Устройство для автоматической подстройки частоты Советский патент 1981 года по МПК H03L7/06 

1

Изобретение относится к радиотехнике И- может быть использовано, например, в следящих фильтрах или в устройствах для стабилизации дискретного множества частот.

По основному авт. св. № 758522 известно устройство для автоматической подстройки частоты, содержащее два соединенных по входу идентичных кольца фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), к управляющему входу каждого из которых подключен соответствующий модулирующий генератор, первый смеситель, входы которого подключены к выходам подстраиваемых генераторов обоих колец ФАПЧ, второй смеситель, входы которого подключены к выходам соответствуюцих модулирующих генераторов, измеритель отношения частот, входы которого подключены к выходам первого и второго смесителей, третий смеситель, один вход которого подключен к выходу подстраиваемого генератора одного из колец ФАПЧ, а между другим входом которого и выходом модулирующего генератора того же кольца ФАПЧ включен умножитель частоты с управляемым коэффициентом умножения, уп-. равляющий вход которог-о соединен с

выходом измерителя отношения частот. При этом частоты модулирующих генераторов выбраны из условия

5 ,,

где F и Fg частоты соответствующих модулирующих генераторов;Др - разность частот 1.1 J.

10 Однако это устройство критично

к настройке и недостаточно помехоустойчиво, поскольку при неполной идентичности колец ФАПЧ, а также под воздействием помех возможны ложные

5 срабатывания схемы.

Цель изобретения - уменьшение критичности к настройке и повышение помехоустойчивости .

Цель достигается тем, что в устройство автоматической подстройки частоты, содержащее два соединенные по входу идентичных кольца ФАПЧ, к управляющему входу каждого из которых подключен соответствующий модулирующий генератор, первый смеситель,входы которого подключены к выходам подстраиваемых генераторов обоих колец ФАПЧ, второй смеситель, входы которого подк.пючены к выходам соответствую30 ЩйХ модулирующих генераторов, измеитель отношения частот, входы котоого подключены к выходам первого и торого смесителей, третий смеситель, дин вход которого подключен к выхоу подстраиваемого генератора одного з колец ФАПЧ, а между другим входом оторого и выходом модулирующего енератора того же кольца ФАПЧ вклюен умножитель частоты с управляемы-. коэффициентом умножения, управлякядий вход которого соединен с выходом измерителя отношения частот при этом частоты модулирующих генераторов выбраны из условия

F -F2--AF«F,2,

где F и Fg - частоты соответствующих модулирующих генераторов;

AF - разность частот, к объединенным входам обоих колец ФАПЧ подключен ключ, между выходом первого смесителя и управляющим входом ключа включены последовательно фильтр верхних частот,амплитудный детектор, пороговое устройство и реле времени.

На чертеже изображена структурная электрическая схема описываемого устройства.

Устройство автоматической подстройки частоты содержит идентичные первое и второе кольца 1 и 2 ФАПЧ, состоящие из фазового детектора 3, фильтра 4 нижних частот, подстраиваемого генератора 5, фазового модулятора б, модулирующие генераторы 7 и 8, первый смеситель 9, второй смеситель 10, третий смеситель 11, измеритель 12 отношения частот, умножитель 13 частоты с управляемым коэффициентом умножения, а также ключ 14, реле времени 15, фильтр 16 верхних частот, амплитудный детектор 17, пороговое устройство 18,

JacTOTbi модулирующих генераторов 7 и 8 выбираются из условия

Р,,

где F - частота модулирующего генератора 7

fy - частота модулирующего генератора 8 .

Рлбота описываемого устройства происходит следующим образом,

йуСТЬ в исходном состоянии ВХОД-нойясигнал отсутствует, ключ 14 замкнут, частоты подстраиваемых генераторов примерно равны и выполняются условия:

i,.2,

где f , f- частоты подстраиваемых генераторов 5 колец 1 и 2 ФАПЧ, На выходах фазовых модуляторов 6

будут присутствовать сигналы с линейчатым спектром, причем расстояние между соседними спектральными составляющими каждогю сигнала равно частоте соответствующего модулирующего генератора. Так как частоты F и отличаются на величину Лр , то спектральные составляющие сигнала на выходах модуляторов 6 колец ФАПЧ не совпадают, причем расстройка между ними возрастает с возрастанием порядкового номера спектральной составляющей.

Частота среза фильтра 16 верхних частот выбирается из условий;

VAQKC среьа ьач

где У .,„,,,,- максимальный порядковый

ААОКС

номер используемой спектральной составляющей; начальная расстройка между частотами перестраиваемых 1енераторов 5.

При этом на выходе фильтра 16

верхних частот и амплитудного детектора 17 сигнал отсутствует, порогоБое устройство 18 находится в нулевом состоянии, реле 15 времени разомкнуто, и сигнал управления ключом отсутствует.

