Устройство фазовой автоподстройки частоты Советский патент 1987 года по МПК H03L7/00 

13526

коммутатора 20 импульса синфазности. Подстройка частоты г-ра 1 к частоте г-ра 4 осуществляется, в основном, по каналу грубой настройки частоты. Чем ближе сравниваемые частоты друг к другу по абсолютной величине, тем медленнее происходит настройка по ка- налу грубой настройки частоты управления с выхода выделителя 6. ИзбаИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в , системах синхронизации, приемной аппаратуре связи, синтезаторах частоты, радиоизмерительных устройствах, где требуется установившаяся ошибка по фазе, близкая к нулю.

Цель изобретения - уменьшение времени переходного процесса при перестройке по диапазону.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства фазовой автоподстройки частоты на фиг.2- принципиальные электрические схемы измерителя текущей разности фаз и блока определения синфазности фазового анализатора; на фиг.З - принципиальная электрическая схема измерителя текущего приращения фазы фазово го анализатора , на фиг.4 - принципиальная электрическая схема формирователя последовательности импульсов коррекции фазового анализатора; на фиг.5 - принципиальная электрическая схема распределителя фазового анализатора; на фиг.6 и 7 - временные диа граммы работы фазового анализатора.

Устройство фазовой автоподстройки частоты содержит перестраиваемый генератор 1, делитель 2 частоты, фазовый детектор 3, этапонньй генератор 4, первый фильтр 5 нижних частот вьщелитель 6 разностной частоты, реверсивный счетчик 7, преобразователь 8 цифра-аналог, второй фильтр 9 нижних частот, фазовый анализатор Ю, первый и второй элементы ИЛИ 11 и 12

Фазовый анализатор Ю содержит измеритель 13 текущей разности фаз.

виться от этого недостатка позволяет введенньй ФА 10, с помощью которого происходит мгновенное фазирование частот г-ра 4 и делителя 2 и тем самым установка в середину полосы удержания точного канала управления без влияния на частоту г-ра 1, что практически исключает переходный процесс при подстройке фазы. 7 ил.

10

15

20

25

30

35

40

измеритель 14 текущего приращения фазы, формирователь 15 последовательности импульсов коррекции, распределитель 16, блок 17 определения синфазности, блок 18 определения нулевого приращения фазы, элемент И 19 и коммутатор 20 импульса синфазности.

Измеритель 13 текущей разности фаз содержит первый элемент 21 совпадения, К8-триггер.22, второй элемент 23 совпадения, одновибратор 24, третий элемент ИЛИ 25, первый счетчик 26 и регистр 27.

Блок 17 определения синфазности содержит первый и второй элементы 28 и 29 сравнения и третий элемент 30 совпадения.

Измеритель 14 текущего приращения фазы состоит из схемы 31 обратного кода, сумматора 32 и регистра 33.

Формирователь 15 последовательное-; .ти импульсов коррекции состоит из второго и третьего счетчиков 34 и 35, а также из третьего элемента 36 сравнения и четвертого элемента 37 совпадения .

Распределитель 1 состоит из инвертора 38 и пятого и щестого элементов 39 и 40 совпадения.

Устройство фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) работает следующим образом.

При расстройках, превышающих полосу захвата кольца ФАПЧ, на выходе фазового детектора 3 вырабатывается переменное напряжение, частота которого равна частоте биений, периодически изменяющее через первый фильтр 5 нижних частот частоту перестраиваемого генератора 1 в пределах полосы захва. 31352

та кольца ФАПЧ. Подстройка частоты перестраиваемого генератора 1 к частоте эталонного генератора 4 осуществляется, в основном, по каналу грубой настройки частоты.

