Устройство автоподстройки частоты генератора с частотной модуляцией Советский патент 1990 года по МПК H03C3/09 H04L27/10 

сл

О5

о

Јь

сл

00

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для стабилизации частоты генераторов с частотной модуляцией широкополосным сиг налом.

Целью изобретения является повышение стабильности выходной частоты генератора.

На чертеже представлена структур- ная электрическая схема устройства автоподстройки частоты генератора с частотной модуляцией.

Устройство содержит источник 1 модулирующего сигнала, подстраивае- мый генератор 2, делитель 3 частоты, опорный генератор 4, фазовый детектор 5, управляемую линию задержки (УЛЗ) 6, интегратор 7, первый 8 и второй 9 компараторы, элемент Ш1И 10 формирователь 11 синхросигналов, элемент 12 задержки, первый 13 и второй 14 переключатели, сумматор 15, первый ключ 16, первый интегрирующий фильтр 17, второй ключ 18, второй интегрирующий фильтр 19, третий ключ 20 и третий интегрирующий фильтр 21.

Устройство работает следующим образом.

В процессе работы устройства име- ется два режима работы. Первый, основной, режим - двухточечной модуляции, когда модулирующее напряжение от источника 1 подается на подстраиваемый генератор 2 и через второй переключатель 14 и сумматор 15 на интегратор 7, - этом сброс интегратора производится при достижении выходным сигналом интегратора 7 некоторого произвольного напряжения +U, к точности и долговременной стабильности которого не предъявляется жестких требований.

Второй режим - подстройки цепи интегратора 7, при котором осущест- вляется компенсация уходов параметров этой цепи, в том числе и самого интегратора 7, что обеспечивает повышение долговременной стабильнос

ти выходной частоты подстраиваемого генератора 2. Подстройка интегратора 7 заключается в стабилизации его выходного напряжения при нулевом модулирующем напряжении, определяющем частоту сигнала на выходе УЛЗ 6, при этом в качестве опорной частоты используется непосредственно частота опорного генератора. В этом режиме кольцо фазовой автоподстройки размыг

Q

5 0 5

Q

5

0

5

кается на некоторое время и модулирующее напряжение от источника подается только на подстраиваемый генератор 2. Данный режим реализуется периодически, но достаточно редко и не оказывает заметного влияния на характеристики генератора.

При таком построении генератора долговременная стабильность выходной частоты подстраиваемого генератора 2 практически определяется стабильностью опорного генератора, а кратковременная нестабильность равна некоторому среднему значению кратковременной нестабильности подстраиваемого генератора, соответственно охваченного и неохваченного кольцом автоподстройки. Так как время для подстройки интегратора 7, соответствующее разомкнутому кольцу автоподстройки подстраиваемого генератора 2, может быть выбрано достаточно произвольно и мало по сравнению с временем подстройки подстраиваемого генератора 2 в кольце фазовой автоподстройки, то практически кратковременная нестабильность его выходной частоты определяется нестабильностью частоты подстраиваемого генератора, охваченного кольцом фазовой автопод- стройки.

Основные функции по размыканию кольца автоподстройки частоты, подаче синхросигналов на управляющие входы ключей и переключателей сброса интегратора 7 и делителя 3 осуществляет формирователь 11 синхросигналов .

Модулирующее напряжение с источника } вводится в две точки схемы: на первый управляющий вход подстраиваемого генератора 2, осуществляя модуляцию его выходной частоты, и через второй переключатель 14, сумматор 15 и интегратор 7 на УЛЗ 6. Для фазовой модуляции на входы фазового детектора 5 поступают сигналы с выхода УЛЗ 6 и через первый переключатель 13 с выхода делителя 3. Через открытый первый ключ 16 сигнал с выхода фазового детектора 5 поступает на первый интегрирующий фильтр 17, выходной сигнал которого осуществляет подстройку частоты подстраиваемого генератора 2. При достижении интегратором 7 некоторого заданного напряжения +U переключаются первый 8 или второй 9 компараторы и через элемент

51

ИЛИ 0 выхсдной сигнал одного из компараторов поступает на управляющий вход формирователя 11.

Следующим импульс опорного гене- ратора 4 формирует на первом выходе формирователя 11 сигнал размыкания кольца автоиодстройки, при этом потенциал управления запоминается в певом интегрирующем фильтре 17. Одно- временно на пятом выходе формирователя 11 формируется сигнал сброса интегратора 7 и делителя 3 длительностью в один период опорной частоты Сброс делителя 3 осуществляется для уменьшения разности фаз между сигналами на входах фазового детектора 5. Для полного устранения разности фаз между сравниваемыми сигналами (привязки фаз) сигнал с третьего выхода формирователя I1 открывает третий ключ 20 и замыкает дополнительное кольцо автоподстройки.

Сигнал подстройки с выхода третьего интегрирующего фильтра 21 управляет положением выходного сигнала УЛЗ 6 относительно импульсов с выхода опорного генератора 4. Это кольцо подстройки первого порядка имеет высокое быстродействие и за 2-4 импульса подстройки обеспечивает нулевую разность фаз сравниваемых сигналов. Например, через четыре периода опорной частоты сигналом с формирователя 11 закрывается третий ключ 20, третий интегрирующий фильтр 21 запоминает потенциал управления УЛЗ 6, первый ключ 16 открывается, замыкается кольцо автоподстройки и устройство переходит в режим двух- точечной модуляции.