Пусть в этом состоянии ключ 14 замкнут. Тогда при выполнении условия :

гахв-0 2,

где yyf,Q, полоса захвата колец ФАПЧ при отсутствии модуляции,после поступления на вход устройства входного сигнала наступает захват первого и второго колец 1 и 2 ФАПЧ и в системе устанавливается равенство частот входного сигнала и ближайшей спектральной составляющей на выходах фазовых модуляторов 6. В случае правильной работы устройства, т.е. при малой величине начальной расстройки между частотами подстраиваемых генераторов 5 колец 1 и 2 ФАПЧ, а также при отсутствии помех по цепи управЛенин обоих колец ФАПЧ, порядковые номера спектральных составляющих, на которых произошел захват, одинаковы. Т.е. выполняется равенство fgy {,(+ r-F- для первого кольца 1 ФАПЧ

и равенство ву Vi Fg для второго кольца 2 ФАПЧ ( Vi - порядковый номер спектральной составляощей, на которой произошел захват),

Далее при помощи смесителей 9-11, измерителя 12 отношения частот и умножителя 13 частоты с управляемым коэффициентом умножения синтезируется выходной сигнал с частотой, равной частоте входного сигнала. Происходит это следующим образом.

Смеситель 9 выделяет разность частот подстраиваемых генераторов 5 колец 1 и 2 ФАПЧ, равную Hu.F, второй смеситель 10 выделяет разность модулирующих частот Др, измеритель 12 отношения частот из этих сигналов фор-мирует логический сигнал управления соответствующий отношению частот И который затем используется для установки коэффициента умножения умножителя 13 частоты, равного VI . На выходе умножителя 13 частоты будет синал с частотой И F-f , который затем поступает на один из входов третьего смесителя 11. На второй вход третьзго смесителя 11 поступает сигнал с частотой - , . - поэтому на его выходе будет присутствовать суммарный сигнал с частотой {0ц. При изменении частоты входного сигнала в пределах полосы удержанияколец ФАПЧ равенство частот входного и выходного сигналов поддерживается системой ФАПЧ, а при выходе частоты входного сигнала за пределы полосы удержания происходит перезахват первого и второго колец ФАПЧ за соседнюю гармоническую составляющую и в системе вновь устанавливается равенство частот входного и выходного сигнала.

При воздействии помех по цепям управления колец ФАПЧ, а также при большой расстройке между частотами перестраиваемых генераторов 5 (вследствие неточной начальной установки или старения элементов генераторов, температурного дрейфа и т.п.) возможен неправильный начальный захват или перезахват колец 1 и 2 ФАПЧ, т.е. захват за спектральные составляющие с разными порядковыми номерами, например у и (У + 1) , В этом случае будут иметь место равенcTBoigj f + иР/) для первого кольца 1 ФАПЧ и равенство f вх 2 + + (И4--1) Р, второго кольца 2 ФАПЧ.

На выходе первого смесителя 9 будет вьвделяться разностный сигнал с

частотой , поэтому на выходе устройства будет синтезироваться частота, не равная входной. Поскольку частота среза фильтра 16 верхних частот выбрана меньшей, чем ,, этот сигнал проходит через него, детектируется амплитудным детектором 17 и поступает на пороговое устройство 18, которое срабатывает под его воздействием. При этом срабатывает реле 15 времени, которое на некоторое время размыкает ключ 14, Входной сигнал перестает поступать на входы колец 1 и 2 ФАПЧ, захват колец пропадает, и схема возвращается в исходное состояние. Длительность импульса Л-t реле времени 18

выбирается несколько больше длительности переходных процессов в кольцах ФАПЧ. После окончания импульса Д-Ь ключ 14 замыкается, входной сигнал поступает на входы колец 1 и 2 ФАПЧ и происходит повторный захват. Вышеописанный процесс повторяется до тех пор, пока не поступит правильное срабатывание схемы, т.е. захват за спектральные составляющие с одинаковыми порядковыми номерами. Свиде0тельством правильной работы схемы является малая частота сигнала на .выходе первого смесителя 9, удовлетворяющая условию

..

5

Таким образом, ключ 14 и цепь его управления, состоящая из последовательно включеннь1х фильтра 16 верхних частот;, амплитудного детектора 17,по0рогового устройства 18 и реле 15 времени, подключенная к выходу смесителя 9, исключает неправильное срабатывание схемы автоподстройки частоты.

Описанное устройство обладает

5 повышенной помехозащищенностью,так .как после сбоя его работы под воздействием помехи оно обладает способностью восстановить правильный захват, а также оно менее критично к

0 точности настройки и стабильности отдельных узлов (перестраиваемых генераторов, фазовых детекторов, фазовых демодуляторов, фильтров низкой частоты) , возможность непрерывного захва5та, что позволяет использовать высокие порядковые номера спектральных составляющих, что приводит к расширению полосы захвата устройства.

0

Формула изобретения

Устройство для автоматической подстройки частоты, по авт. св. №758529, отличающееся тем, что, с целью уменьшения критич5ности к настройке и повышения помехоустойчивости, к объединенным входам обоих колец ФАПЧ подключен ключ,между выходом первого смесителя и управляющим входом ключа включены послеqдовательно фильтр верхних частот,амплитудный детектор,пороговое устройство и реле времени.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 758529, кл. Н 03 В 3/04, 1978 (прототип).