Устройство предварительного приведения частоты подстраиваемого генератора Советский патент 1992 года по МПК H03L7/00 

СЛ СП

со

XJ

о

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в аппаратуре синтеза частот, в частности в кольце фазовой эвтоподстройки частоты

Известно устройство для автоматической подстройки частоты, содержащее последовательносоединенныйпреобразователь кода в напряжение, фильтр нижних частот, управляющий элемент, подстраиваемый генератор, тракт приведения частоты и частотный дискриминатор, между противофазовыми выходами которого и входами итерационного вычислительного блока включены два формирователя зоны нечувствительности во времени, причем разрядные выходы итерационного вычислительного блока подключены к соответствующим входам преобразователя кода в напряжение

Недостатком известного устройства является большое время перестройки.

Известно устройство предварительного приведения частоты подстраиваемого генератора, содержащее последовательно соединенные формирователь импульса начальной установки, вычислитель кода, цифроаналоговый преобразователь, подстраиваемый генератор, выход которого яв- ляется выходом устройства, и тракт приведения, последовательно соединенные устройство задержки, первый вход которого соединен с вторым выходом формирователя импульса начальной установки, формирователь импульсов запуска, счетчик периодов эталонного колебания и различитель знака, первый-выход которого соединен с вторым входом вычислителя кода, и счетчик циклов, первый вход которого соединен с вторым входом устройства задержки и вторым выходом различителя знака, второй вход соединен с первым выходом формирователя импульса начальной установки, а выход - с третьим входом вычислителя кода.

Недостатком устройства так же является большое время перестройки.

Предварительное приведение подстраиваемого генератора осуществляется отдельными циклами. На каждом из циклов на генератор подают воздействие, равное среднему значению области возможных значений воздействий на этот генератор, и сравнивают частоту выходного колебания тракта приведения и частоту эталонного колебания, т.е. осуществляется различение знака В результате различения знака находят новую, в два раза более узкую, область возможных значений воздействия Таким образом, максимально возможная величина расхождения частот после каждого цикла

уменьшается в два раза и в результате последнего цикла становится меньше допустимого расхождения Дтдоп. Погрешность измерений на последнем цикле не должна

превышать Атдоп, а на каждом предыдущем цикле может быть увеличена в два раза. Длительность различения знака должна быть такой, чтобы обеспечить необходимую погрешность.

В общем случае, различение знака расхождения частот осуществляется путем сравнения двух временных интервалов: эталонного интервала, равного целому числу I периодов эталонного колебания и сравниваемого интервала, равного целому числу m периодов выходного колебания ТП. Длительность различения знака при этом tp з 1ТЭт и отклонение частоты ТП (тп)от

своего номинального значения (тэт -у ) определяется через разность длительностей эталонного и сравниваемого интервалов AT 1ТЭт - mTm следующим образом

-f

т

эт -

1

т Тэт

ТЭт - гпТ

ТП

AT

Ттп IT

ТП I f ЭТ

t р з Т тп

О)

Тогда минимальная длительность различения знака определяется выражением

1рз

AT

ош

Ттп AT

доп

(г)

где АТош - минимальная разность временных интервалов, которая может быть обнаружена в процессе различения знака (ошибка сравнения);

Атдоп - минимальная величина расхождения частот, которая должна быть обнару- жена в процессе различения знака (допустимая погрешность).

Основной причиной ошибок сравнения АТош является начальное расхождение фаз выходного колебания тракта приведения и эталонного колебания. Это расхождение может достигать 2п и, следовательно, вносить ошибку, равную периоду эталонного колебания (Тэт) т.е.

tpa.

Тэт

Ттп Af

доп

(3)

В прототипе количество периодов сравниваемого колебания равно количеству периодов эталонного колебания, поэтому Тэт Т™ и

tp з -

AT

доп

(4)

Формула (4) определяет длительность последнего цикла, когда погрешность по частоте должна быть минимальной. От цикла к циклу погрешность по частоте изменяется по двоичному закону и, следовательноГдли- тельность п-го цикла

1

N -п

Af

доп

Общую длительность поиска, равную сумме длительностей всех N циклов, можно определить, используя формулу для суммы геометрической прогрессии

Т

Af.

доп

()

Например, если полоса захвата в кольце ФАП AfaaxB 100 кГц, то с учетом производственного запаса выбирают Af3axe/2 50 кГц Длительность поиска

2Јпри этом Т -цл-р- 40 мкс В некоторых случаях такая длительность превышает допустимую.

Однако существует возможность уменьшения длительности предварительного приведения.

Действительно, если принять, что tp з 1ТЭт тТтп, то подставив

03 в формулу (3), получим

тп -

m

mT

ЭТ

рз

м

доп

(6)

Очевидно, что длительность различения знака уменьшается при уменьшении m и Тэт. Значение т может быть уменьшено до 1, так как процесс различения знака не может длиться меньше одного периода сравниваемого колебания. Частота ТП при этом определяется следующим выражением

1тп V Тэт Af доп

(7)

Таким образом, за счет увеличения частоты эталонного колебания и уменьшения частоты выходного колебания тракта приведения появляется возможность сокращения длительности предварительного приведения.

