Поисковая система фазовой автоподстройки частоты Советский патент 1986 года по МПК H03L7/12 

П

фиг.1

Из.обпетение относится к радиотехнике и может быть использовано для синхронизации частоты диапазонных генераторов через кольцо фазовой автоподстройки, в частности диапазонных генераторов синтезаторов частоты.

Цель изобретения - повьшение быст- род ствия, и упрощение системы. На фиг. 1: представлена структурная электрическая схема поисковой сис-tO нелинейного инерционного преобразова- темы фазовой автоподстройки частоты теля, выполненный на -транзисторе 41, (ПСФАЛЧ); на фиг. 2 - пример конкретбазовых резисторах 42 и 43, нагрузочном резисторе 44, содержит также входную шину 45; сумматор, содержащий

,ного выполнения петли малой, скорости, поиска ПСФАПЧ.

ПСФАПЧ (фиг. 1) содержит фазовое кольцо (петля малой скорости поиска), состоящее из управляемого генератора 1, первого фазового детектора 2, первого фильтра 3 нижних частот и генератора 4 пилообразного напряжения, при этом второй вход первого

20 хода пилы на транзисторах 51 - 54 резисторах 55 - 57 и делителе на ре- зисторах 58 и 59, -выходную шину 60. Токозадающий 61 и эмиттерный 62 . резисторы включенные в цепи парных

фазового детектора 2 подключен к шине 5 напряжения опорной частоты ,цепь из последовательно соединенных фйзо- вращателя 6, второго фазового детек- 25 транзистйров первою фазового детек- трра 7, второй вход которого соеди- тора с диффренциальным выходом ней с шиной 5 напряжения опорной час- (фиг. 2).

.тоты, второго фильтра 8 нижних частот, нелинейного инерционного преобразователя 9 и сумматора 10, вы- ход которого подключен к второму входу генератора 4 пилообразного напряжения, а другой вход сумматора 10 подключен к второму выходу первого фазового детектора 2. Выходной сигнал снимается с выходной шины 11,подключенной, например,к выходу управляемого генератора 1.

НелинейньШ инерционный преобразователь 9 выдает на своем выходе нап- 30 ряжение в случае, когда на входе отсутствует любое напряжение,. и наоборот выходное напряжение равно нулю, когда на входе присутствует пере менное напряжение или заданной поляр ности постоянное напряжение с величи нами, превьшгающими определенный поро говый уровень. Нелинейный инерционный преобразователь 9 обладает инерционным свойством, в силу которого на выходе удерживается некоторое вре мя нулевое напряжение после падения входного напряжения, в частном случа нелинейный инерционный преобразователь 9 может содержать амплитудный

40

Петля малой скорости поиска (фиг. 2) ПСФАПЧ содержит генератор 12 опорной частоты, первый фазовый детектор, выполненный с дифференциаль- ным выходом, который содержит парные

транзисторы 13-15, которые с наг- детектор и инвертор рузочными резисторами 16 и 17 и гене- ратором 12 опорной частоты по питанию включены последовательно; базовые резисторы 18 и 19 с делителями 20

и 21 напряжения и базовые резисторы

„„ „,,о/ ;,г ряжения частота управляемого гене22 и 23 с делителями 24 и 25 напряже- 50 .

„, „, ратора 1 сканирует от своих больших ния, резисторы 26 и 27 для формирования средней точки в выходном напряжении; разделительные конденсаторы

ПСФАПЧ .работает следзНощим образом. С начального момента прямого хода падающего пилообразного на пряже- ния генератора 4 пилообразного нап28 - 31, конденсатор 32 для развязки цепей питания между генератором 12 опорной частоты и первым фазовым детектором с дифференциальным выходом; общую (землянуж) шину 33 шину 34

55

ратора 1 сканирует

-значений к меньшим. .На выходе второ- .го фазового детектора 7 величина частоты переменного напряжения, равная разности частоты управляемого генератора 1 и опорной частоты,подаваемой от шины 5 напряжения опорной частоты,превьш1ает граничную частоту второго фильтра 8 нижних частот и вы

