Способ предварительного приведения частоты подстраиваемого генератора Советский патент 1982 года по МПК H03L7/00 

1

Изобретение относится к устройствам синхронизации генераторов и может ионольЗоватьпя в аппаратуре синтеза чаотот, в частности в кольце фазовой автоподстройки частоты, предназначенном для форкгарования сетки дискретных частот.

Известен способ предварительного приведения частоты подстраиваемого генератора, находящегося в кольце фазовой автоподстройки, осуществляемый отдельными |Q цушлами, при этом в каждом из циклов на генератор подают воздействие, равное среднему значению области возможных значений воздействий на этот генератор, затем сравнивают частоту выходного ко- jj лебания тракта привидения кольца и чаототу эталонного колебания, в результате сравнения для каждого последующего цикла находят HOBJTO, в два раза более узкую, область возможных значений воздействия, 20 определяют среднюю величину воздейсгвий в этой области и подают на генератор вoздeйcтвvle, равное среднему значе тао воздействий в этой области, предварительное привидение осуществляют до тех пор, пока область возможных значений воздействий не станет уже, чем минимально допуст11мое значение tl Цель изобретения - сокращение времени, затрачиваемого на предварительное приведение частоты.

Цель достигается тем, что согласно способу предварительного приведения чаототы подстраиваемого генератора, находящегося в кольие фазовой автоподстройки, осуществляемом отдельными циклами, причо 1 на каждом из циклов на генератор подают воздействие, равное среднему значению, области возможных значений воздействий на этот генератор, затем, сра&нивают частоту выходного колебания тракта приведения кольца и частоту эталонного колебания, в результате сравнения для каждого последующего цикла находят новую, в два раза более узкую, область возможных значений воздействия, определяют среднюю величину воздеГютвий в этой области и подают 1Ю генератор воздействие, равное среднему значетоо воздействий в этой области, предварительное приведение осуществляют до тех пор, пока область возможных значений воздействий не станет уже, чем минимально допустимое значение, время сравнения час тот увеличивают вдвое для каждого последующего цикла по отношешпо к предыдушему циклу, а допустимую ошибку сравнения уменьшают вдвое для каждого последу5ощего цикла по отношению к предыдущему. На фиг. 1 изображена область возмож ных значений воздействия в п -ом цикле л U , среднее значение воздействия в П -ом цикле и область допустимых значений ошибки расхождения воздействий , на фиг. 2 - области возможных Значений воздействий во всех циклах для конкретного примера предварительного приведения частоты по предложенному способу, граничные значения областей возможных значений воздействий в кая&. дсм цикле и среднее значение области возможных значений равное воздействию, подаваемому на: генератор в данном цикле на фиг. 3 - стрз-ктурная электрическая схема устройства, реализ тощего пред ложенный способ. Предварительное приведение стот по предложенному -способу осуществляется отдельными циклами. В каждом из циклов на выход подстраиваемого генератора подают воздействие, равное среднему значению области возможных значений воздействия для данного цикла. При этом значении воздействия сравнивают частоту выходного колебания тракта приведени кольца с частотой эталонного колебания. Сравнение производят таким образом, что бы допущенная ошибка сравнения в данном цикле не превосходила половины области возможных значений воздействия. Время необходимое для сравнения, выбирают таким образом, чтобы максимально возможная ошибка сравнения не превос ходила допустимую, так как в каждом по следующем цикле область возможных значений воздействия уменьшают в два раза по отношению к предыдущему циклу, то при этом в два раза уменьшается допуотимая ошибка сравнения и в два раза уве личивается длительность процесса сравнения. В результате сравнения может быть получена следующая информация: частота эталонного колебания меньше частоты выходного колебания тракта приведения, частота эталонного колебания больше чаототы выходного колебания тракта приведения, расхождение между частотой эталонлонного колебания и частотой выходного колебания тоакта приведения меньшр возможной ошибки сравнения. На фиг. 1 показано изменение области возможных значений воздействия в зависимости от результатов сравнения частот. Через ЛО, обозначена область возможных значений воздействия в п- ом цикле, (под п -ым циклом принимается цикл, в котором производится сравнение частот). Под Uf, подразумевается значение воздействия, подаваемого на генератор в п -ом цикле. Если в результате сравнения выяоняется, что расхождение частот меньше возможной ошибки сравнения, то за область ВОЗМОЖНЫХ;значений воздействия для последующего (п+1 )-го цикла может быть . лринята областьди -.