Устройство автоматической подстройки частоты

Устройство автоматической подстройки частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (ii)758529 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 1005 78 (21 ) 261384 2/18-09 с присоединением заявки Йо (23) Г)ркоритет

Опубликовано 230880 Бюллетень М2 31

Дата опубликования описания 23.0880 (53)М. Кл.

Н 03 L 7/00

f осударственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 6 21. 3 g 6..666(088.8) (72) Авторы изобретения

Я. В. Дуфанец и Я. И. Пилявский

{71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДСТРОЙКИ

ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к радибтехнике и может быть использовано, например в следящих Фильтрах или в устройствах для стабилизации дискретного множества частот.

Известно устройство автоматической подстройки частоты, содержащее два соединенных по входу идентичных кольца фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), к управляющему входу каждого из которых подключен соответствующий модулирующий генератор, измеритель отношения частот, первый смеситель, входы которого подключены к выходам подстраиваемых генераторов обоих колец ФАПЧ, а также второй и третий смесители P1) .

Однако в известном устройстве автоматической подстройки частоты ширина полосы захвата ограничена диапазоном перестройки частот подстраиваемых генераторов.

Целью изобретения является расширение полосы захвата.

Для этого в устройстве автоматической подстройки частоты, содержащем два соединенных по входу идентичных кольца фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), к управляющемувходу каждого из которых подключен соответствующий модулирующий генератор, измеритель отношения частот, первый смеситель, входы которого подключены к выходам подстраиваемых генераторов обоих колец ФАПЧ, а также второй и третий смесители, входы второго смесителя подключены к выхОдам модулирующих генераторов, входы измерителя отношения частот о подключены к выходам первого н второго смесителей, к выходу подстраиваемого генератора одного из колец

ФАПЧ подключен один вход третьего смесителя, между другим входом кото- т5 рого и выходом модулирующего генератора того же кольца ФАПЧ включен умножитель частоты, управляющий вход которого соединен с выходом измерителя отношения частот, при этом частоты

20 модулирующих генераторов выбраны из условия са Г где F и F — частоты соответствую25 щих модулирующих генераторов, а д F их разность .

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства АПЧ., на фиг. 2 — спектральные диаграммы, з9 поясняющие его работу;(на фиг.2а пред758529

О„ > д F а» лл () 4О где f>, f - частоты подстраиваемых генераторов 5 первого и второго колец

1 и 2 ФАПЧ.

45 и . aF и ° д F

Модуляторы 6 выполнены так, чтобы 5О участки спектров фиг. 2а, 26 были равномерны по амплитуде в диапазоне изменения частоты входного сигнала, поступающего на вход. Это достигается соответствующим выбором индекса модуляции и форкы модулирующего сиг55 нала. Так как частоты F< и F отличаются на величину д F, то спектральные составляющие сигнала на выходах модуляторов первого и второго колец

1 и 2 ФАНЧ не совпадают, причем рас- 4О стройка между ними возрастает с возрастанием порядкого номера спектрапьной составляющей {фиг. 2а, 2б). Если частота входного сигнала не совпадает ни .с одной спектральной составляющей, 65

В случае применения цифрового измерителя отношения частот это будет числовой импульсный код, который управляет работой умножителя 13 частоты таким образом, что в нем устанавливается коэффициент умно-. жения, равный и. Вход умножителя 13 подключен к выходу модулирующего генератора 7, поэтому на его выходе устанавливается частота nF . ставлен исходный спектр на выходе фазового модулятора одного кольца

ФАПЧ, на фиг. 2б — то же, для второго кольца ФАЛЧ, на Фиг. 2в — частота входного сигнала и ширина полосы захвата предлагаемого устройства, на фиг. 2г — спектр сигнала на выходе фазового модулятора первого кольца ФАПЧ после захвата; на Фиг. 2д то же, для второго кольца ФАПЧ).

Устройство АПЧ содержит идентичные первое 1 и второе 2 кольца ФАПЧ, состоящие из фазового детектора 3, фильтра 4 нижних частот, подстраиваемого генератора 5 и фазового модулятора б, модулирующие генераторы 7 и 8, первый смеситель 9, второй сме- 15 ситель 10, третий смеситель 11, измеритель 12 отношения частот и умножитель 13 частоты с управляемым коэффициентом умножения. Входом устройства служит параллельное соединение 7О первых входов фазовых детекторов 3 первого 1 и второго 2 колец ФАПЧ, а выходом — выход третьего смесителя 11.

Частоты модулирующнх генераторов

7 и 8 выбраны из условия

F<- F< = « где ГА — частота модулирующего генератора 7;

F — частота модулирующего генератора 8.

Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом..

Пусть в исходном состоянии вход- 35 ной сигнал отсутствует, частоты подстраиваемых генераторов 5 примерно равны и выполняются условия

Тогда.на выходах фазовых модуляторов б присутствуют сигналы со спектром, показанным на фиг. 2а и 2б. (см. фиг. 2в), но выполняются условия

2 „, (2)

n ° дР(с Р гпаx

I где П „. — полоса захвата колец

ФАПЧ при отсутствии модуляции; и „ - максимальный порядковый номер используемой спектральной.составляющей, то после поступления на вход входного сигнала поступает захват первого и второго колец 1 и 2 ФАПЧ и в системе устанавливается равенство частот входного сигнала .и ближайшей спектральной составляющей сигналов на выходах модуляторов б, т ° е. выполняется равенство увк f4 + F4 для первого кольца 1 ФАПЧ и равенство

+п Г2 для второго кольца 2 ФАПЧ.

Соответствующие спектры сигна- ° лов показаны на фиг. 2г, 2д.

Найдем величину разности частот подстраиваеиых генераторов 5 первого и второго колец 1 и 2 ФАПЧ

-Г -1 пГ Г +п(Г +АР)

2 вх 4 Вк 4 I

Эта разность частот выделяется на выходе первого смесителя 9, подключенного входами к выходам подстраиваеьых генераторов 5.

В дальнейшем сигналы с выходов . первого и второго смесителей 9 и 10 используются для определения порядкового номера спектральной составляющей, на которой произошел захват. Эту функцию выполняет измеритель 12 отношения частот, входы которого подключены к выходам вышеупомянутых смесителей. На выходе измерителя 12 отношения частот будет сигнал, соответствующий величине

Сигналы с выхода умножителя 13 частоты и с выхода подстраиваемого генератора 5 первого кольца 1 ФАПЧ поступают на входы третьего смесителя 11 и на выходе его, соединенном

758529 то получаем

nmax П закв.о+П кв.о +1

nmax +

Il ЬОкэ.o

В случае применения кварцевых генераторов в качестве подстраиваемых генераторов 5 с перестройкой, равной 0,08-0,3, фазовых модуляторов

6 с индексом модуляции m= 2-8 и с учетом условий (1), (2)этот выигрыш составляет К = 3-10 раз. . Кроме того, синтез частоты, равной частоте входного сигнала, проис35

45 с выходом устройства, выделяется сигнал с суммарной частотой

Е +и Е Евк " +n F вк

Таким образом, на выходе устройства синтезируется сигнал с частотой, равной частоте входного сигнала.

При изменении частоты входного сигнала в пределах полосы удержания колец ФАПЧ это равенство подцерживается системой ФАПЧ, а при выходе частоты входного сигнала за прео делы полосы удержания происходит переэахват первого и второго колец ФАПЧ эа соседнюю гармоническую составляющую и в системе вновь устанавливается равенство частот выходного и входного сигналов.

Предлагаемое устройство обладает тем преимуществом, что в нем полосы захвата и удержания определяются шириной и формой спектра сигнала на 20 выходе фазового модулятора 6 и могут значительно превышать диапазон перестройки подстраиваемого генератора 5.

Как видно из диаграмм фиг. 2, выигрыш в ширине полосы захвата составляет так F4 +П вакв.о

П ваке.о . Величиной д F пренебрегаем, так как

- д Р (c Fa 1 . Если выбрать исходную полосу захвата колец ФАПЧ. из условия

П пхв,о = ходит с помощью таких операций, как сложение, вычитание, деление частоты, умножение частоты на целое число и поэтому может быть легко реализован с помощью цифровых вычислительных устройств.

Формула изобретения устройство автоматической подстройки частоты, содержащее два соединенных по входу идентичных кольца фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ),, к управляющему входу каждого из которых подключен соответствующий модулирующий генератор, измеритель отношеиия частот, первый смеситель, входы которого подключены к выходам подстраиваемых генераторов обоих колец

ФАПЧ, а также второй и третий смесители, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения полосы захвата, входы второго смесителя подключены к выходам модули- рующих генераторов, входы измерителя отношения частот подключены к выходам первого и второго смесителей, к выходу подстраиваемого генератора одного из колец ФАПЧ подключен один вход третьего смесителя, между другим входом которого и выходом модулирующего генератора того же кольца ФАПЧ включен умножитель частоты, управляющий вход которого соединен с выходом измерителя отношения частот, при этом частоты модулирующих генераторов выбраны из условия

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент C2IA 9 3836758, .кл. 235-151.31, 1974 (прототип).