питания входную шину 35, на которую подается напряжение переменной часто.ты. от управляемого генератора j первый фильтр нижних частот, выполнен- ный в виде интегрирующей цепочки RC - конденсатор 36, резисторы 37 и 38,

частотная характеристика которого формируется с учетом конденсаторов 39 и 40J инвертор, входящий в состав

нелинейного инерционного преобразова- теля, выполненный на -транзисторе 41,

нелинейного инерционного преобразова- теля, выполненный на -транзисторе 41,

базовых резисторах 42 и 43, нагрузочном резисторе 44, содержит также входную шину 45; сумматор, содержащий

диод 46, резистор 47 генератор пилообразного напряжения, содержащий дифференциальный усилитель 48, частото- задающие элементы 49 и 30, электронный ключ для формирования обратного

хода пилы на транзисторах 51 - 54, резисторах 55 - 57 и делителе на ре- зисторах 58 и 59, -выходную шину 60. Токозадающий 61 и эмиттерный 62 резисторы включенные в цепи парных

транзистйров первою фазового детек- тора с диффренциальным выходом (фиг. 2).

НелинейньШ инерционный преобразователь 9 выдает на своем выходе нап- ряжение в случае, когда на входе отсутствует любое напряжение,. и наоборот выходное напряжение равно нулю, когда на входе присутствует переменное напряжение или заданной полярности постоянное напряжение с величинами, превьшгающими определенный пороговый уровень. Нелинейный инерционный преобразователь 9 обладает инерционным свойством, в силу которого на выходе удерживается некоторое время нулевое напряжение после падения входного напряжения, в частном случае нелинейный инерционный преобразователь 9 может содержать амплитудный

детектор и инвертор

детектор и инвертор

ПСФАПЧ .работает следзНощим образом. С начального момента прямого хода падающего пилообразного на пряже- ния генератора 4 пилообразного нап50 .

ратора 1 сканирует от своих больших

55

ратора 1 сканирует

-значений к меньшим. .На выходе второ- .го фазового детектора 7 величина частоты переменного напряжения, равная разности частоты управляемого генератора 1 и опорной частоты,подаваемой от шины 5 напряжения опорной частоты,превьш1ает граничную частоту второго фильтра 8 нижних частот и выходное напряжение последнего равно нулю, а напряжение нелинейного инбрционного преобразователя 9 равно максимальному значению. Это максимальное напряжение,приложенное через сумматор 10 к второму входу генератора 4 пилообразного напряжени1я,создает также максимальное входное дифференциальное напряжение, которое вызывает максимальную крутизну наклона пилообразного напряжения, следовательно, максимальную скорость сканирования частоты управляемйго генератора 1.

В момент времени, когда на выходе второго фазового детектора 7 величи- на частоты переменного напряжения сравнивается с граничной частотой второго фильтра 8 нижних частот,на входе нелинейного инерционного преобразователя 9 появляется перемен- ное напряжение. Величина граничной частоты второго фильтра 8 нижних частот выбирается несколько больше полосы захвата фазового кольца.Благодаря функциональным свойствам нели- нейного инерционного преобразователя 9 на его выходе напряжение падает до нуля, следовательно, входное дифференциальное напряжение (постоянная составляющая генератора 4. пилообраз-, ного напряжения) также падает до нуля,а крут-гзна наклона пилообразного напряжения - до минимального необходимого значения, но не до нуля, скорость сканирования частоты управляемого генератора 1 - от своего максимального до минимального значения, величина которого выбирается менее критического значения. При переменное напряжение, поступающее с второго выхода первого фазового детек- тора 2 через сумматор 10 на второй вход генератора 4 пилообразного напряжения, на последний не оказывает влияния, так как постоянная времени интегратора, который содержится в генераторе 4 пилообразного напряжения, превьшает период переменного входного напряжения,величина частоты которого также равна разности частоты управляемого генератора 1 и опор- ной частоты.