Л, границами этой области являются воздействия Ц. )-среднее значение воздействия (( Если сравнение частот показывают, что частота входного колебания тракта приведения превосходит частоту эталон-ного колебания, то искомое воздействие должно уменьшить частоту подстраиваемого генератора, и следовательно, меньше, чем воздействие подаваемое на ген ратор .в цикле. Тогда за область возможных значений воздействия в этом случае может быть принята область с граничными значениями U.... ,.. и U., , П гЛМгл а значение воздействия, которое надо подать на генератор в ( h -1)-цикле, равно среднему значению воздействия в этой области Д0(„.., ди п, п A lilirUn (п+1Г 1 I . 4 Рассуждая аналогичным образом, можно показать, что в том случае, когда в результате сравнения частот в п -см цикле выясняется, что частота эталонного колебания превосходит частоту выходного колебашш тракта приведения, за область значений воздей, ствия может быть принята область с граничными значениями U и U.-i значит воздействие, которое надо подать на генератор в (п +1)-ом цикле ,Vl). J(n4lJ+ Un TamOvi образом, дпя того чтобы по результатам сравнения в in -ом цикле найти величину воздействия, которую надо подать на генератор в (п +1) шпсле достаточно знать значения U , X Uj известно заранее, так как это величина воздействию, подаваемого на генератор в v -ом цикле, Величина дО может быть определена по номеру цикла, так как известно, что в каждом последующем цикле область возможных значений воздействия уменьшается в цва раза по отношению к предыдущему циклу Исходя из этого, для л -го цикла получаемм, , U) ( где ди - область возможных, значений воздействия до начала работы поиска. В первом цикле воздействие, подаваемое на генератор, принимают равным U.U...,,4- (4) I Для всех последующих циклов опреде дяют воздействие, подаваемое на ген&ратор по результатам сравнения, приведенного в предьвдущем цикле, и приращуВИЮ воздействия, определяемому по выражению (3). Если в результате сравнения частот устанавливают, что частота выход ного колебания тракта приведения мвштше частоты эталонного колебания, то при ращение воздействия для данного цикла прибавляют к значению воздействия в предыдущем ;ашсле, если большеjTO вычитают, а если выясняют, что расхождение частот, подаваемое на генератор, меньше допустимой ошибки сравнения, то значение воздействия, подаваемого на генератор, оставляют прежним. Поиск заканчивается в том цикле, в котором значение воздействия, подаваемое на генератор, приводит к расхождению частот, не превышающему допустимое c(4:ff . Время, затрачиваемое на сравнение частот в последнем цикле, должно быть . таким, чтобы обеспечить ошибку сравнения, не превышающую допустимое расхождение частот. Рассмотрим конкретный пример, показывающий как проходит предварительное приведение частоты по предложй1Н1 му способу в кольце фазовой авгоподстройки частоты с подстраиваемым генератором, у которого для перекрытия требуемого диапазона частот необходимо изменить подаваемое на внешний вход воздействие от О ., и ксклое значение воздейств1Ш (гк ® взменекив воздействия , приводящее к раскождетоо частот, не превышающему допустимое (для удобства дальнейшего { ссмогрения выражаем, все возоействня через оЧ1 ), Принимают, что U 256 , а . Полная область возможных взмеиенМ воздействия dU U „дкс- ммн 256 0-О 256сУ и . Значение воздействия, подаваемого оа генератор в первом цикле поиска в СООТРветствии с (4) , Расхождение между искомым значением воздействия и значением воздействия, подаваемым на генератор в первом цикле, cЛU U„ ч -U 65o U-Iг8cУ U . Определяют будет ли при этом расхождении воздействий расхождение частот пр&выишть возможную ошибку сравнения. Для (п +1}-го цикла область возможных значений воздействий, дпя которых раохождение частот может не превышать ошибку сравнения, должна быть не менее чем D два раза уже области возможных значений в воздействии в п -ом шжле. Так как эта область расположена симметрично относитепоьво среднего значения воздействует в я -с , то допустимая ошибка сравнения в два раза уже, чем рассматриваемая область и в четыре раза уже, чем вся область возможных значений воздействия в ti -ом цикле. Отсюда dVM. О ПДОП- 4 ) Дпя цтвша ..Ь.ЛО В 1-ом цикле расхождение частот 37 сЛи ) меньше допустимой ошибки равнения (64 сЛ ж) и следовательно для - ГС цшсла среднее значение воздейтвия остается равным среднему знач&ию воздействия в 1-ом цшше. Допустимая ошибка сравнения во 2-ом икле в два раза меньше, чем в первом 32oU), а также как расхождение чаоот остается прежним (,), то во . тором цикле расхождение частот превоО ит допустимую ошибку сравнения. В ре ультате сравнения определен знак рас ,79364358

