Способ фазовой автоподстройки частоты и устройство для его осуществления

Способ фазовой автоподстройки частоты и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в основном к контурам фазовой автоподстройки частоты.

Уровень техники

Контуры фазовой автоподстройки частоты представляют собой электрические цепи, которые обеспечивают относительно стабильные выходные сигналы изменяющихся частот за счет использования ведущей генераторной схемы, которая имеет относительно неизменную частоту.

На фиг. 1 представлен в виде блок-схемы контур 150 фазовой автоподстройки частоты. Ведущий генератор 100 имеет входной сигнал напряжения, обозначенный символом . Ведущий генератор 100 обеспечивает очень стабильное генерирование около некоторой определенной средней частоты генератора. Частота генерирования может претерпевать незначительные изменения за счет изменения значения входного сигнала напряжения, . Ведущий генератор 100 имеет номинальное значение чувствительности, составляющее герц/вольт (Гц/В), которое указывает пропорциональность между входным напряжением и частотой генерации выходного напряжения ведущего генератора 100.

Ведомый генератор 102, управляемый напряжением (ГУН), выдает колеблющийся выходной сигнал, частота которого зависит от входного сигнала напряжения, , ведомого ГУН 102. Ведомый ГУН 102 в общем случае имеет номинальное значение чувствительности, составляющее К_V герц/вольт (Гц/В), которое указывает пропорциональность между входным напряжением и частотой генерации выходного напряжения ведомого ГУН 102.

Ведущий генератор 100 в типичном случае генерирует очень стабильно, но на частоты, на которых он может генерировать, накладывается некоторое ограничение. В отличие от этого, для ведомого ГУН 102 в типичном случае характерна значительная гибкость применительно к частотам, на которых он может генерировать, но его генерирование нестабильно. Контур 150 фазовой автоподстройки частоты представляет собой цепь, посредством которой предпринимается попытка получить преимущество наилучших свойств ведущего генератора 100 и ведомого ГУН 102, но без ограничений, характерных для них обоих.

Выходной сигнал контура 150 фазовой автоподстройки частоты, который также является выходным сигналом ГУН 102, подается в блок 104 «деления» частоты «на N» (блок (1/N)-деления частоты). Блок 104 «деления» частоты «на N» принимает в качестве входного сигнала напряжение, имеющее частоту f₁, и передает в качестве выходного сигнала «деленную на N» версию сигнала частоты f₁. Выходной сигнал блока 104 (1/N)-деления частоты подается на один вход дифференциального частотно-фазового контроллера 106 напряжения. Выходной сигнал ведущего генератора 100 подается на другой вход дифференциального частотно-фазового контроллера 106 напряжения.

Дифференциальный частотно-фазовый контроллер 106 напряжения представлен в виде суммирующего соединения в конфигурации с отрицательной обратной связью. Эта конфигурация указывает, что дифференциальный частотно-фазовый контроллер 106 напряжения будет выдавать, по существу, постоянный выходной сигнал (например, нулевой), если оба входных сигнала являются одинаковыми, но будет создавать некоторое изменение в своем входном сигнале, если два его входных сигнала окажутся разными. Например, в ситуации, когда дифференциальный частотно-фазовый контроллер 106 напряжения обнаруживает, что сигнал напряжения, выходящий из блока 104 (1/N)-деления частоты, представляет собой «задержанный по фазе» сигнал напряжения, выходящий из ведущего генератора 100, то дифференциальный частотно-фазовый контроллер 106 напряжения должен немного увеличить свое выходное напряжение, чтобы вызвать соответствующее увеличение выходной частоты сигнала, выдаваемого ведомым ГУН 102. И, наоборот, в ситуации, когда дифференциальный частотно-фазовый контроллер 106 напряжения обнаруживает, что сигнал напряжения, выходящий из блока 104 (1/N)-деления частоты, представляет собой «опережающий по фазе» сигнал напряжения, выходящий из ведущего генератора 100, то дифференциальный частотно-фазовый контроллер 106 напряжения должен немного уменьшить свое выходное напряжение, чтобы вызвать соответствующее уменьшение выходной частоты сигнала, выдаваемого ведомым ГУН 102.