Переменное напряжение, поступающее :с первого выхода первого фазового детектора 2 через первый фильтр 3 ; нижних частот на первый вход генератора 4 пилообразного напряжения,имеет уровень, определяемый частотной

характеристикой первого фильтра 3 нижних частот.Несмотря на наличие на входе генератора 4 пилообразного напряжения переменного напряжения выходное пилообразное напряжение последнего продолжает падать (при этом на него накладывается ослабленное первым фильтром 3 нижних частот переменное напряжение первого фазового детектора 2), что обеспечивает дальнейшее сканирование частоты управляемого генератора 1.

Как только частота управляемого генератора 1 войдет в полосу захвата, происходит захват фазового -кольца. После окончания переходного процесса дифференциальное п&стоянное входное напряжение, генератора 4.пилообразного найряжения приблизительно равно дифференциальному выходному напряжению первого фазового детектора 2 и по величине (с учетом знака) менее порогового входного напряжения генератора 4 пилообразного напряжения, но значительно более минимального значения выходного напряжения первого фазового детекторА 2. Это соответствует фазовому сдвигу между напряжением управляемого генератора 1 и напряжением опорной частоты, приблизительно равного 90 , знак зависит от характеристики управляемого генератора 1, а абсолютное значение напряжения на выходе второго фазового детектора 7 приблизительно равно его максимальному значению, это состояние соответствует фазовому сдвигу между напряжением управляемого генератора 1 и напряжением опорной частоты, равным О или ТЗО. Разность фазовых сдвигов напряжения управляемого генератора 1 приблизительно равна +90 и обеспечивается фазовращателем 6. Нелинейный инерционный преобразователь 9 под воздействием выходного напряжения второго фазового детектора 7 продолжает обеспечивать выходное напряжение,равным нулю, чем обеспечивается режим сопровождения ПСФАПЧ,формула изобретения

Поисковая система фазовой автоподстройки частоты, содержащая последовательно соединенные управляемый генератор, первый фазовый детектор,второй вход которого соединен с шиной

51

напряжения опорной частоты, и первьтй фильтр нижних частот, а также последовательно соединенные фaзoгJpaщaтeль вход которого подключен к выходу управляемого генератора, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с шиной напряжения опорной частоты, второй фильтр нижних частот и нелинейный инерционный преобразо- .ватель, сумматор и генератор пилообразного напряжения, о т л и ч а- ю щ а я с я тем, что, с целью повы562006

шения быстродействия и упрощения,выход первого фильтра нижних частот- подключен к первому входу генератора пилообразного напряжения, второй „ вход которого соединен с выходом матора, а выход - с входом управляемого генератора, при этом второй выход первого фазового детектора подключен к первому входу сумматора, 10 второй вход которого подключен к выходу нелинейного инерционного преобразователя.

Изобретение позволяет повысить быстродействие и упростить устройство поиска системы фазовой автоподстройки частоты диапазонных генераторов-синтезаторов частоты.Это достигается путем повышения скорости сканирования управляемого генератора за счет изменения крутизны изменения выходного напряжения генератора пилообразного напряжения, а также выполнением устройства с двумя петлями управления. Поисковая система фазовой автоподстройки частоты содержит последовательно соединенные управляемый генератор 1, первый фазовый детектор 2, второй вход которого соединен с шиной 5 напряжения опорной частоты, первый фильтр 3 нижних частот, генератор 4 пилообразного напряжения, выход которого соединен с входом управляемого генератора, 1, и с оединенную с выходом управляемого генератора 1 цепь, состоящую из последовательно включенных фазовращателя 6, второго фазового детектора 7, второй вход которого соединен с шиной 5 напряжения опорной частоты, второго фильтра 8 нижних частот, нелинейного инерционного преобразователя 9 и сумматора 10, другой вход которого соединен с другим выходом первого фазового детектора 2, а выход - с другим входом генератора 4 пилообразного напряжения. 2 ил. § (Л т

Редактор И.Шулла

Составитель Б.Ефанов

Техред А.Кравчук Корректор М.Пожо

Заказ 4836/57 Тираж 816 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

™ ™ ™

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4