Целью изобретения является сокращение времени на предварительное приведение частоты подстраиваемого генератора

Указанная цель достигается тем, что ус- тройство предварительного приведения частоты подстраиваемого генератора, содержащем последовательно соединенные формирователь импульса начальной установки, выч ислител ькода,

0 цифроаналоговый преобразователь, выходной подстраиваемый генератор и тракт приведения, последовательно соединенные блок задержки, сигнальный вход которого подключен к второ му выходу форммровате5 ля импульса начальной установки, распределитель импульсов, счетчик периодов и определитель знака, первый выход которого подключен к второму входу вычислителя кода, счетчик циклов, счетный вход которого

0 соединен с вторым выходом определителя знака и входом разрешения блока задержки, вход установки Соединен с первым выходом формирователя импульса начальной установки, а выход - с третьим входом вы5 числителя кода и информационным входом счетчика периодов, тракт приведения выполнен со смесителем на выходе, к гетеродинному входу которого подключен выход формирователя опорных частот, первый

0 вход формирователя опорных частот соединен с выходом счетчика цикла, а второй вход является входом колебания опорной частоты, выход смесителя соединен с входом синхронизации распределителя импульсов и в

5 устройство введен преобразователь частоты, вход которого является входом колебания опорной частоты, а выход соединен со счетным входом счетчика периодов, второй выход распределителя импульсов соединен

0 с вторым входом определителя знака, формирователь импульсов начальной установки и блок задержки снабжены тактовыми входами для подачи тактовых импульсов.

На чертеже приведена структурная схе5 ма предлагаемого устройства предварительного приведения частоты подстраиваемого генератора

Устройство содержит последовательно включенные формирователь 1 импульса на0 чальной установки, вычислитель 2 кода, цифроаналоговый преобразователь 3, выходной подстраиваемый генератор 4, тракт 5 приведения, выполненный со смесителем б, последовательно соединенные блок 7 за5 держки, распределитель 8 импульсов, счетчик 9 периодов и определитель 10 знака, подключенный первым выходом к второму входу вычислителя кода 2, счетчик 11 циклов, соединенный счетным входом с вторым выходом определителя 10 знака и входом

разрешения блока 7 задержки, а также преобразователь 12 частоты и формирователь 13 опорных частот

Блок 7 задержки подключен сигнальном входом к второму выходу формирователя 1 импульса начальной установки счетчик 11 циклов соединен входом установки с первым выходом формирователя 1 импульса начальной установки, а выходом с третьим входом вычислителя 2 кода и информационным входом счетчика 9 периодов

Смеситель 6 подключен гетеродинным входом к выходу формирователя 13 опорных частот, а выходом к входу синхронизации распределителя 8 импульсов Формирователь 13 опорных частот первым входом соединен с выходом счетчика 11 цикла, а второй его вход является входом колебания опорной частоты

Преобразователь 12 частоты соединен выходом со счетным входом счетчика 9 периодов, а вход его является входом колебания опорной частоты Распределитель 8 импульсов соединен вторым выходом с вторым входом определителя 10 знака Формирователь 1 импульсов начальной установки и блок 7 задержки снабжены тактовыми входами для подачи тактовых импульсов.

Формирователь 1 импульса начальной установки может быть выполнен на D-триг- гере (564ТМ2), на установочный вход которого подан импульс запуска, а на С-вход - колебание тактовой частоты

Вычислитель кода 2 может быть выполнен по схеме накапливания сумматора с помощью сумматоров 564ИМ1 и регистров 564ИР9 для запоминания результата вычислений Цифроаналоговый преобразователь 3 можно выполнить на микросхемах 572 ПА1А и 544УД1 А. Блок 7 задержки может быть на счетчике 564ИЕ10, на С-вход которого подано колебание тактовой частоты

Распределитель импульсов может быть выполнен на триггерах (533ТВ6), на R-вход которых подан сигнал с устройства задержки, а на С-вход - импульсное колебание со смесителя

Счетчик 9 периодов может быть выполнен с помощью счетчика 533ИЕ7, на С-вход которого подано импульсное колебание эталонной частоты, на D-входы - двоичный код со счетчика циклов, а на V-вход - выходной сигнал формирователя импульса запуска.

Определитель 10 знака может быть выполнен на IK - триггерах (533ТВ6) и логических элементах (533ЛАЗ).

Счетчик 11 циклов может быть выполнен на счетчике 533ИЕ7.

Предварительное приведение частоты осуществляется устройством отдельными

циклами Перед первым циклом работы устройства по сигналу запуска, полученному извне при помощи формирователя 1 импульса начальной установки 1, осуществляется начальная установка, в результате которой с вычислителя 2 кода поступает код пробного воздействия, соответствующий среднему значению всей области возможных значений воздействия.