Отметим, что даже когда дифференциальный частотно-фазовый контроллер 106 напряжения в самом деле обнаруживает разность частот, если появляющаяся разность частот рассматривается «относительно» опорной частоты 100 кГц, формируемой ведущим генератором 100, то с точки зрения дифференциального частотно-фазового контроллера 106 напряжения ситуация является такой, «будто» выходной сигнал блока 104 (1/10)-деления частоты находится «не в фазе» (например, «задержан по фазе» или «опережает по фазе») с сигналом опорной частоты 100 кГц. Вот почему обычные специалисты в данной области техники часто называют блок дифференциального частотно-фазового детектора (см. фиг. 3) дифференциального частотно-фазового контроллера 106 напряжения просто «фазовым детектором».

Единственным еще не рассмотренным прямоугольником на схеме является прямоугольник контурного фильтра 108. Как отмечалось выше, дифференциальный частотно-фазовый контроллер 106 напряжения определяет разность по частоте и фазе между своими входными сигналами и выдает сигнал напряжения, соответствующий этой разности, в более или менее реальном масштабе времени. Также отмечалось, что этот входной сигнал дифференциального частотно-фазового контроллера 106 напряжения, в конечном счете, используется для возбуждения ведомого ГУН 102. Если ведомый ГУН 102 выполнен с возможностью реагирования на каждую происходящую в реальном масштабе времени флуктуацию напряжения дифференциального частотно-фазового контроллера 106 напряжения, то ведомый ГУН 102 часто будет «реагировать слишком резко» и формировать относительно нестабильный выходной сигнал напряжения. Лучшая стабильность достигается, когда ведомый ГУН 102 делают «менее чувствительным» к быстрее происходящим изменениям выходного сигнала напряжения дифференциального частотно-фазового контроллера 106 напряжения. Это достигается путем установки контурного фильтра 108 между дифференциальным частотно-фазовым контроллером 106 напряжения и входом напряжения V _ГУН ведомого ГУН 102, при этом контурный фильтр 108 отсеивает или «отфильтровывает» любые быстрые изменения выходного напряжения дифференциального частотно-фазового контроллера 106 напряжения, которые создают тенденцию к изменчивому поведению выходного сигнала ведомого ГУН 102 (а значит, и выходного сигнала контура 150 фазовой автоподстройки частоты).

Автор изобретения осознал потребности техники, связанные со стабильностью контуров фазовой автоподстройки частоты, и разработал способы и устройства для удовлетворения этих потребностей. Поскольку осознание таких потребностей представляет собой в данном случае часть изобретательского замысла, то эти осознанные потребности рассматриваются в нижеследующем подробном описании.

Сущность изобретения

В одном варианте осуществления предложена система связи, отличающаяся тем, что содержит ведущий генератор, имеющий выход, оперативно подключенный к первому входу фазового детектора; ведомый генератор, имеющий выход, оперативно подключенный ко второму входу фазового детектора; и модуль адаптации коэффициента передачи в прямом направлении, имеющий первый вход, оперативно подключенный к выводу исходной ошибки фазового детектора.

В другом варианте осуществления предложен способ управления системой связи, заключающийся в том, что регулируют коэффициент передачи при прямой связи контура фазовой автоподстройки частоты в ответ на сигнал исходной ошибки контура фазовой автоподстройки частоты; и регулируют ведомый генератор контура фазовой автоподстройки частоты в ответ на коэффициент передачи при прямой связи.

В другом варианте осуществления предложена система связи, содержащая ведущий генератор, имеющий выход, оперативно подключенный к первому входу фазового детектора; ведомый генератор, имеющий выход, оперативно подключенный ко второму входу фазового детектора; и модуль адаптации коэффициента передачи в прямом направлении, имеющий первый вход, оперативно подключенный к выводу фильтрованной ошибки фазового детектора.

