Устройство фазовой автоподстройки частоты Советский патент 1984 года по МПК H03L7/00 

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано при поверке фазоизмерительных устройств. Известно устройство фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), содер жащее опорный генератор, выход кото рого подключен к одному входу фазов го детектора последовательно соединенного с подстраиваемым генератором и аттенюаторомрЗ. Однако это устройство ненадежна в работе, особенно в широком диапаз не частот. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство фазовой автоподстройки час тоты, содержащее последовательно со диненные опорный генератор, первый строб-преобразователь, первый усилитель, первый фазовьй детектор, строб-генератор, второй строб-преобразователь, второй усилитель и второй фазовый детектор, при этом другой вход первого строб-преобразо вателя подключен к выходу строб-генератора, а другой вход второго строб-преобразователя подключен к выходу подстраиваемого генератора через аттенюатор, а между выходо строб-генератора и вторыми входами первого и второго фазовых детекторов включен делитель частотыС2. Однако известное устройство не о ладает достаточной точностью при ра ширении диапазона рабочих частот. Это объясняется тем, что система ФАПЧ работает в режиме умножения частоты опорного генератора, а при большой кратности умножения возможны перескоки частоты перестраиваемо го генератора на один или несколько дискретов, равных частоте строб-ген ратора. Цель изобретения - повышение точ ности при расширении диапазона частот. Поставленная цель достигается тем что в устройстве фазовой автоподстройки частоты, содержащем последовательно соединенные опорный генератор, первьш строб-преобразователь, первый усилитель, первый фазовый детектор, строб-генератор, второй строб-преобразователь, второй усилитель и второй фазовый детектор, при этом другой вход первого строб-преобразователя подключен к выходу строб-генератора, другой вход второГО строб-преобразователя подключен к выходу перестраиваемого генератора через аттенюатор, между выходом строб-генератора и вторыми входами первого и второго фазовых детекторов включен делитель частоты, между выходом второго фазового детектора и управляющим входом перестраиваемого генератора включены последовательно интегратор и сумматор, к выходам перестраиваемого и опорного генераторов подключен дополнительный фазовьй детектор, выход которого подключен к другому входу сумматора. На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства фазовой автоподстройки частоты. Устройство фазовой автоподстройки частоты содержит опорный генератор 1, первый строб-преобразователь 2, второй строб-преобразователь 3, строб-генератор 4, делитель j частоты, первый усилитель 6, первый фазовый детектор 7, второй усилитель 8, второй фазовьй детектор 9, интегратор 10, сумматор 11, дополнительный фазовый детектор 12, перестраиваемьй генератор 13 и аттенюатор 14. Устройство фазовой автоподстройки частоты работает следующим образом. Первый строб-преобразователь 2, первьй усилитель 6, первьй фазовый детектор 7 и строб-генератор 4 образуют первое кольцо ФАПЧ. На вход первого ,роб-преобразователя 2 поступает последовательность строб-импульсов с выхода строб-генератора 4 с периодом следования, равным . На сигнальньй вход первого строб-преобразователя 2 поступает гармоническое напряжение с выхода опорного генератора 1. Ux Um5in(2}rikt p), fc. частота опорного генератора; . ф - фазовьй сдвиг моментов перехода сигнала U/i через нуль относительно моментов появления строб-импульсов . Меяоду частотами 1 и частотой строб-генератора должно выполняться соотношение (4)4 где К. 1,2,3.. . Напряжение на выходе первого стро преобразователя 2 равно U2i 2uX-iTs vif Uo , а) где К2 коэффициент передачи первого строб-преобразователя 2, п - порядковый.номер стробимпульса;Uo - величина напряжения на вы ходе первого строб-преобразователя 2 при напряжении на его входе U 0. Первый усилитель 6 усиливает импульсньш сигнал U , одновременно отфильтровывая постоянную составляющую Uo .На один вход первого фазо вого детектора 7поступает сигнал с выхода первого усилителя 6, а на вто рой вход - последовательность стробимпульсов, частота следования которых делителем 5 частоты уменьшается два раза. Первый фазовьй детектор 7 работает в режиме фазочувствителького выпрямления, поэтому напряжение на его выходе равно . 5) где ki и KT - коэффициент передачи jпервого усилителя 6 первого фазового дет тора 7. Напряжение д, поступает на управ ляющий вход строб-генератора 4, регу лируя частоту последнего до выполнения условия (1), Второе кольцо ФАПЧ, включающее в себя второй строб-преобразователь второй усилитель 8, второй фазовый детектор 9, интегратор 10, сумматор 11, перестраиваемый генератор 13 и аттенюатор 14 работает аналогично первому кольцу. Однако если в первом кольце строб генератор 4 подстраивается по гармоническому сигналу от опорного генератора 1, то во втором - регулирующее напряжение с выхода второго фазо вого детектора 9 поступает через интегратор 10 и сумматор 11 на управляющий вход перестраиваемого ген ратора 13, подстраивая частоту последнего до выполнения условия(1). Гармонический сигнал перестраиваемого генератора 13, ослабленньй аттенюатором 14 на требуемую величину, поступает на сигнальный вход второго строб-преобразователя 3, на другой вход которого поступает последовательность строб-импульсов с выхода строб-генератора 4. На выходе второго строб-преобразователя 3 амплитуда последовательности импульсов пропорционлльна угловому рассогласованию моментов появления строб-импульсов с выхода строб-генератора 4.и моментов - переходов через нуль гармонического сигнала с выхода аттенюатора 14. При совпадении моментов появления строб-импульсов и переходов через нуль гармонического сигнала Ф Оi амплитуда импульсов на выходе второ-го строб-преобразователя 3 равна нулю независимо ни от амплитуды гармонического сигнала, ни от дрейфа нуля второго строб-преобразователя 3 и дрейфа усиления второго усилителя 8. Все это обеспечивает формирование синфазных сигналов на входе устройства независимо от соотношения амплитуд сигналов при фиксированной частоте опорного генератора 1 и позво ляет получить малый уровень изменения фазы выходного сигнала при изменении его амлпитуды. i Третье дополнительное кольцо вклю- чает в себя дополнительный фазовый детектор 12, перестраиваемый генератор 13 и сумматор 11 I. представляет собой быстродействующее кольцо ФАПЧ. Так как сигналы с выхода перестраиваемого генератора 13 и опорного генератора 1 непрерывные армонические, то для разделения Действия третьего и второго колец ФАПЧ введен интегратор 10 подключенный к выходу второго фазового детектора 9, выходной сигнал которого поступает на сумматор 11, не ухудшающий быстродействия устройства. Вновь введенные элементы в устройство позволяют осуществить подстройку частоты перестраиваемого генератора 13 по частоте опорного генератора 1 практически задолго до момента окончания переходных процессов в первом и втором кольцах ФАПЧ, а также уменьшить начальную расстройку частот перестраиваемого генератора 13 и опорного генератора 1 до нуля. Кроме того, быстродействующее кольцо ФАПЧ отрабатывает уход частоты перестраиваемого генератора 13, обусловленный нестабильностью его параS1107294t