Цифроаналоговый преобразователь 3 преобразует полученный код в напряжение, под влиянием которого выходной подстраиваемый генератор 4 изменяет частоту выходного колебания После задержки на

перестройку генератора, отсчитываемой блоком 7 задержки, распределитель импульсов включает счетчик 9 периодов, на вход которого поступают импульсы эталонного колебания с выхода преобразователя

12 частоты Определитель 10 знака через время, равное одному периоду колебания с выхода смесителя 6, после начала работы счетчика 0 периодов производит сравнение частот. В результате сравнения на вычислитель 2 кода подается сигнал Больше или Меньше, свидетельствующий о знаке расхождения частот или сигнал Не знаю, указывающий на то, что расхождения частот меньше допустимой ошибки сравнения для

данного цикла В зависимости от результата различения знака, как и в прототипе, происходит соответствующее изменение воздействия на выходной подстраиваемый генератор Сигнал об окончании работы определителя 10 знака фиксируется счетчиком 11 циклов, который управляет коэффициентом пересчета в счетчике 9 периодов и переключает выходные частоты формирователя 13 опорных частот таким образом, чтобы

значение выходной частоты смесителя б удовлетворено условию (7)

FCM V Af доп Тэт

50

При этом коэффициент пересчета i счетчика 9 периодов в каждом цикле определяется из

УСЛОВИЯ Тем Тэт I

Тэт I vT

эт

I

Af доп 1

Т эт Af доп

Длительность различения знака в цикле в этом случае равна периоду вводного колебания смесителя б

tp3 v.

эт

ж

доп

При расчете длительности цикла необходимо учесть, что начало процесса различения знака должно совпадать с фронтом сравниваемого колебания, а следовательно, длительность каждого цикла увеличивается на величину ТСм

t4 2 У/Тэт

ДГ

доп

Погрешность по частоте как и в прототипе от цикла к циклу уменьшается в два раза и минимальна на последнем цикле, следовательно, длительность n-го цикла

V.

эт

N -г

(8)

Af

доп

Общую длительность поиска, равную сумме длительностей всех циклов, можно определить, используя формулу для суммы геометрической прогрессии

V Тэт

-Ж

О)

доп

Рассчитаем длительность предварительного приведения частоты по предлагаемому способу для тех же данных, что и в рассмотренном выше случае. Эталонную частоту выберем равной 25 МГц, что соответствует максимальной рабочей частоте счетчиком ТТЛ-логики. Тогда Тэт 40 не

Тп 6,8 V ТW

доп

6,8 V 10нс

бмкс.

0

5

0

5

0

5

0

5

БОкГц

Длительность предварительного приведения уменьшается в несколько раз. Формула изобретения Устройство предварительного приведения частоты подстраиваемого генератора, содержащее последовательно соединенные формирователь импульса начальной установки, вычислитель кода, цифроэналоговый преобразователь, выходной подстраиваемый генератор и тракт приведения, последовательно соединенные блок задержки, сигнальный вход которого подключен к второму выходу формирователя импульса начальной установки, распределитель импульсов, счетчик периодов и определитель знака, первый выход которого подключен к второму входу вычислителя кода, счетчик циклов, счетный вход которого соединен с вторым выходом определителя знака и входом разрешения блока задержки, вход установки соединен с первым выходом формирователя импульса начальной установки, а выход-стретьим входом вычислителя кода и информационным входом счетчика периодов, о т л и ч а ю щ е ё с я тем, что, с целью сокращения времени на предварительное приведение частоты, тракт приведения выполнен со смесителем на выходе, к гетеродинному входу которого подключен выход формирователя опорных частоты, первый вход формирователя опорных частот соединен с выходом счетчика цикла, а второй вход является входом колебания опорной частоты, выход смесителя соединен с входом синхронизации распределителя импульсов и в устройство введен преобразователь частоты, вход которого является входом колебания опорной частоты, а выход соединен со счетным входом счетчика периодов, второй выход распределителя импульсов соединен с вторым входом определителя знака, формирователь импульсов начальной установки и блок задержки снабжены тактовыми входами для подачи тактовых импульсов.

Использование: радиотехника, аппаратура синтеза частота. Сущность изобретения: устройство содержит 1 формирователь импульса начальной установки 1,2 вычислителя кода 2, 1 цифроаналоговый преобразователь 3, 1 выходной подстраиваемый генератор 4,1 тракт приведения частоты 5,1 блок задержки 7, 1 распределитель импульсов 8, 2 счетчика 9 и 11, 1 определитель знака 10, 1 преобразователь частоты 12 1- 2-3-4-5-8-9-10-11-2,12-9,8-10. В устройстве достигается сокращение времени на предварительное приведение частоты. I ил.