В другом варианте осуществления предложен способ управления системой связи, заключающийся в том, что регулируют коэффициент передачи при прямой связи контура фазовой автоподстройки частоты в ответ на сигнал фильтрованной ошибки контура фазовой автоподстройки частоты; формируют сигнал фильтрованной ошибки, в котором подавлены помехи; и регулируют ведомый генератор контура фазовой автоподстройки частоты в ответ на коэффициент передачи при прямой связи и сигнал фильтрованной ошибки, в котором подавлены помехи.

Вышеизложенное представляет собой краткое изложение сущности изобретения и поэтому предусматривает - по необходимости - упрощения, обобщения и пропуски подробностей; следовательно, специалисты в данной области техники поймут, что это краткое изложение сущности изобретения носит лишь иллюстративный, но ни в коей мере не ограничительный характер. Другие аспекты, изобретательские признаки и преимущества описываемых здесь устройств и/или способов, определяемые исключительно формулой изобретения, станут очевидными при рассмотрении подробного описания изобретения, носящего неограничительный характер и приводимого ниже.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен в виде блок-схемы контур фазовой автоподстройки частоты.

На фиг. 2 показана блок-схема высокого уровня контура фазовой автоподстройки частоты, в котором используется двухточечная модуляция.

На фиг. 3 показана блок-схема контура фазовой автоподстройки частоты, которая представлена в формате преобразования Лапласа.

На фиг. 4 показана условная схема одной реализации контурного фильтра.

На фиг. 5А изображена версия системы, альтернативная системе, изображенной на фиг. 2 - 4, причем эта альтернативная версия, по существу, представляет собой систему согласно фиг. 3, дополненную двумя избыточными сигналами: первым сигналом ξ, указывающим некоторое неуправляемое и неожиданное внешнее воздействие на систему (например, шум), и внутренним сигналом D, который предназначен для подавления остаточного воздействия сигнала ξ, которое не устранено противодействием контурного фильтра.

На фиг. 5В показана система согласно фиг. 5А, представленная таким образом, что специалисты в данной области техники воспримут ее как некий аналог реализации «стандартного уравнения» или «канонической» формы системы второго порядка, подвергнутой преобразованию Лапласа.

На фиг. 6А показана система, аналогичная изображенной на фиг. 5В, имеющая дополнительный модуль адаптации коэффициента передачи в прямом направлении.

На фиг. 6В изображена та система, которая проиллюстрирована на фиг. 6А, но показанная с дополнительно встроенными компонентами в модуле адаптации коэффициента передачи в прямом направлении.

На фиг. 7А изображена система, несколько похожая на ту систему, которая проиллюстрирована на фиг. 6А, но с отличающимися соединениями и с дополнением в виде модуля подавления помех.

На фиг. 7В изображена система, несколько напоминающая ту систему, которая проиллюстрирована на фиг. 7А, но без дополнительных компонентов.

На фиг. 8А показана система, которая благоприятствует в основном цифровой реализации.

На фиг. 8В изображена система, которая благоприятствует в основном аналоговой реализации.

На фиг. 9А показана система, имеющая контур фазовой автоподстройки частоты, в чем-то аналогичный контуру фазовой автоподстройки частоты, проиллюстрированному на фиг. 3 и описанному в связи с ней, но дополненная линейной моделью ∑Δ-модулятора.

На фиг. 9В показана система, имеющая контур фазовой автоподстройки частоты, который, по существу, математически эквивалентен контуру фазовой автоподстройки частоты согласно фиг. 9А, но который изменен таким образом, что контур фазовой автоподстройки частоты, представляемый на фиг. 9В, имеет топологию, по существу, аналогичную контуру фазовой автоподстройки частоты согласно фиг. 5А.

На фиг. 10А показана система, имеющая ∑Δ-контур фазовой автоподстройки частоты с дробным N согласно фиг. 9В, но с дополнительным модулем адаптации коэффициента передачи в прямом направлении, реализующим правило, касающееся системы, адаптируемой по вышеописанной исходной ошибке, и описанное в связи с фиг. 6В.

На фиг. 10В изображена система согласно фиг. 10А, имеющая дополнительные компоненты в модуле адаптации коэффициента передачи в прямом направлении.

