Устройство импульсно-фазовой автоподстройки частоты Советский патент 1987 года по МПК H03L7/06 

Фиг.1

Изобретение CJTHOCHTCH к радиотехнике и может быть использовано в синтезаторах частот и системах передачи дискретных сообщений,

Цель изобретения - расширение полосы захвата до полосы удержания, попышение быстродействия и помехоустойчивости .

На фиг,1 изображена структурная электрическая схема устройства им- пульсно-фазовой автоподстройки частоты; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства импульс но-фазовой автоподстройки частоты.

Устройство импульсно-фазовой автоподстройки частоты содержит источник I опорног О сигнала, импульсно-фазо- вый детектор 2, второй фильтр 3 нижних частот, сумматор А, подстраивае- мый источник 5 сигнала, формирователь 6 импульсов, симметрично расположенных на оси времени относительно переднего фронта его входного сигнала, первый 7, второй 8 и третий 9 элементы И, RS-триггер 10, D-триггер 11, дифференпиальный усилитель 12, ключ 13, первый фильтр 14 нижних

сумматора 4, Частота биений про вольная. При этом пл выходах пер второго и третьег о (зв И образуются пачки импульсов совпад ний; д;п1тель}1Ость пачек импул1,со совпадений примерно прогюрционши периоду частоты биений, а BTaHMH распапожение пачек либо совпадае взаимным расположением импульсов выходе формир(5вателя 6 при одном ке частотной расстройки, либо зе кально по отношению к расположен импульсов на выходе формировател при другом знаке частотной расст ки (фиг. 2 и, к, л ). При этом на выходе RS-триггера 10 при одном ке частотной расстройки образуют короткие импульсы положительной лярности, в результате чш-о на D триггер I1 записывается нулевой тенциал (фиг. 2 , и,и ) пачко1( имп сов фиг. 2 л , При другом знак частотной расстройки обраяуют ся д ные импульсы положительной поляр сти с короткой паузой между ним (фиг. 2 п), которые переписр шают пачкой иьптульсов фиг. 2 л на триггере 11 в виде положительног

35

частот, блок 15 памяти.

Кроме того, на фиг.1 показаны аиа-30 потендиала (фиг. 1 р). На выходе

лого-цифровой преобразователь (АЦП), дифференпиального усилителя 12 в

16 и цифроаналоговьгй преобразователь

(ЦАП) 17.

Устройство импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) работает следующим образом.

Часть устройства, образованная импульсно-фазовым детектором 2, вторым фильтром 3 нижних частот, сумматором 4 и подстраиваемым источником 40 5 сигнала, образует обычное кольцо ИФАПЧ, характеристика ИФД которого по форме (фиг. 2 j) совпадает с на- - пряжением биений при разомкнутом кольце - цепи обратной связи (ОС).

Сигналы источника 1 (фиг. 2 а) и подстраиваемого источника 5 (фиг,2 3) поступают на импульсно- фазовый детектор 2, на выходе кото- рого в зависимости от направления перестройки подстраиваемого источника 5 формируется сигнал вида е или ж (фиг.2).

Формирователь 6 формирует на своих выходах сигналы вида 5 в, г (фиг. 2).

Рассмотрим режим биений при разомкнутом кольце ИФАПЧ: вход подстраивае мого источника 5 отключен от выхода

этих случаях образуется соответс но отрицательное пли положительн напряжение (фи1 .2о или с). Дал это напряжение через замкнутый в жиме биений ключ 13 поступает н первый фильтр 14, в котором прои ходит монотонное нарастание (убы ние напряжения соответствующего знака, которое при замыкании цепи управления подстраиваемости источ ком 5 сигнала должно привести к п степенному уменыпению частотной р стройки. Когда расстройка станет 45 меньше полосы захвата ИФАПЧ, уст вится режим синхронизации. При э от индикатора синхронизма (не по зан) придет сигнал, pbi3NftjiKaH) 13, и изменение напряже}{ия на вьк первого фильтра 14 прекратится. Т ким образом, достигается расшире полосы захвата до полосы удержани Дальнейшая работа устройства про ходит следующим образом: накоплен напряжение с выхода первого филь 14 постепенно исчезает, а на вьк сумматора 4 при этом напряжение изменяется из-за эффекта слежен кольца ИФАПЧ, приводящего к равн

50

55

сумматора 4, Частота биений произ- вольная. При этом пл выходах первого второго и третьег о (зв И 7-9 образуются пачки импульсов совпадений; д;п1тель}1Ость пачек импул1,сов совпадений примерно прогюрционши.на периоду частоты биений, а BTaHMHtie распапожение пачек либо совпадает с взаимным расположением импульсов на выходе формир(5вателя 6 при одном знаке частотной расстройки, либо зеркально по отношению к расположению импульсов на выходе формирователя 6 при другом знаке частотной расстройки (фиг. 2 и, к, л ). При этом на выходе RS-триггера 10 при одном знаке частотной расстройки образуются короткие импульсы положительной полярности, в результате чш-о на D- триггер I1 записывается нулевой потенциал (фиг. 2 , и,и ) пачко1( импульсов фиг. 2 л , При другом знаке частотной расстройки обраяуют ся длинные импульсы положительной полярности с короткой паузой между ними (фиг. 2 п), которые переписр шаются пачкой иьптульсов фиг. 2 л на D- триггере 11 в виде положительного