Для компенсации долговременной нестабильности выходной частоты подстраиваемого генератора 2 ввиду нестабильности интегратора 7 введен циклический режим его подстройки. По сигналам с формирователя 11 прерывается режим подстройки подстраиваемого генератора 2 - закрывается первый ключ 16 и первый интегрирую- щий фильтр 17 снова запоминает потенциал на втором управляющем входе. По сигналу с четвертого выхода управления формирователя 11 переключаются первый 13 и второй 14 переключатели. При этом на вход сумматора через второй переключатель 14 подается нулевой уровень сигнала с второго его сигнального входа, а на вход фаэо

, ю15 20

25 30 4д

,,- о

35

Ь

586

вого детектора 5 через первый переключатель 13 с выхода элемента 12 задержки поступает задержанный сиг- пал опорного генератора 4. При этом сигнал модуляции с источника 1 подается только на пепчый управляющий вход подстраиваемого генератора 2. На выходе (пятом) формирователя 11 имеется отчал сброса, по которому происходит сброс интегратора 7.

Для получения нулевой разности фаз сигналов на входах фазового детектора 5 четыре периода опорной частоты, например, работает дополнительное кольцо привязки фаз. После этого сигнал с второго выхода формирователя 11 открывает второй ключ 18 и сигнал подстройки с выхода фазового детектора 5 поступает на второй интегрирующий фильтр 19. Подстройка цепи интегратора 7 осуществляется изменением напряжения на втором входе сумматора 15 для достижения постоянного напряжения на выходе интегратора 7,

По окончании этого режима перед замыг . нием кольца автоподстройки подстраиваемого генератора 2 вновь осуществляется сброс интегратора 7 и делителя 3, а также привязка фаз импульсов на входах фазового детектора 5, после которой замыкается кольцо автоподстройки.

Периодичность смены режимов и длительность режима подстройки цепи интегратора не зависят от модулирующего сигнала и могут быть выбраны произвольным образом, в зависимости, например, от скорости и величины температурного ухода параметров цепи интегратора 7. Практически для подстройки цепи интегратора 7 требуется 20-50 периодов сигнала опорного генератора 4, а период повторения режима подстройки цепи интегратора 7 может быть 500-1000 периодов этого сигнала.

I

Формирователь 11 синхросигналов может быть выполнен различным образом. Для работы устройства важно, чтобы соблюдались условия, записанные в таблицах истинности формирователя 1 1 .

Табл,1 соответствует режиму двухточечной модуляции, когда напряжение на выходе интегратора 7 меньше порогового напряжения компараторов 8 и 9.

Табл.2 соответствует режиму двухточечной модуляции при сбросе интегратора 7 (между n-м и (п+1)-м импульсами опорного генератора напряжение интегратора 7 превышает порог компаратора 8 или 9).

Табл.3 соответствует режиму подстройки интегратора (между m-м и (т+1)-м импульсами опорного генерато- pa устанавливается сигнал о переходе к режиму подстройки интегратора 7; К - количество импульсов для этой подстройки).

Принцип работы формирователя 11 состоит в формировании последовательности управляющих, синхронизирующих сигналов в соответствии с представленными таблицами истинности.

Формула изобретения

Устройство автоподстройки частоты генератора с частотной модуляцией, содержащее соединенные последовательно источник модулирующего сигнала, подстраиваемый генератор и делитель частоты, опорный генератор, фазов ш детектор, управляемую линию задержки, интегратор, выход которого соединен с управляющим входом управляемой линии задержки, первый и второй компараторы, входы которых соединены с выходом интегратора, а также эле- мент ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности выходной частоты генератора, к выходу опорного генератора подключен формирователь синхросигналов, между выходом опорного генератора и первым входом фазового детектора вклю5

Q

5

0

5 30 35 ю чены последовательно соединенные элемент задержки и первый переключатель, между выходом источника модулирующего сигнала и входом интегратора включены последовательно соединенные второй переключатель и сумматор, между выходом фазового детектора и вторым управляющим входом подстраиваемого генератора включены последовательно соединенные первый ключ и первый интегрирующий фильтр, между выходом фазового детектора и вторым входом сумматора включены последовательно соединенные второй ключ и второй интегрирующий фильтр, между выходом фазового детектора и управляющим входом управляемой линии задержки включены последовательно соединенные третий ключ и третий интегрирующий фильтр, при этом выход делителя частоты подключен к второму входу первого переключателя, управляющий вход формирователя синхроимпульсов подключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, первый, второй, третий и четвертый выходы формирователя синхросигналов соединены соответственно с управляющими входами первого, второго, третьего ключей и первого переключателя, пятый выход формирователя синхросигналов соединен с входами сброса интегратора и делителя частоты, управляющий вход второго переключателя соединен с четвертым выходом формирователя синхросигналов, а второй вход второго переключателя является входом напряжения нулевого уровня.

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение стабильности выходной частоты генератора. Устройство содержит источник 1 модулирующего сигнала, подстраиваемый Г 2, делитель 3 частоты, опорный Г 4, фазовый детектор 5, управляемую линию задержки 6, интегратор 7, компараторы 8, 9, элемент ИЛИ 10. Цель достигается введением формирователя 11 синхросигналов, элемента задержки 12, переключателей 13, 14, сумматора 15, ключей 16, 18, 20 и интегрирующих фильтров 17, 19, 21, с помощью которых в устройстве обеспечивается два режима работы. Первый (основной) - режим двухточечной модуляции, когда модулирующее напряжение от источника 1 подается на Г 2, а также через переключатель 14 и сумматор 15 - на интегратор 7. Второй - режим подстройки цепи интегратора 7, при котором осуществляется компенсация всевозможных уходов параметров этой цепи, в том числе и самого интегратора 7, обеспечивая повышение долговременной стабильности выходной частоты Г 2. Кратковременная нестабильность выходной частоты определяется нестабильностью частоты Г 2, охваченного кольцом фазовой автоподстройки. 1 ил., 3 табл.

Таблица 1

Т а б

лица