На фиг. 11А показана система, имеющая ∑Δ-контур фазовой автоподстройки частоты с дробным N согласно фиг. 9В, но с дополнительными модулями, способствующими реализации правил, касающихся системы, адаптируемой по вышеописанной фильтрованной ошибке, и описанных в связи с фиг. 7А.

На фиг. 11В проиллюстрировано представление системы, несколько похожей на систему, изображенную на фиг. 11А, но без дополнительных компонентов.

Использование одинаковых символов на разных чертежах, как правило, свидетельствует о том, что речь идет о сходных или идентичных элементах.

Подробное описание

I. Неадаптируемая система

На фиг. 2 показана блок-схема высокого уровня контура 250 фазовой автоподстройки частоты, в котором используется двухточечная модуляция. Входной сигнал напряжения, , ведущего генератора 100 поступает в усилитель 200 с регулируемым коэффициентом усиления, причем этот усилитель 200 с регулируемым коэффициентом усиления имеет коэффициент передачи при прямой связи. Выходной сигнал усилителя 200 с регулируемым коэффициентом усиления поступает в суммирующее соединение 202, которое показано расположенным между контурным фильтром 108 и ведомым ГУН 102. Остальные компоненты контура 250 фазовой автоподстройки частоты функционируют так же, как описано в связи с фиг. 1.

Усилитель 200 с регулируемым коэффициентом усиления увеличивает общую рабочую полосу пропускания контура 250 фазовой автоподстройки частоты (т.е. полосу частот, в пределах которой контур 250 фазовой автоподстройки частоты жизнеспособен), делая ее больше той, которая связана с контуром 150 фазовой автоподстройки частоты согласно фиг. 1, если коэффициент передачи при прямой связи задан соответствующим правильному значению. Существуют несколько разных методов для определения, по существу, оптимального значения коэффициента передачи при прямой связи. Например, чтобы существенно максимизировать общую рабочую полосу пропускания контура 250 фазовой автоподстройки частоты, можно использовать измерительные устройства (такие, как генератор или спектральный плотномер) для оперативного контроля сигналов, а коэффициент передачи при прямой связи можно регулировать вручную (например, посредством отвертки). Вместе с тем, технические специалисты обычно реализуют эти методы как специальные, а не в соответствии с какими-либо определенными инженерными правилами.

Автор описываемого здесь изобретения (далее в тексте - просто автор) разработал способы и соответствующие устройства для того, чтобы, по существу, максимизировать общую рабочую полосу пропускания контура фазовой автоподстройки частоты в соответствии с определенными правилами. Ниже приводится описание этих способов и устройств.

На фиг. 3 показана блок-схема контура 350 фазовой автоподстройки частоты, который представлен в формате преобразования Лапласа. В анализе цепей преобразование Лапласа используют для того, чтобы преобразовать систему целочисленных уравнений во временной области в систему алгебраических уравнений в частотной области. Поэтому решение относительно некоторой неизвестной величины сводится к преобразованию алгебраических уравнений. Как только выражение в частотной области для неизвестного получено, можно провести обратное преобразование снова во временную область, пользуясь известными методами. Цепи и устройства, реализующие описываемые здесь блок-схемы и подвергнутые преобразованию Лапласа, отображают их другие представления во временной области, и наоборот.

В связи с фиг. 3 отмечаем, что в одной реализации ведущий генератор 300 вместе с блоком 302 (1/М)-деления частоты образует ведущий генератор 100. В общем случае, блок 302 (1/М)-деления частоты придает стабильность ведущему генератору 100. Ведущий генератор 300 подключен к входу блока 302 «деления» частоты «на М» (блока 1/М)- деления частоты). Выход блока 302 (1/М)- деления частоты подключен к входу дифференциального фазочастотного контроллера 106 напряжения.

В одной реализации дифференциальный фазочастотный контроллер 106 напряжения состоит из дифференциального фазочастотного детектора 304, который питает генератор 306 подкачки заряда. Выход генератора 306 подкачки заряда подключен к входу контурного фильтра 108 (показанного представленным в s-области после преобразования Лапласа). Выход контурного фильтра 108 подключен к входу суммирующего соединения 202.

