Синтезатор тактовой частоты Советский патент 1985 года по МПК H04L7/02 

Изобретение относится к связи и может быть использовано при построении опорных эталонньк генераторов для узлов и станций синхронной цифро. вой сети связи, а также в других областях техники, например, для измерений, в которых необходимо иметь прецезионный источник колебаний с частотой, большей частоты опорного генератора колебаний, с возможностью регулировки фазы выходного сигнала дискретами меньшими, чём его период.

Цель изобретения - расширение диапазона плавного изменения фазы выходного сигнала в соответствии с изменениями фазы входного сигнала.

. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема синтезатора тактовой частоты для синхронной цифровой сети связи; на фиг. 2 и 3 вариант реализации дешифратора состония реверсивного счетчика и временные диафрагммы его работы.

Синтезатор тактовой частоты содержит генератор опорной.частоты 1,. управляемый фазовращатель 2, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3, блок добавления и исключения импульсов СДИИ) 4, дешифратор состояния 5 реверсивного счетчика, реверсивный счетчик 6, первый и второй делители частоты (ДЧ) 7 и 8, фазовый детектор 9, фильтр нижних частот (ФНЧ) 10 блок усреднения 11, перестраиваемый генератор 12 и дополнительньй фазовый детектор 13, а дешифратор состояния 5 реверсивного счетчика содержит элементы И-НЕ 14, 15, 16 и 17, элементы НЕ 18,- 18j, , формирователи импульсов 19 и 20 по положительному фронту и формирователи импульсов 21 и 22 по отрицательному фронту.

Синтезатор тактовой частоты работает следующим образом..

Частота выходного сигнала связана с частотой генератора опорной частоты PQJ, следующим соотношением:

Аг вык°Д оп5

где J},, 2 коэффициенты деления соответственно первого и второго делителей частоты 7 и 8.

В дополнительном фазовом детекторе 13 фаза выходного сигнала сравнивается с фазой входного сигнала. Сигнал рассогласования в виде импульсов

присутствующих в зависимости от знака рассогласования на первом или втором вьгходах дополнительного фазового детектора 13, усредняется в блоке усреднения 11, который вьпюлнен в виде реверсивного счетчика, емкость которого зависит от постоянной времени петли фазовой автоподстройки (ФАЛ),. состоящей из первого и второго делителей частоты 7 и 8, фазового детектора 9, фНЧ 10 и перестраиваемого генератора 12. Чем больше постоянная времени петли ФАЛ, тем больше должна быть емкость реверсивного счетчика.

Усредненный сигнал рассогласования в виде импульсов поступает в зависимости от знака рассогласования на первый или второй входы реверсивного счетчика 6, казкдый импульс добавляет вычитает единицу из числа, записанного в реверсивный счетчик 6. В результате напряжения на выходе ЦАП 3 изменяется на величину, равнуюУ /2 , . где и цо(п размах напряжения на выходе ЦАП 3, емкость реверсивного счетчика 6. Напряжение с выхода ЦАП 3 поступает на вход управляемого фазовращателя 2, который меняет фазу

синусоидального напряжения частотой

0 5 мГц,поступающего с выхода генератора опорной частоты 1 в пределах от О до 2ft ,порциями ,равными 2 0/2.Таким образом, фаза синусоидального сигнала на выходе управляемого фазовращателя 2 зависит от величины выходного напряжения ЦАП 3. Обязательно возникает такое состояние, когда реверсивный счетчик 6 переполняется или опустошается, т.е. переходит либо в состояние 11... 1 , либо в состояние 00...0. Допустим, для определенности, что реверсивный счетчик 6 находится в состоянии 11... 1. Следующий импульс добавления на входе ре5 версивиого счетчкка .6 переводит его в состояние 00...0. Это вызывает изменение напряжения на выходе ЦАП 3

и

на величину

и, следовательно.

Ц01П

приводит к скачку фазы сигнала на 0 выходе управляемого фазовращателя 2 на 2 и, если не принять специальных мер, к изменению фазы выходного сигнала на величину

Дг р..

-7 11.

5.

