP 2755613/09, кл. Н 03 В 3/04, 20.04.79. О -1/2 -1 -1 -1 -1/2 О 1/2 1 1 1 1/2 О -1/2-1 -1 -1-1/2 90° 120° 150° 180° 210° 240° 270°300° ЗЗО

   Фиг.Е

   и,

   10

   Фи.З

   ,