хождения частот (плюс) и в соответствкиРасхождение воздейст вий, среднее

с выражением (4) может быть найденозначение воздействия, допустимая ошибсреднее значение воздействия в 3-«viка сравнения и знак расхождения частот

цикле {iGOc U ).ОЛЯ всех циклов поиска показаны в таблице.,

Области возможных значений воздействия, области допустимых ошибок сравнения и их граничные значения для всех 25 циклов поиска показаны на фиг. 2.

Как видно из фкг, 2 и таблицы поиск завершен на восьмом цикле, так как расхождение воздействий после 8-го цикла поиска не превышает 1.30

Количество циклов, необходик вое для завершения поиска при заданной области возможных значений и заданном допустимом расхождении воздействий, определяет ся выражением35 (.с ГАУ1Н 0 Это действительно значение количест ва циклов. Поиск по предлагаемому способу не может осуществляться за меньшее количество циклов и всегда исключает количество циклов, определяа «ое вы ражением (6). Если принять так же как и при рассмотрении известного способа, что длительность цикла поиска опредитйется временем, необходимым на определение знака расхождения частот, то длительность последнего цикла определяется ,

СР NVVlH

(7) и равV- CP

fA

на длительности одного цикла в известном. способе. Ввиду того, что в предлагаемом способе длительность последнего цикла превосходит длительность всех предыдупгах циклов, обозначаем эту длительность

СР.

()

сРмакс сР

Тогда, учитывая, что длительность каждого предыдущего цикла в два раза меньше последующего, получаем следующее выражение для длительности п -г цикла ив поисже, проводимом по предлагаемому способу.

Т- т«о (Q

ц.Т ц мркс (1

ал -f

.0 ,пт

U, lAQKC

(И)

е

Принимая как в известном способ .р -1МГц.