Выход усилителя 200 с регулируемым коэффициентом усиления подключен к выходу суммирующего соединения 202, а вход усилителя 200 с регулируемым коэффициентом усиления подключен к входу ведущего генератора 300. Выход суммирующего соединения 202 подключен к входу ведомого ГУН 102. Выход ведомого ГУН 102 подключен к входу блока 104 «деления» частоты «на N» (блока (1/N)-деления частоты). Выход блока 104 «деления» частоты «на N» (блока (1/N)-деления частоты) подключен к входу дифференциального фазочастотного детектора 304.

На фиг. 4 показана условная схема одной реализации контурного фильтра 108. Обычные специалисты в данной области техники поймут в связи с компонентами показанной схемы, что сопротивление R₂ и емкость С₂ управляют динамикой контура. Поэтому нижеследующие рассуждения приводятся в данном описании с учетом влияний только сопротивления R₂ и емкости С₂. Однако можно учесть при рассмотрении и другие компоненты, показанные на фиг. 4, особенно если осуществляется численное моделирование способов и устройств, иллюстрируемых и описываемых в данной заявке.

На фиг. 5А изображена альтернативная система 550. Альтернативная система 550, по существу, аналогична системе согласно фиг. 3, дополненной двумя избыточными сигналами: первым сигналом ξ, указывающим некоторое неуправляемое и неожиданное внешнее воздействие на систему (например, шум), и внутренним сигналом D, который предназначен для подавления остаточного воздействия сигнала ξ, которое не устранено противодействием контурного фильтра 108. Внутренний подавляющий сигнал D подробнее поясняется ниже в связи с фиг. 7А и 7В.

На фиг. 5В показана система согласно фиг. 5А, представленная таким образом, что специалисты в данной области техники воспримут ее как некий аналог реализации «стандартного уравнения» или «канонической» формы системы второго порядка, подвергнутой преобразованию Лапласа. Соответствующее стандартному или каноническому уравнению представление согласно фиг. 5В эквивалентно представлению согласно фиг. 5А, но его проще преобразовывать и сравнивать, чем систему, представленную не в канонической форме, потому что во многих методах преобразования систем используется номенклатура, аналогичная той, которая представлена на фиг. 5В. Представление согласно фиг. 5В является результатом математических подстановок и алгебраических преобразований, подробности которых не рассматриваются в данном описании. Кроме того, как будет показано ниже, представление системы в виде, соответствующем фиг. 5В, позволяет записать некоторые уравнения состояния путем проверки, которая в одной реализации доказывает свою состоятельность. Даже несмотря на то что нижеследующие величины описываются в канонической форме, они, по существу, эквивалентны своим неканоническим формам, а такие неканонические эквиваленты можно определить посредством стандартных способов преобразования. Канонические формы используются в данном описании в качестве средства облегчения понимания и преобразования.

Представление согласно фиг. 5В можно приравнять представлению согласно фиг. 5А посредством соотношений:

	(1)
	(2)
	(3)

Обычные специалисты в данной области техники поймут, что в случае D=ξ можно проанализировать систему согласно фиг. 5В, чтобы вывести следующую передаточную функцию:

(4)

Из этой передаточной функции видно, что если канонический коэффициент передачи при прямой связи определяется как =1, то передаточная функция системы будет сведена к выражению ((K_MN/M) Гц/В)∗(1/s), которое представляет собой подвергнутое преобразованию Лапласа представление генератора, управляемого напряжением, имеющего чувствительность K_MN/M Гц/В. Автор установил, что было бы выгодно иметь передаточную функцию системы согласно фиг. 5В меньшей, чем передаточная функция почти идеального генератора. Вследствие этого, автор выдвинул гипотезу, что преимущественная форма адаптации должна быть такой, которая, по существу, поддерживала бы на уровне значения единица или один (1) или близким к этому значению, потому что такое значение способствовало бы тому, чтобы сделать поведение системы согласно фиг. 5А-5В приближающимся к поведению почти идеального генератора.

