Цифровой синтезатор частоты с частотной модуляцией Советский патент 1987 года по МПК H03L7/16 H03C3/10 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве широкодиапазонного гетеродина приемника или возбудителя передатчика с широкополосной частотной модуляцией.

Целью изобретения является уменьшение уровня нелинейных искажений частотно-модулированных выходных колебаний.

На чертеже представлена структурная электрическая схема цифрового синтезатора частоты с частотной модуляцией.

Цифровой синтезатор частоты с частотной модуляцией содержит опорный генератор 1, фазовый модулятор 2, фазовый детектор (ФД) 3, ключ 4, интегрируюший фильтр 5, сумматор 6 напряжений, управляемый генератор 7, делитель 8 частоты с неременным коэффициентом деления (ДЦКД), регулируемый аттенюатор 9, интегратор 10, нервый 11 и второй 12 счетчики импульсов, фазовый компаратор (ФК) 13, элемент И 14, источник 15 напряжения постоянного тока, источник 16 модулируюш,его сигнала, первый 17 и второй 18 управляемые аттенюаторы, датчик 19 кода частоты.

Цифровой синтезатор частоты с частотной модуляцией работает следующим образом.

При установке частоты код с выхода датчика 19 кода устанавливает коэффициент деления ДГЩД 8 прямо пропорциональным выходной частоте, а коэффициент передачи первого управляемого аттенюатора 17 - обратно пропорциональным выходной частоте. При этом первый счетчик 11 устанавливается в нулевое состояние и на его прямом выходе появляется уровень «Лог. О и цифровой синтезатор частоты переходит в режим настройки. Уровень «Лог. О через элемент И 14 удерживает ключ 4 в замкнутом состоянии. Источник 15 напряжения в выключенном состоянии. Одновременно уровень «Лог. 1 с инверсного выхода первого

ff - частота

те с уровнем «Лог. 1 с прямого выхода ФК 13 через элемент И 14 размыкает ключ 4 и включает источник 15 напряжения. В результате чего на вход управления управляе мого генератора 7 через сумматор 6 наряду с напряжением Е,, выработанным системой фазовой автоподстройки для установленной частоты f, действует также напряжение лЕ с выхода источника 15 напряжения, и частота управляемого генератора 7 сдви10 гается на величину дГ, равную произведению значения крутизны характеристики Sy управляемого генератора 7 на величину/цЕ , т. е.д , что приводит к появлению между сигнальными входами ФК, 13 разнос15р if р

ти частот л г г,,, где

опорного генератора 1.

Одновременно уровень «Лог. О с инверсного выхода первого счетчика 11 снимает установку нуля с ФК 13 и второго .счетчика 12,в результате чего ФК 13 начинает следить за набегом разности фаз импульсов на своих сигнальных входах.Второй счетчик 12 начинает счет числа опорных импульсов. В момент набега заданной разности фаз лф (за интервал времени ut с момента снятия установки нуля) ФК 13 выдает на инверсном выходе уровень «Лог. 1, который фиксирует состояние ФК 13, запрещает даль нейший счет второго счетчика 12 и включает источник 16 модулирующего сигнала. Код с выхода второго счетчика 12 устанавливает коэффициент передачи второго управляемого аттенюатора 18 прямо пропорциональным этому коду, и цифровой синтезатор частоты из режима настройки переходит в рабочий режим.

Из соотношений A(f At-AF; ЛР

20

25

30

35

-. F

ДИМ, что

л ЗуЛЕу

и it NTo нахонакапливаемое вторым

число N,

счетчика 11 устанавливает в нулевое состоя- счетчиком 12 при установке частоты f, опре- ние второй счетчик 12 и ФК 13. Уровень «Лог. О с второго выхода ФК 13 выключает источник 16 модулирующего сигнала.

В кольце фазовой автоподстройки происделяется

соотношением

N AEv

fL

У Sy где д Еу -величины постоянные.

