Устройство фазовой автоподстройки частоты Советский патент 1983 года по МПК H03L7/10 

Изобретение относится к радиоте нике и может быть использовано в быстродействующих широкодиапазонны системах синхронизации, синтезаторах частоты, радиоизмерительных устройствах, где требуется установившаяся ся1шбка, по фазе близкая к нулю.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство комбинированной фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо перестраиваемый генератор. Делитель частоты, фазовый детектор первый фильтр нижних частот. Выход которого соединен с первым управляющим входом перестраиваемого генератора, причем на первый вход фазового детектора подается сигнал с выхода делителя частоты, а на второй - с выхода эталонного генератора , а также кангш грубой подстройки частоты перестраиваемого генератора, включающий соединенные последовательно выделитель разностной частоты, на входы которого подаются сигналы с выходов эталонног генератора и делителя частоты, реверсивный счетчик, преобразователь цифра - аналог, второй фильтр нижних частот, выход которого соедине со вторым управляющим входом перестраиваемого генератора .

Недостатком известного устройства является значительное время переходного процесса при перестрой ке генератора по диапазону. Кроме того, остаточная разность.фаз заiвисит от начальных условий, что ог(раничивает применение таких сибтем

Цель изобретения - уменьшение времени переходного процесса при перестройке по диапазону,

.Для достижения указанной цели устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо перестраиваемый генератор, делитель частоты, фазовый де.тектор, первый фильтр низких частот, выход которого соединен с первым управляющим входом перестраиваемого генератора, причем первый вход фазового детектора соединен с выходом делителя частоты, а второй с выходом эталонного генератора, а также канал грубой подстройки частоты перестраиваемого генератора, включающий соединенные последовательно выделитель разностной частоты, входы которого соединены с выходами эталонного генератора и делителя частоты, реверсивный счетчик, преобразователь цифра - аналог второй фильтр низких частот, выход которого соединен с вторым управляющим входом перестраиваемого генератора, введены фазовый компаратор и два элемента ИЛИ, при этом

входы фазового компаратора соединены с выходами эталонного генератора. и делителя частоты, а его выходы подключены к перв.ым входам двух элементов ИЛИ, причем вторые входы 5 элементов ИЛИ соединены с выхрдами выделителя разностной частоты, а выходы элементов ИЛИ соединены с входами реверсивного счетчика. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства фазовой автоподстройки частоты.

Устройство содержит перестраиваемый генератор 1, делитель частоты 2, фазовый детектор 3, эталонный генератор 4, первый фильтр нижних частот 5, выделитель разностной частоты б, реверсивный счетчик 7, преобразователь цифра аналог 8, второй фильтр нижних час,. тот 9, фазовый компаратор 10, элементы ИЛИ 11 и 12.

Устройство работает следующим образом.

Прирасстройках больших полос

5 захвата кольца ФАПЧ на выходе фазо вого детектора 3 имеется переменное напряжение, частота которого равна частоте биений, периодически изменяющее через первый фильтр нижних

Q частот 5 частоту генератора 1 в пределах полосы захвата кольца ФАПЧ. Подстройка частоты перестраиваемого генератора 1 к частоте эталонного генератора 4 осущец ствляется в основном по грубому каналу. Поскольку узлы выделителя разностной частоты 6 и фазового компаратора 10 обычно выполняются в цифровом виде, формирование ИМ пульсов требуемой длительности происходит в узлах выделителя разноцуной частоты б и фазового компаратора 10. Назначение выделителя разностной частоты б и фазового компаратора 10 заключается в изменение кода реверсивного счетчика 7 в зависимости от соотношений между импульсами сигналов с выходов эталонного генератора 4 и делителя частоты 2. На выходе делителя разностной частоты б имеются импульсы . iчастота следования которых определяется разностной частотой между сравниваемыми сигналами. Эти импуль сы изменяют код реверсивного счетс чика 7, проходя через элементы ИЛИ 11 и 12 таким-образом, что частотная расстройка между эталонным генератором и сигналом с выхода делителя частоты 2 уменьшается. Чем ближе частотная расстройка к границе полосы захвата кольца ФАПЧ, тем меньше частота следования импульсов с выхода выделителя разностной частоты б, т.е. меньше корректирующий эффект подстройки со стороны выделителя б, что существенно

затягивает переходной процесс, Следбвательно, чем ближе сравниваемые .частоты друг к другу по абсолютной величине, тем медленнее происходит подстройка по грубому каналу управления с выхода делителя разностной частоты 6.