Выделитель 6 разностной частоты и фазовый анализатор 10 вырабатывают импульсы Частота больше или Частота меньше, которые поступают на ре- версивный счетчик 7,изменяя его код в зависимости от соотношения между импульсами сигналов с выходов эталонного генератора 4 и делителя 2 частоты. На выходе выделителя 6 разностной частоты импульсы следуют с частотой, определяемой разностью между сравниваемыми частотами. Эти импульсы изменяют код реверсивного счетчика 7, проходя через элементы ИЛИ 11 и 12, так что частотная расстройка между эталонным генератором 4 и сигналом с выхода делителя 2 частоты уменьшается. Чем ближе частотная расстройка к границе полосы захвата кольца ФАПЧ, тем меньше частота следования импульсов с выхода вьщелителя 6 разностной частоты, т.е. меньше корректирующий эффект со стороны вьщелителя 6. Следовательно, чем ближе сравниваемые частоты друг к другу по абсолютной величине, тем медленнее происходит подстройка по каналу грубой настройки частоты управления с выхода выделителя 6 разностной частоты. Введение фазового анализатора 10 позволяет избавиться от этого н едостатка. На фиг.6 приведена временная диаграмма работы фазового анализатора для случая, когда частота на выходе делите- ля меньше частоты эталонного генератора, а на фиг.7 - для случая, когда частота на выходе делителя больше частоты эталонного генератора. Изме- .ритель 13 текущей разности фаз фазо- вого анализатора измеряет фазовые сдвиги (фиг.бг и 7г) между импульсами эталонного генератора 4 (фиг.66 и 76) и импульсами с выхода делителя 2 (фиг.бв. и 7в) , стробируя высокой частотой (фиг.ба и 7а) с дополнительного выхода эталонного генератора 4 временной интервал между импульсами с выхода делителя 2 и эталонного генератора 4 (фиг.6 д и 7 д). Получен- ное число запоминается в регистре 27 Измеритель 14 текущего приращения фаз измеряет набег фазы в измерителе 13 текущей разности фаз за один период

частоты эталонного генератора 4 (фиг.бе и 7е), вычитая число, хранящееся в регистре 27, из числа на выходах первого счетчика 26, представляющее собой текущую разность фаз. Полученное приращение со знаком (фиг.бк и 7к) запоминается в регистре 33. На выходе блока 18 определения нулевого приращения фазы, выполненного в виде элемента lilTH, появляется сигнал, если приращение фазы равно О (фиг.6 ж и 7 ж). Формирователь 15 последовательности импульсов коррекции вырабатывает последовательность импульсов пропорционально абсолютному приращению фазы (фиг.6 ли 7л). Импульсы вырабатываются из высокой частоты, поступающей с дополнительного выхода эталонного генератора 4,по окончании цикла измерения приращения фа- зы. Количество импульсов, поступающих для коррекции, контролируется вторым счетчиком 34 и третьим элементом .36 сравнения. Таким образом, при настройке корректирующие импульсы поступают каждый период частоты эталонного генератора 4 и их количество пропорционально величине приращения фазы (фиг.6 е и 7 е). Следовательно, чем больше расстройка, тем с большей скоростью происходит изменение кода реверсивного счетчика 7 за счет работы фазового анализатора и при уменьшении расстройки стремится к частоте на выходе эталонного генератора 4.

Распределитель 16 представляет собой коммутатор, переключающий последовательность корректирующих импульсов в зависимости от знака (фиг.6 к и 7 к) приращения фазы на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика 7. Если приращение фазы равно нулю, то появляется сигнал на выходе блока 18 определения нулевого приращения фазы, что свидетельствует о завершении грубой подстройки частоты (фиг.6 ж и 7 ж). При этом завершение грубой подстройки частоты (фиг.6 ж и 7 ж) происходит при любой разности фаз сравниваемых сигналов. Эта разность может быть в полосе удержания точного канала управления или вне этой полосы.

Граница полосы удержания опредег ляется числами I и т, с которыми происходит сравнение текущей разности фаз в первом и втором элементах 28 и 29 сравнения. Если текущая разность фаз не находится в полосе удержания точного канала управления, то на третьем элементе 30 совпадения формируется сигнал (фиг,6 з и 7 з), который совместно с сигналом с выхода блока 18 определения нулевого приращения фазы поступает на элемент И 19, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 20 импульса синфазности, на сигнальный вход которого поступает сигнал с од- новибратора 24 окончания цикла.