II. Адаптируемые системы

Как отмечалось выше, если канонический коэффициент передачи при прямой связи поддерживается на уровне приблизительно один (1), поведение системы согласно фиг. 5А-5В приближается к поведению почти идеального генератора, управляемого напряжением, имеющего чувствительность K_MN/M Гц/В. Автор разработал две основных схемы адаптации, которые способствуют тому, чтобы система согласно фиг. 5А-В повела себя как почти идеальная система: схему адаптации по исходной ошибке и схему адаптации по фильтрованной ошибке.

А. Система, адаптируемая по исходной ошибке

Как уже отмечалось, автор установил, что желательно, чтобы канонический коэффициент передачи при прямой связи был таким, чтобы передаточная функция системы, показанной на фиг. 5В, предпочтительно сводилась к передаточной функции почти идеального генератора. Автор разработал правило, которое можно использовать, чтобы поддерживать канонический коэффициент передачи при прямой связи таким, чтобы передаточная функция системы, показанной на фиг. 5В, предпочтительно сводилась к передаточной функции почти идеального генератора. Это правило выглядит следующим образом:

(5)

Уравнения адаптации выводятся при условии, что скорость изменения энергии ошибки (исходной или фильтрованной) всегда является отрицательной. То есть, во времени ошибка стремится к нулю.

На фиг. 6А показана система согласно фиг. 5В, имеющая дополнительный модуль 600 адаптации коэффициента передачи в прямом направлении, который реализует вышеизложенное правило. На словах, правило исходной ошибки гласит, что в одной реализации канонический коэффициент передачи при прямой связи, который будет способствовать поведению системы как почти идеального генератора, можно найти путем интегрирования γ₁ раз произведения канонического входного сигнала и сигнала у₁ исходной ошибки. В правиле исходной ошибки, γ₁ есть положительная константа, которая помогает определить быстроту адаптации. Правило исходной ошибки основано на аргументах стабильности и предназначено для того, чтобы сделать вероятной ситуацию, когда вся совокупность системы адаптации и контура фазовой автоподстройки частоты стабильна при всех значениях

γ₁. В связи с фиг. 6А нужно отметить, что компонентами, которые, по существу, реализуют правило адаптации по исходной ошибке, являются блок 606 умножения с опережением по фазе, усилитель 602 с регулируемым коэффициентом усиления модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении, имеющий коэффициент усиления γ₁, и интегратор 604 модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении.

Продолжая рассматривать фиг. 6А, отмечаем, что канонический входной сигнал подключен к входу блока 606 умножения с опережением по фазе. Вывод исходной ошибки у₁ (т.е. тот, на котором имеется сигнал у₁ исходной ошибки) подключен к входу блока 606 умножения с опережением по фазе. Выход блока 606 умножения с опережением по фазе подключен к входу усилителя 602 с регулируемым коэффициентом усиления модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении, имеющего коэффициент усиления γ₁. Выход усилителя 602 с регулируемым коэффициентом усиления модуля адаптации коэффициента передачи подключен к входу интегратора 604 модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении. К входу блока 616 умножения с отставанием по фазе подключены и выход интегратора 604 модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении, и каноническая версия входного сигнала . Выход блока 616 умножения с отставанием по фазе оперативно соединен с входом суммирующего соединения 202. Что касается остальных компонентов системы, то система функционирует так, как было показано и описано выше.

Хотя это и не показано явно на чертежах, в других реализациях имеется фильтр, по существу, аналогичный контурному фильтру 108 и заключенный между блоком 606 умножения с опережением по фазе и усилителем 602 с регулируемым коэффициентом усиления модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении. Следовательно, где бы ни появились и где бы ни рассматривались в данном описании блок 606 умножения с опережением по фазе и усилитель 602 с регулируемым коэффициентом усиления модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении, следует понять, что в альтернативных реализациях имеется фильтр, по существу, аналогичный контурному фильтру 108 и заключенный между блоком 606 умножения с опережением по фазе и усилителем 602 с регулируемым коэффициентом усиления модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении.