Введение фазового компаратора 10 позволяет избавиться от этого недостатка. Фазовый компаратор 10 представляет собой схему для;.определения фазовых сдвигов между импульсёMHj следующими с частотой эталонного генератора, и импульсами с выхода де|лителя 2. При положительном фазовом сдвиге V между импульсами на выходе фазового компаратора появляется имдуль с, поступающий на вход реверсивног счётчика 7 Сложение, а при Ч О импульс с выхода фазового компаратора 10 подается на вход реверсивного счетчика 7 Вычитание.

Таким образом, корректирукадие импульсы с выхода фазового компараг тора 10 поступают в реверсивный счетчик 7 с частотой сигнала эталонного генератора 4. Поскольку часто|Та эталонного генератора 4 во много раз больше разностной частоты на выходе выделителя разностной частоты б, при расстройках, близких к полосе кольца ФАПЧ, изменение кода .реверсивного счетчика 7 за счат :работы фазового компаратора происходит значительно быстрее, поэтому основной эффект подстройки осуществляется за счет корректирующих импульсов с выхода фазового компаратора 10. Фазовый компаратор может иметь релейную характеристику. В ряде случаев для устранения движений координат системы ФАПЧ в установившемся режиме за счёт изменения кода реверсивного счетчика 7 характеристика фазового компаратора 10 выбирается с зоной нечувствительности с.

Как только частотная расстройка в результате работы грубого канала управления становится меньше полосы захвата кольца ФАПЧ, происходшт подстройка частоты генератора 1 по точному каналу. В результате частоты, сравниваемые в фазовом де-

5 текторе 3, фазовом компараторе 10, выделителе разностной частоты б становятся равными, причем на выходе выделителя разностной частоты б импульсы отсутствуют.Импульсы с выхода фазового компаратора 10 из«меняют частоту перестраиваемого генератора 1 таким образом, что фазовый сдвиг стремится к нулю. В системе с релейной характеристикой фазового компаратора в установившем5ся режиме фазовая ошибка определяется амплитудой установившихся движений за счет периодического изменения кода реверсивного счетчика. При реализации характеристики фа0зового компаратора с зоной нечувствительности установившаяся фазовая ошибка определяется величиной сЛ. Следовательно, в установившемся режиме рабочая точка находится в

5 середине характеристики фазового детектора, т.е. в середине полосы удержания то.чного канала..управления, а остаточная разность-фаз между сигналами в этом слу.чае близка к нулю, что обеспечивает квазиастати0чёское управление фазой в устройстве.

Преимущества предлагаемого уст- ройства по сравнению с прототипом заключаются/ во-первых, в повыше5нии быстродействия (уменьшении времени переходного процесса), и вовторых, в том, что установившаяся фазовая ошибка близка к нулю, и работа устройства происходит в

0 середине полосы удержания, точного канала управления. Время переходного процесса в устройстве фазовой автоподстройки при применении изобретения может быть уменьшено приб5лизительно в 4-10 раз, а установив шаяся ошибка по фазе близка к нулю.

I

УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ. Содержащее соединенные в кольцо перестраиваемый генератор, делитель частоты, фазовый детектор, первый фильтр низких частот, выход которого соединен с первым управляющим входом перестраиваемого генератора, причем первый вход фазового детектора соединен с выходом делителя частоты, а второй - с вы:ходом эталонного генератора, а также канал грубой подстройки частоты перестраиваемого генератора, включающий соединенные последовательно вьщелитель разностной частоты, входы которого соединены с выходами эталонного генератора и делителя часTOTbi, реверсивный счетчик, преобразователь цифра-аналог, второй фильтр низких частот, выход которого соединен с вторым управляющим входом перестраиваемого генератора, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени переходного процесса при перестройке по диапазону, в него введешь фазовый компаратор и два элемента ИЛИ, при этом входы фазового компаратора соедине ны с выходами эталонного генератора (О и делителя частоты,, а его выходы подключены к первым входам двух элементов ИЛИ, причем вторые входа элементов ИЛИ. соединены с выходами выделителя разностной частоты, а выходы элементов ИЛИ соединены со входами реверсивного счетчика.