Импульс синфазности (фиг.6 и и 7 и) сбрасывает первьй счетчик 26 и регистр 27, блокируя при этом через первый элемент 21 совпадения работу RS-триггера 22. Кроме того, этот импульс обнуляет делитель 2 через его установочный вход. Таким образом, происходит мгновенное фазирование частот эталонного генератора 4 и деителя 2, а следовательно установка в середину полосы удержания точного канала управления без влияния на частоту перестраиваемого генератора 1, то практически исключает переходньй процесс при подстройке фазы.

ЕСЛИ текущая разность фаз находится в полосе удержания точного канала правления, то происходят захват ее кольцом ФАПЧ и подстройка частоты перестраиваемого генератора 1 по точному каналу управления без принудительного фазирования. При этом остаточная разность фаз между сигналами близка к нулю, что обеспечивает ква- зиастатичёские управления фазой.

Формула, изобретения

Устройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо перестраиваемый генератор, делитель частоты, фазовый детектор и первый фильтр нижних частот, при этом второй вход фазового детектора, соединен с выходом эталонного генератора, а также канал грубой настройки частоты перестраиваемого генератора, включающий вьщелитель разностной частоты, входы которого соединены с выходами эталонного генератора и делителя частоты, первый и второй элементы ИЛИ, первые входы которых подключены к выходам выделителя разностной частоты, а также последовательно соединенные реверсивный счетчик, входы которого подключены к выходам первого и второго элементов

0 ИЛИ соответственно, преобразователь цифра-аналог и второй фильтр нижних частот, выход которого соединен с вторым управляющим входом перестраиваемого генератора, отличаю5 щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени переходного процесса при перестройке по диапазону, между выходами эталонного генератора и делителя частоты и вторыми входами элементов

0 ИЛИ включен фазовьй анализатор, содержащий последовательно соединенные подключенньм к выходам эталонного генератора и делителя частоты измери- тель текущей разности фаз, измеритель

5 текущего приращения фазы, формирователь последовательности импульсов коррекции и распределитель, другой вход которого соединен с вторым выхо- дом формирователя последовательности 0 импульсов коррекции, а также последовательно соединенные подключенньй к первому выходу измерителя текущего значения разности фаз блок определения нулевого приращения фазы.и эле мент И, блок определения синфазности включенньй между выходом измерителя текущего значения разности фаз и вторым входом элемента И, и коммутатор импульсов синфазности, сигнальньй

Q и управляющий входы которого подключены соответственно к дополнительному выходу измерителя текущего значения разности фаз и выходу элемента И, а выход подключен к установочным вхоjg дам измерителя . текущего значения разности фаз, измерителя текущего приращения фазы, формирователя импульсов синфазности и делителя частоты, при этом выходы распределителя

Q являются выходами фазового анализатора, подключенными к вторым входам элементов ИЛИ.

(pus.Z

а лг1лллпшт1шллллшгг1плпг

LT

пги

Д-J

и

ллллллля

л.

ляплллла

фиг7

Редактор А. Лежнина

Составитель С. Даниэлян

Техред Л.Сердюкова Корректор В „Гирняк.

-Заказ 5576/56 Тираж 900Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

,М..вИ..ИЯ..-О-в..-- ...в-И-. -I.. 1ГЖ Т-П1-«-..-ЖП11Ж..ПГ «....«.|,ш - - ,,|

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

дзие.б

IT

тг

JL

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - уменьшение времени переходного процесса при перестройке по диапазону. Устройство содержит пёрестраиваемьй г-р 1, делитель 2 частоты, фазовый детектор 3, эталонный г-р 4, фильтры 5 и 9,нижних частот, вьщелитель 6 разностной частоты, реверсивный счетчик 7, преобразова ель 8 цифра- аналог, эл-ты ИЛИ 11 и 12 и фазовый анализатор (ФА) 10, состоящий из измерителя 13 текущей разности фаз, измерителя 14 текущего приращения фазы, формирователя 15 последовательности импульсов коррекции, распределителя 16, блока 17 определения син- фазности, блока 18 определения нулевого приращения фазы, эл-та И 19 и СЛ С