Хотя здесь описываются усилители с регулируемым коэффициентом усиления пропорционального вклада (например, усилитель 610 с регулируемым коэффициентом усиления пропорционального вклада, описанный ниже, и усилитель 710 с регулируемым коэффициентом усиления пропорционального вклада, описанный ниже), обычные специалисты в данной области техники поймут, что такие усилители с регулируемым коэффициентом усиления пропорционального вклада, появляющиеся и описываемые здесь, должны быть представителями контроллеров, таких как пропорционально-интегральные (ПИ) контроллеры и пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД) контроллеры.

Хотя генераторы, управляемые напряжением, на самом деле являются нелинейными, существуют известные диапазоны операций генераторов, управляемых напряжением, которые в инженерных целях можно рассматривать как, по существу, линейные. Вследствие этого, в приводимых здесь рассуждениях генераторы, управляемые напряжением, рассматриваются как, по существу, линейные, что часто делается в инженерных приложениях. Хотя здесь описывается использование схем «деления на N», в других приложениях генераторы, управляемые напряжением, предусматривают преобразование с понижением частоты и имеют смесители, а не схемы «деления на N».

Автор обнаружил, что на практике ведомый ГУН 102 может иметь отклик, который не полностью моделируется посредством идеального генератора (такого, как показанный на фиг. 6А) или который может иметь немоделируемую динамику, как дополнительные компоненты в контурном фильтре согласно фиг. 6А, и что эти различия между реальными системами и моделируемыми системами ограничивают максимальную величину γ₁, при которой будет оставаться жизнеспособным контур фазовой автоподстройки частоты согласно фиг. 6А. Автор обнаружил, что в таких реальных жизненных ситуациях выгодно дополнять правило исходной ошибки пропорциональным вкладом (γ₂) и коэффициентом «утечки» (δ₁). Автор подчеркивает, что с эвристической точки зрения можно считать пропорциональное управление используемым для ускорения адаптации, а коэффициент утечки можно считать отражающим один из нескольких способов придания адаптивной системе робастности к помехам и немоделируемой динамике. Описание альтернативной системы, реализующей пропорциональный вклад и дополнение коэффициентом утечки базового вышеописанного правила исходной ошибки, приводится ниже и иллюстрируется с помощью фиг. 6В.

На фиг. 6В изображена та система, которая проиллюстрирована на фиг. 6А, показанная с дополнительно встроенными компонентами в модуле 600 адаптации коэффициента передачи в прямом направлении. Как можно увидеть из фиг. 6В, в этой реализации возбуждение, по меньшей мере - частичное, модуля 600 адаптации коэффициента передачи в прямом направлении таково, что это возбуждение можно характеризовать как сигнал у₁ «исходной ошибки». Сигнал у₁ называется в данном описании сигналом «исходной ошибки», чтобы отличить его от сигнала, называемого в данном описании сигналом у₂ «фильтрованной ошибки».

Продолжая рассматривать фиг. 6В, отмечаем, что канонический входной сигнал подключен к входу блока 606 умножения с опережением по фазе. Сигнал у₁ исходной ошибки подключен к входу блока 606 умножения с опережением по фазе. Выход блока 606 умножения с опережением по фазе подключен к входу усилителя 602 с регулируемым коэффициентом усиления модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении, имеющего коэффициент усиления γ₁. Выход усилителя 602 с регулируемым коэффициентом усиления модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении подключен к входу суммирующего соединения 608. Выход суммирующего соединения 608 подключен к входу интегратора 604 модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении. Выход интегратора 604 модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении подключен посредством отрицательной обратной связи к входу суммирующего соединения 608, при этом отрицательная обратная связь обеспечивается усилителем 612 с регулируемым коэффициентом усиления коэффициента утечки, имеющим коэффициент усиления σ₁.