5

0

этих случаях образуется соответственно отрицательное пли положительное напряжение (фи1 .2о или с). Далее это напряжение через замкнутый в режиме биений ключ 13 поступает на первый фильтр 14, в котором происходит монотонное нарастание (убывание напряжения соответствующего знака, которое при замыкании цепи управления подстраиваемости источником 5 сигнала должно привести к постепенному уменыпению частотной расстройки. Когда расстройка станет 5 меньше полосы захвата ИФАПЧ, установится режим синхронизации. При этом от индикатора синхронизма (не показан) придет сигнал, pbi3NftjiKaH) ключ 13, и изменение напряже}{ия на вькоде первого фильтра 14 прекратится. Таким образом, достигается расширение полосы захвата до полосы удержания. Дальнейшая работа устройства происходит следующим образом: накопленное напряжение с выхода первого фильтра 14 постепенно исчезает, а на вькоде сумматора 4 при этом напряжение не изменяется из-за эффекта слежения кольца ИФАПЧ, приводящего к равному

0

5

и проти иопо; ожиому изменению напряжения на выходе второго фильтра 3 из-за изменения 4 азовьгх соотношений между напряясением на входах импульс- но-фазового детектора 2. Таким образом, кольцо ИФАПЧ в установившемся режиме в этом случае смещается ближе к г ранице полосы удержания.

При нежелательности этого эффекта производится цифровое запоминание напряжения на выходе первого фильтра 14 в MOMefiT наступления синхронизма, для чег о вводится АЦП 16, блок 15 и ЦАГ1 17. На вход сумматора 4 в этом случае в режиме биений поступает напряжение первого фильтра 14, подвершееся прямому и обратному аналого- цифровому преобразованию. В момент наступления синхронизма в блоке 15 происходит запоминание последнего состояния А1Ш 16, и далее выходные напряжения блока 15, представляющие например, напряжения на выходах D- триггеров соответствующих двоичных разрядов, не изменяются на все время сушествования синхронизма, поэтому и напряжение на выходе ЦАП 17 тоже не изменя1 тся и во время синхронизма установившаяся фазовая ошибка петли близка к нулю, переход к границе полосы захвата не происходит.

Формула изобретения

I . УстрО11ство импульсно-фазовой автотюдстройки частоты, содержащее источник опорного сигнала, подстраиваемый источник сигнала,первый фильтр

нижних частот,формирователь импульсов, .„ входом первого фильтра нижних частот,

симметрично расположенных на оси времени относительно переднего фронта его входного сигнала,первый элемент И,пер- вый якод которого сое:щнен с выходом опережающих импульсов формирователя импульсов, симметрично распо- ложепн(,1х Eia оси времени относительно переднего фронта его входного сигнала, соедпненн1 1е последовательно им- пульсно-фазовый детектор, первый и второй иходы которого соединены соот- ветственис с выходами источника опор45

50

а управляющий вход является входом для подачи сигнала наличия синхронизма в ycTpoficTBe.

2. Устройство по П.1, о т л и - чающееся тем, что выход первого фильтра нижних частот соединен с другим входом сумматора через блок памяти, управляющий вход которого соединен с входом для подачи сигнала наличия синхронизма в устройстве.

0

5

ного сигнала и подстраигитемого источника сигнала, второй фильтр нижних частот и сумматор, другой вход которого соединен с выходом первого фильтра нижни) частот, а выход соединен с входом управления перестро1 1кой частоты подстраиваемого источника сигнала, второй вход первого элемента И соединен с выходом одного из источников сигнала, а вход формирователя импульсов, симметрично расположенных на оси времени относительно переднего фронта его входного сигнала, срединен с выходом другог о источника сигнала, отличающее- - с ятем, что, с целью распгирения

полосы захвата до полосы удержания, повьштения быстродействия и помехоустойчивости, в него введены второй и третий элементы И, первые входы которых соединены соответственно с выходом коротких импульсов и дополнительным выходом формирователя импуль- сов, симметрично расположенных на оси времени относител1,но переднего фронта его входного сигнала, а вторые входы соединены с вторым входом первого элемента И, RS-триггер, К5-вхо ;ы которого соединены соответст веннс с ЕЫ-- ходами первого и второго элементов И, D-триггер, С-вход которого соединен с выходом третьего элемента, а D-ВХОД соединен с выходом RS-тригге- ра, соединенные последовательно дифференциальный усилитель, входы которого соединены соответстве} но с выходом и инверсным выходом D-триггера, и ключ, выход которого соединен с

0

5

а управляющий вход является входом для подачи сигнала наличия синхронизма в ycTpoficTBe.

2. Устройство по П.1, о т л и - чающееся тем, что выход первого фильтра нижних частот соединен с другим входом сумматора через блок памяти, управляющий вход которого соединен с входом для подачи сигнала наличия синхронизма в устройстве.

п.

п

п

п

п gJL

if

1

п

п

п

п

п

11

-IP

if

Для А

Изобретение может быть использовано в синтезаторах частот и системах передачи дискретных сообщений. Цель изобретения - расширение полосы захвата до полосы удержания, повыте- кие быстродействия и помехоустойчивости. Устройство содержит источник 1 опорного сигнала, импульсно-фазо- ,вый детектор 2, фильтры 3 и 14 нижних частот, сумматор 4, подстраиваемый источник 5 сигнала, формировате- тель 6 импульсов, симметрично расположенных на оси времени относительно переднего фронта его входного сигнала, три эл-та И 7-9, К5 тригг гг/ 10, D-триггер 11, дифференциальный у-ль 12, ключ 13, блок 15 памяти. I 3.п, ф-лы, 2 ил, От индикатора Д синхронизма о//, « I 12 hH с /5 / О) СО

фиг. 2.

Составитель Н.Мельников Редактор А.Маковская Техред И.Попович Корректор М.Пожо

Заказ 4145/56Тираж 901Подписное

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