i

,,1-ЧО( 5-10 мокс мин - количество циклов, необходимых для завершения поиска с заданной точностью. Длительность поиска Vg,n 4MaKcn l (1 ЕСЛИ рассматривать выражение (10) к геометрическую прогрессию, то врепоиска может быть определено по выраниючто время затрачиваемое ва получим, ноиск Мин Т 1 И г.о- о-од-1о - 40 МКС Tk е, при тех же условиях в четыре раз быстрее, чем в известном способе. При увеличении количества ступеней разница во времени еще более значительна. Пример конкретного выполнения устро ства, реализующего предложенный способ прецварйтельногопризе дения частоты пре дставлен на фиг. 3, где приведена структурная электрическая схема устройства предварительного приведения частоты. Устройство содержит подстраиваемый генератор 1, тракт приведении частот 2, делитель частоты выходного колебания тракта приведения 3,различитель знака 4, вычислитель 5, iraifpo-a налоговый, преобразователь 6, опорный генератор 7 и делитель частоты выходных колебаний опорного генератора 8. Предварительное приведение частоты осуществляется устройством в следующем порядке, В момент включения или после сжонча ния крманды перестройки кольца ФАП с одной частоты на другую все узлы, входя щие в устройство, устанавливаются в начальное состояние. В начальном состоянии вычислитель 5 выдает на пифро-аналоговый преобразователь 6 код, под влия нием которого воздействие, попадаюшее с ци Ч о-аналогового преобразователя 6 на подстраиваемый генератор 1, имеет величину, равную среднему значению области, включающей все воздействия, которые могут быть поданы на генератор 1. В течение первого цикла поиска это воздействие не изменяется. Соотношение между коэффициентами деления делителя частоты 3 и делителя частоты 8 выбирается таким образом, чтобы при требуемом значении частоты выходных колебаний подстраиваемого генератора 1 период выходных колебаний в обоих дел телях бьш бы одинаков. Изменение коэффициентов деления делителей 3 и 8 от цикла к циклу производят таким образом, чтобы это соотношение по возможности не изменялось. В начальном состоя нии оба делителя имеют минкмйльный коэффициент деления. Различитель знака 4 сравнивает периоды- выходного колеба кия делителя 3 с периодом выходного 9 3510 колебания делителя 8. Если период выхооного колебания делителя 3 больше, то па вычислитель 5 передается , прк водящая к увеличению воздействия, если меньще то к уменьшению. В там. случае, когда чувствительности различителя зка-« ка 4 не хватает для определения знака разности частот, команда на ш 1чиспитедггь 4 не подается и воздействие во втором цикле отается таким же, как в первом. После окончания первого цикла увеличивают в два раза коэффициенты деления делителей частоты 3 и 8, уменьшают в два раза код изменения воздействия прибавляемый или вычитаемый в вычислителе 5 к значению воздействия в первом цикле по результатам сравнения, и устанавливают д начальные состояния триггер)Ы, уходящие в состав обоих детггелей частоты, для того чтобы совместить начало периода в обоих делителях частоты, после этого начинается второй цикл поиока. Длительного второго цикла в два раза больше первого, поэтому точность определения знака расхождения частот тоже возрастает в два раза, и область воэ- можньтх значений воздействия также сокра щается. Работа устройства аналогична во всех дик/iax. После завершения последнего расхождение частоты не превышает допустимого значения и поиск может считаться затсонченным. Предложенный способ, не увеличивая сколько нибудь существенно сложность устройства, необходимого для его осу- ш;ествпения, позволяет существенно умень шить длительность предварительного произведения частоты. формула изобретения Способ предварительного приведения частоты подстраиваемого генератора, наход5пдегося в кольце фазовой автоподстройки, осуществляемый отдельными циклами, при этом в каждом . вз циклов на генератор подают воздействие, равное среднему значению области возможных значений воздействий на этот генератор, затем сравшявают частоту выходного колебания тракта приведения кольца и часточу эталонного колебания, в результате сравнешта для каждого последующего цикла находят новую, в два раза более узкую, область возможнь1Х значений воздействия, определяют среднюю величину воздейст- ВИЙ в этой области и подают на генератор воздействие, равное среднему значеHWO воздействий в этой области i предварительное приведение ocymecrj sror до тех пор, пока область возможных значений воздействий не станет уже, ч&л мшпо шльно допустимое значение, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени на предварительное приведение частоты, время сравнения частот увеличивают вдвое ОЛЯ каждого после цу пмин,-//.

ОWrtv-fi-t/л -г

uU{ft+i)

Un

6U(nti},

юшего цикла по отношению к предьщушем циклу, а допустимую ошибку сравнения уменьшают вдвое для каждого последукущего цикла по отношению к предьщуш&му.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 657575, кл. Н 03 U 7/00, 1967 (прототип).

пнакс

f О

..АШ.

Л{/п()9иг.г