Учитывая, что коэффициент передачи первого управляемого аттенюатора 17 устанавливается равным 1/kf, где, k- коэффициент пропорциональности, девиа ция частоты на выходе цифрового синтезатора частоты при амплитуде модулирующего напряжения UH 50 без учета влияния кольца фазовой автоподстройки равна

45

Учитывая, что коэффициент передачи первого управляемого аттенюатора 17 устанавливается равным 1/kf, где, k- коэффициент пропорциональности, девиа ция частоты на выходе цифрового синтезатора частоты при амплитуде модулирующего напряжения UH 50 без учета влияния кольца фазовой автоподстройки равна

if- IIf C ITй Р

Д1„ - и„. by - и„ -ДЁ:.

ходит процесс установления частоты и разность фаз входных сигналов ФД 3 и ФК 13 благодаря наличию в кольце фазовой автоподстройки интегрирующего фильтра 5 стремится к нулю, а первый счетчик 11 с момента окончания действия импульсной команды установки нуля начинает счет опорных тактовых импульсов. Емкость первого счетчика 11 выбирают такой, что время его заполнения больще или равно времени установления частоты с заданной точностью.

После окончания переходного процессат. е. не зависит от значения выходной частоустановления частоты на прямом выходе пер- 55 ты | и крутизны характеристики управляе- вого счетчика 11 появляется уровень «Лог. мого генератора 7 и определяется постоянны- который запрещает дальнейший счет и вмес-ми величинами.

ff - частота

те с уровнем «Лог. 1 с прямого выхода ФК 13 через элемент И 14 размыкает ключ 4 и включает источник 15 напряжения. В результате чего на вход управления управляемого генератора 7 через сумматор 6 наряду с напряжением Е,, выработанным системой фазовой автоподстройки для установленной частоты f, действует также напряжение лЕ с выхода источника 15 напряжения, и частота управляемого генератора 7 сдви0 гается на величину дГ, равную произведению значения крутизны характеристики Sy управляемого генератора 7 на величину/цЕ , т. е.д , что приводит к появлению между сигнальными входами ФК, 13 разнос5р if р

ти частот л г г,,, где

опорного генератора 1.

Одновременно уровень «Лог. О с инверсного выхода первого счетчика 11 снимает установку нуля с ФК 13 и второго .счетчика 12,в результате чего ФК 13 начинает следить за набегом разности фаз импульсов на своих сигнальных входах.Второй счетчик 12 начинает счет числа опорных импульсов. В момент набега заданной разности фаз лф (за интервал времени ut с момента снятия установки нуля) ФК 13 выдает на инверсном выходе уровень «Лог. 1, который фиксирует состояние ФК 13, запрещает дальнейший счет второго счетчика 12 и включает источник 16 модулирующего сигнала. Код с выхода второго счетчика 12 устанавливает коэффициент передачи второго управляемого аттенюатора 18 прямо пропорциональным этому коду, и цифровой синтезатор частоты из режима настройки переходит в рабочий режим.

Из соотношений A(f At-AF; ЛР

0

5

0

5

-. F

ДИМ, что

л ЗуЛЕу

и it NTo нахонакапливаемое вторым

число N,

счетчиком 12 при установке частоты f, опре-

четчиком 12 при установке частоты f, опре-

еляется

соотношением

N AEv

fL

У Sy где д Еу -величины постоянные.

Учитывая, что коэффициент передачи первого управляемого аттенюатора 17 устанавливается равным 1/kf, где, k- коэффициент пропорциональности, девиа ция частоты на выходе цифрового синтезатора частоты при амплитуде модулирующего напряжения UH без учета влияния кольца фазовой автоподстройки равна

if- IIf C ITй Р

Д1„ - и„. by - и„ -ДЁ:.

Влияние кольца фазовой автоподстройки осуществляется одновременной частотной модуляцией опорных импульсов при помощи фазового модулятора 2 и интегратора 10 и сопряжением каналов модуляции на одной из частот цифрового синтезатора частоты по минимуму нелинейных искажений моудлиро- ванного колебания при помощи регулируемого аттенюатора 9 во время регулировки цифрового синтезатора частоты.

