Способ индикации синхронизма в системах фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) Советский патент 1990 года по МПК H03L7/10 

Фиг. 1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемниках радиосигналов, синтезаторах и других устройствах.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона индикации синхронизма.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ, у которого цепь индикации выполнена на основе дополнительных фазовращателя и фазового детектора; на фиг. 2 - структурная электрическая схема устройства, у которого цепь индикации выполнена на основе весового сумматора; на фиг. 3 - принципиальные электрические схемы весовых сумматоров каждой цепи индикации; на фиг. 4 - зависимости напряжений на входах каждого компаратора в режиме синхронизма от сдвига фаз опорного сигнала и колебаний подстраиваемого генератора.

Устройство, реализующее способ индикации синхронизма, содержит первый фазо- вый детектор 1, петлевой фильтр 2, подстраиваемый генератор (ПГ) 3, второй фазовый детектор 4, фазовращатель 5, фильтр 6 нижних частот, компаратор 7, элемент ИЛИ 8, первую 9 и вторую 10 цепи индикации, каждая из которых содержит дополнительный фильтр 11 нижних частот и дополнительный компаратор 12, а также весовой сумматор 13, дополнительный фазовращатель 14 и дополнительный фазовый детектор 15.

Устройство работает следующим образом.

На выходах первого, второго дополнительных фазовых детекторов (ФД) 14 и 15 напряжения в любом режиме определяются разностью фаз (р (t) между опорным сигналом и колебанием подстраиваемого генератора 3. Для косинусоидальных характеристик всех детекторов они равны

Ui Kcos(t);

Us К sin (t);(1)

U9 К Sin y(t)+

Uio Ksin(p(t)+ AVTZ.

где (t) - текущая разность фаз,

Ду)1 90 - (45 ... 30)°;

А 90-(135...150)°;

К- коэффициент преобразования фазового детектора (без ограничения общности полагают, что характеристики всех ФД идентичны).

В режиме вхождения в слежение ни один из компараторов 7 и 12 не должен срабатывать от этих постоянных составляющих. Это происходит, если порог срабатывания компаратора выбрать примерно на уровне 0,5Umax, а урорни срабатывания дополнительных компараторов 12 выбрать несколько большими, «тобы не было ложных

срабатываний этих компараторов в режиме захвата. Тогда во всем диапазоне начальных частотных расстроек, соответствующих полосе захвата, при наличии биений на выходах компараторов 7 и 12 соответственно

на выходах элемета ИЛИ 8 имеются напряжения логического О, соответствующие отсутствию синхронизма.

В режиме синхронизма (слежения) в системе ФАПЧ устанавливается фазовый

сдвиг между входным сигналом и сигналом на выходе ПГ, равный р(хз, соответствующий начальной частотной расстройке, и соотношения (1) преобразуются к виду: Uioo К cos РОО ;

U4oo: K sinyjoo;(2)

Ugoo К sin (( + ); Uiooo К sin ( + ). На фиг. 4 показаны зависимости этих

напряжений от (рсх для 90 - 45 45°, Д 90 - 135 -45°, при и00 соответствует первому фазовому детектору 1.

При косинусоидальной и треугольной характеристиках всех фазовых детекторов

устойчивость системы с1)АПЧ обеспечивается только на участке характеристики фазового детектора от О до 180°, следовательно,. 00 должна находиться в этих пределах, где необходимо обеспечивать надежную индикацию синхронизма. Всеь этот диапазон перекрывается работой фазовых детекторов 4 и 15 с соответствующими компараторами 7 и 12. Так, если согласно фиг. 3 Uni 0,50Umax, то второй фазовый детектор 4 и

компаратор 7 индицируют синхронизм при 30° 00 150°, а в зонах О у)ро 30° и 150° индицируется отсутствие захвата, что неверно. Поэтому в зоне 0° сигнал индикации синхронизма вырабатывается в цепи 9 индикации, а в 30HeJ50° оо 180° - в цепи 10 индикации, если пороги дополнительных компараторов 12 установить равными Uni

Un3 0,70Umax. Следовательно, во всей зоне 0° оо 180° срабатывают один-два компаратора, на выходах которых появляются напряжения логической 1. Эти напряжения проходят на выход элемента ИЛИ, индицируя наличие синхронизма.