Выход интегратора 604 модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении подключен к входу суммирующего соединения 614. К входу суммирующего соединения 614 также подключен выход усилителя 610 с регулируемым коэффициентом усиления пропорционального вклада, имеющий коэффициент усиления γ₂. Вход усилителя 610 с регулируемым коэффициентом усиления пропорционального вклада подключен к выходу блока 606 умножения с опережением по фазе.

Выход суммирующего соединения 614 подключен к входу блока 616 умножения с отставанием по фазе. К входу блока 616 умножения с отставанием по фазе подключен канонический входной сигнал . Выход блока 616 умножения с отставанием по фазе соединен с входом суммирующего соединения 202. Что касается остальных компонентов системы, то система функционирует так же, как описано выше.

Б. Система, адаптируемая по фильтрованной ошибке

Можно интуитивно заметить, что адаптации с использованием сигнала у₂ фильтрованной ошибки следует отдать предпочтение перед использованием сигнала у₁ исходной ошибки для адаптации системы. Однако, когда автор попытался использовать сигнал у₂ фильтрованной ошибки для проведения адаптации, он неожиданно обнаружил, что адаптация становится исключительно чувствительной к первому сигналу ξ, который используется для указания некоторого неуправляемого и неожиданного внешнего воздействия на систему (например, шума). Поэтому автор предложил использовать внутренний подавляющий сигнал D, который предназначен для подавления воздействия сигнала ξ, которое не устранено противодействием контурного фильтра 108.

В свете вышеизложенного автор разработал два правила, которые можно использовать для создания системы, передаточная функция которой приближается к передаточной функции идеального генератора. Эти два правила имеют следующий вид:

	(6)
	(7)

Уравнения адаптации выводятся при условии, что скорость изменения энергии ошибки (исходной или фильтрованной) всегда является отрицательной. То есть, во времени ошибка стремится к нулю.

На фиг. 7А изображены модули 600 и 700, которые реализуют вышеописанные правила. На словах, правило фильтрованной ошибки гласит, что в одной реализации систему согласно фиг. 7А можно сделать приближающейся к поведению идеального генератора при условии, что канонический коэффициент передачи при прямой связи находят путем интегрирования γ₁ раз произведения канонического входного сигнала и сигнала у₂ фильтрованной ошибки, а также при условии, что в систему вводят коэффициент D подавления помех, находимый путем интегрирования γ₃ раз сигнала у₂ фильтрованной ошибки. В правиле фильтрованной ошибки γ₁ и γ₃ есть положительные константы, которые помогают определить быстроту адаптации. Компонентами, которые, по существу, реализуют правило адаптации по фильтрованной ошибке, являются компоненты модуля 600 адаптации коэффициента передачи в прямом направлении, а именно блок 606 умножения с опережением по фазе, усилитель 602 с регулируемым коэффициентом усиления модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении, имеющий коэффициент усиления γ₁, и интегратор 604 модуля адаптации коэффициента передачи в прямом направлении, а также компоненты модуля 700 подавления помех, то есть усилитель 702 с регулируемым коэффициентом усиления модуля подавления помех, имеющий коэффициент усиления γ₃, и интегратор 704 модуля подавления помех.

Система, показанная на фиг. 7А, похожа на ту систему, которая проиллюстрирована на фиг. 6А, но имеет отличающиеся соединения и дополнение в виде модуля 700 подавления помех. Как можно увидеть из фиг. 6А, возбуждение, по меньшей мере - частичное, модуля 600 адаптации коэффициента передачи в прямом направлении таково, что специалисты в данной области техники могут характеризовать это возбуждение как сигнал у₂ фильтрованной ошибки. То есть, тогда как на фиг. 6А одним входным сигналом в блок 606 умножения с опережением по фазе был сигнал у₁ исходной ошибки, на фиг. 7А тот же сигнал теперь показан в виде сигнала у₂ фильтрованной ошибки. С другой стороны, соединения являются такими же, как те, которые показаны на фиг. 6А и описаны в связи с ней, поэтому обсуждение компонентов рассматриваемого чертежа, общих с фиг. 6А, повторено не будет.

Продолжая рассматриват