При использовании непосредственной частотной модуляции колебаний опорного генератора 1 диапазон частот модулирующего сигнала может быть выбран, начиная с напряжения постоянного тока.

Дестабилизирующее влияние изменения частоты среза системы фазовой автоподстройки устраняется тем, что установка коэффициента передачи второго управляемого аттенюатора 18 производится в условиях разомкнутой системы фазовой автоподстройки и позволяет,таким образом, обеспечить достаточно высокую точность сопряжения каналов модуляции в пределах практически неограниченного частотного диапазона независимо от характера нелинейности, разбросов и уходов характеристики управления управляемого генератора 7.

Формула изобретения

Цифровой синтезатор частоты с частотной модуляцией, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и фазовый детектор, последовательно соединенные опорный генератор и фазовый модулятор, выход которого соединен с другим входом фазового детектора, интегратор, последовательно соединенные источник модулирующего сигнала и первый управляемый аттенюатор, второй управляемый аттенюатор и интегрирующий фильтр, при этом управляющий вход первого управляемого аттенюатора объединен с управляющим входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления и подключен к информационному выходу датчика кода частоты, от0

5

0

5

0

5

0

личающийся тем, что, с целью уменьщения уровня нелинейных искажений частотно-модулированных выходных колебаний, в него введены последовательно соединенные фазовый компаратор, элемент И, источник напряжения постоянного тока и сумматор напряжений, также введены ключ, регулируемый аттенюатор, первый счетчик импульсов и второй счетчик импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго управляемого аттенюатора, сигнальный вход которого объединен с сигнальным входом регулируемого аттенюатора и подключен к выходу первого управляемого аттенюатора, выход регулируемого аттенюатора соединен с входом интегратора, входы установки нуля фазового компаратора и второго счетчика импульсов объединены и соединены с инверсным выходом первого счетчика импульсов, вход установки нуля которого подключен к импульсному выходу датчика кода частоты, тактовый вход первого счетчика импульсов объединен с тактовым входом второго счетчика импульсов и с первым сигнальным входом фазового компаратора и подключен к выходу фазового модулятора, второй вход элемента И объединен с входом запрета счета первого счетчика импульсов и подключен к прямому выходу первого счетчика импульсов, первый и второй входы и выход ключа соединены соответственно с выходом фазового детектора, инверсным выходом элемента И и с входом интегрирующего фильтра, выход которого подключен к второму входу сумматора напряжений, третий вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго управляемого аттенюатора и управляющим входом управляемого генератора, вход включения источника модулирующего сигнала объединен с входом запрета фазового компаратора и с входом запрета счета второго счетчика импульсов и подключен к инверсному выходу фазового компаратора, второй сигнальный вход которого соединен с выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а выход интегратора соединен с модулирующим входом фазового модулятора.

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает уменьшение уровня нелинейных искажений частотно-модулированных выходных колебаний. Цифровой синтезатор частоты содержит опорный генератор 1, фазовый модулятор 2, фазовый детектор 3, ключ 4, интегрирующий фильтр 5, сумматор 6 напряжений, управляемый генератор 7, делитель частоты с переменным коэф. деления (ДЦКД) 8, регулируемый аттенюатор 9, интегратор 10, счетчики 11, 12 импульсов, фазовый компаратор 13, элемент И 14, источник напряжения 15 постоянного тока, источник модулирующего сигнала 16, управляемые аттенюаторы (УА) 17, 18 и датчик 19 кода частоты. Код с выхода датчика 19 кода устанавливает коэф. деления ДПКД 8 прямо пропорциональным выходной частоте, а коэф. передачи УА 17 - обратно пропорциональным выходной частоте. Счетчик 11 устанавливается в «О, и начинается режим настройки. По окончании переходного процесса по сигналу «I со счетчика 11 размыкается ключ 4 и включается источник напряжения 15. При этом частота управляемого генератора 7 сдвигается на величину, пропорциональную напряжению источника напряжения 15. Установка коэф. передачи УА 18 производится при разомкнутой системе фазовой автоподстройки. 1 ил. (Л со со 05 ГО 00