метров в моменты времени, когда на Таким образом, в предложенном уствыходе второгостроб-преобразователя ,ройстве полностью исключены пере3 уетаноЬится амплитуда импульсов,скоки частоты во втором кольце ФАПЧ

:равная нулю, т.е. совпадут моментыво всем рабочем диапазоне частот

Доявления строб-импульсов и переходов .5. опорного генератора 1, что существенчерез нуль сигнала с выхода аттенюа-но повышает точность его работы при

.тора 14.расширении диапазона рабочих частот.

УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ, содержащее последовательно соединенные опорный гене-. ратор, первый сtpoб-преобразователь, первый усилитель, первый фазовый детектор, строб-генератор, второй строб-преобразователь, второй усилитель и второй фазовый детектор, при этом другой вход первого строб-преобразователя подключен к выходу стробгенератора, a другой вход второго строб-преобразователя подключен к выходу перестраиваемого генератора через аттенюатор, отличающееся тем, что, с целью повышения . его точности при расширении диапазона рабочих частот, между выходом строб-генератора и вторыми входами первого и второго фазовых детекторов включен делитель частоты, между выходом второго фазового детектора и управляющим входом перестраиваемого генератора включены последовательно интегратор и сумматор, к выходам перестраиваемого и опорного генераторов подключен дополнительно фазовый детектор, выход которого подклю чен к другому входу сумматора.