Срабатывание, дополнительных компараторов 12 вне зоны 0° оо 180°не опасно, так как выход оо за пределы этой зоны означает мгновенный переход системы ФАПЧ из режима слежения в режим би

енил, а в режиме биений постоянные со- ста1 ляющие напряжений на входах всех компараторов ниже порогов срабатывания этих компараторов.

Индикация синхронизма (фиг, 4) может быть обеспечена и без цепи: фазовращатель 5. второй фазовый детектор 4, фильтр 6 и ком таратор 7, если пороги Un2, Un3 выбрать нес над цеп ств выи.

солько ниже (0,65 - 0,75)Umax. Однако зжность индикации выше с упомянутой зчкой. В случае, когда эта цепочка суще- ет, пороги Un2, Un3 целесообразно по- ать до уровня (0,7 - 0,75)Umax, но при

этом фазовые сдвиги, вносимые дополнините

ными фазовращателями 14, устанавли- ь соответственно на уровне 30° и минус

тель ваяс

150, что позволяет обеспечить более надеж ную индикацию захвата на границах по- лосп удержания. Во всех случаях пороги

ДОЛ)

составляющей напряжения биений на выходе с зответствующих фазовых детекторов.

Таким образом работает и устройство, изос иди

ражённое на фиг. 2. Здесь напряжения Uio формируются не с помощью допол- льных. фазовращателя 14 и фазового

детектора 15, а-весовыми сумматорами 13 (фиг 3) из напряжений на выходах первого 1 и Е торого 4 фазовых детекторов (1):

J9 ai Ui +а4Щ :

Jio «1 Ui +CZ4U4;(3)

Три «1 02 --г-и -Д952 45°

действительно получают, что (3) совпадает с (1):

(t)(t)

10

15

5

к sin (р (t) + Uio- Kcosv7(t)- Ksin(t)

К sin (t)

Далее работа устройства, выполненного согласно фиг. 2, полностью аналогична работе рассмотренного устройства.

Формула изобретения Способ индикации синхронизма в системах фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), заключающийся в измерении разности фаз, находящейся в квадратуре к разности фаз, измеряемой в кольце ФАПЧ, преобразовании этой разности фаз в напряжение и фиксации синхронизма по превышению напряжением заданного порога, о т- личающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона индикации синхронизма, измеряют не менее одной пары дополнительных разностей фаз между опорным и подстраиваемым генераторами, симметричных относительно разности фаз, находящейся в квадратуре к разности фаз измеряемой в кольце ФАПЧ, каждую из которых преобразуют в напряжение, а фиксацию синхронизма осуществляют по превышению заданного порога хотя бы одним из напряжений, причем величина заданного порога не превышает значения F (х) 1 - , где F(x) - характеристика фазового детектора системы ФАПЧ, а 5 А - добавочный сдвиг фазы при измерении дополнительных разностей фаз.

0

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - расширение рабочего диапазона индикации синхронизма. Поставленная цель достигается тем, что в кольцо ФАПЧ, образованное первым фазовым детектором 1, петлевым фильтром 2 и подстраиваемым генератором 3 с индикатором синхронизма, включающим второй фазовый детектор 4, фазовращатель 5, фильтр 6 нижних частот и компаратор 7, добавлены элемент ИЛИ 8 и цепи индикации 9 и 10. Каждая цепь индикации включает дополнительные фазовращатель 14, фазовый детектор 15, фильтр 11 нижних частот и компаратор 12. Вместо дополнительных фазовращателя 14 и фазового детектора 15 может использоваться весовой сумматор. 4 ил.

Ц9ах...2

«/A«t- x; A(.

(Sux.

ФиЗ .

L/frj a7i/ ff

Ut