Дешифратор состояния 5 реверсивного счетчика служит для формирования команды добавления импульса в после3довательность импульсов с частотой следования 5 мГц, формируемых из синусоидального сигнала в блоке добавления и исключения импульсов 4, при переходе реверсивного счетчика из состояния 00.,,О в состояние 11, , , 1 , и для формирования команды исключения импульса из последовател ности импульсов с частотой следования 5 мГц при переходе реверсивного счетчика 6 из состояния 11 ,,, 1 в со тояние 00,,,О, При этом состоянию реверсивного счетчика 00,.,О должна соответствовать фаза на выходе управляемого фазовращателя 2 по отношению к его входу, равная нулю, а состоянию 11., ,1, равная 21 . Благод ря этому фаза сигнала на выходе бло ка добавления и исключения импульсо 4 может неограниченно изменяться ка в сторону увеличения, так и в сторо ну уменьшения порциями, равными . 2и /2, Изменение фазы опорного сиг нала на входе петли ФАЛ вызывает переходной процесс установления новой фазы сигнала на выходе перестра ваемого генератора, в результате, фаза выходного сигнала плавно изменяется. Величина этого изменения равна Д А,-2 если состояние реверсивного счетчика 6 изменилось на +1, Переход реверсивного счетчика 6 состояние 11,,,1 вызывает ;появлени О .на выходе первого элемента И-НЕ 1 .с N входами (фиг. За), а переход в состояние 00..,0 - появление О на выходе второго элемента И-НЕ 15 с N входами (фиг, Зб), Переход реверсивного счетчика 6 из состояния 11,.,1 в состояние 00...О вызывает появление импульса на выходе первого формирователя импульсов 19 положительному фронту (фиг. Зв) и импульса на выходе второго формирователя импульсов 22 по отрицательно му фронту (фиг. Зе). Эти импульсы п лучаются из положительного фронта сигнала (фиг. За) и отрицательного фронта сигнала (фиг, Зб) соответственно. В результате на выходе перво го (двувходового) элемента И-НЕ 16 появляется импульс (фиг. Зж), который пох:тупает на первый вход блока добавления и исключения импульсов 4 и служит командой, по которой из последовательности импульсов с частотой следования 5 мГц исключается 66« один импульс Переход реверсивного счетчика 6 из состояния 00...О в состояние 1 1... 1 вызывает появление импульса на выходе первого формирователя импульсов 21 по отрицательному фронту (фиг. Зг) и импульса на выходе второго формирователя импульсов 20 по положительному фронту (фиг.Зд). Эти импульсы получаются из отрицательного фронта сигнала (фиг. За) и положительного фронта сигнала (фиг. Зб) соответственно. В результате на выходе второго (двувходового) элемента И-НЕ 17 появляется импульс (фиг. Зи), который поступает на сторой вход блока добавления и исключения импульсов 4 и служит командой, по которой в последовательность импульсов с частотой следования 5 мГц добавляется один импульс. Переход реверсивного счетчика 6 из состояния 11... 1 (00...0) в любое другое, отличное от состояния 00...О (11...1), и наоборот,вызывает появление импульсов на выходе .одного из формирователей импульсов 19, 20, 21 и 22, но на выводах (двувходовых) элементов И-НЕ 16 и 17 команд исключения и добавления не. будет. Использование данного изобретения позволяет просто синхронизировать даже .высокоскоростные цифровые системы передачи согласно, требованиям ЖКТТ. Так, например, четверичная система передачи имеет тактовую частоту 139,264 кГц, Коэффициенты деления первого и второго ДЧ 7 и 8 в этом случае равны 625 и 17408 соответственно. Разрядность ЦАП 3 можно выбрать N 8. Следовательно, один шаг подстройки равен смещению фазы колебания генератора опорной частоты 1 на ACM 200 40 0,Г810 2 256 Т А р - период колебаний генератора опорной частоты 1. Это вызывает такое же смещение фазы выходного колебания перестраиваемого генератора 12. Смещение фазы на It 0,78-10с составляет it ore- oоIT-..- . ° 0.109, где Т„ц - период колебания перестраиваемого генератора, т.е. шаг подстройки меньше 1/9 такта выходного

51195466

колебания. Естественно, используя шаг подстройки будет еще меньше, ЦАП 3 на N 8 д.пя менее скоростных что позволяет выбирать меньшую разсистем передачи (третичной р т.д.), рядность ЦАП 3.

СИНТЕЗАТОР ТАКТОВОЙ ЧАСТО ТЫ, содержащий, генератор опорной ч тоты, последовательно соединенные первый делитель частоты, фазовый детектор, фильтр нижних частот, пе рестраиваемый генератор, выход кот рого является выходом устройства, второй делитель частоты, выход кот рого подключен к другому входу фаз вого детектора, отличающи с я тем, что, с целью расширения диапазона плавного изменения фазы -Н 4 Ь- О выходного с гйала в соответствии с изменениями фазы входного сигнала, введены последовательно соединенные дополнительный фазовый детектор, блок усреднения,реверсивный счетчик дешифратор состояния реверсивного счетчика и блок добавления и исключения импульсов и последовательно соединенные цифроанапоговый преобразователь и управляемый фазовращатель, при этом выход генератора опорной частоты через управляемый фазовращатель подключен к соответствующему входу блока добавления и исключения импульсов, выход которого подключен к входу первого делителя частоты, выходы разрядов реверсивнаго счетчика подключены к соответствутщим входам цифроаналогового преобразователя, а выход перестраиваемого генератора подключен к одному из входов дополнительного фазового детектора, другой вход которого является сигнальным входом устройства. ТЬ-4/Я-47FI