Устройство фазовой автоподстройки частоты

(5 у 4 Н 03 Ь 7/00 13 13,ЕХСДК Я адиоеньшеса ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИЕ ИЗОБРЕ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Рыжков А.В. Комбинированная система с реверсивным счетчиком. Электросвязь, 1975, Нф,10, с.68-70, рис.1.Авторское свидетельство СССР У 1012444, кл. Н 03 Ь 7/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫГ 57) Изобретение относится к р технике, Цель изобретения - ум ние времени переходного процес при перестройке по диапазону. Устройство содержит перестраиваемыйг-р 1, делитель 2 частоты, фазовыйдетектор 3, эталонный г-р 4, фильтры5 и 9,нижних частот, выделитель 6разностной частоты, реверсивныйсчетчик 7, преобразователь 8 цифрааналог, эл-ты ИЛИ 11 и 12 и фазовыйанализатор (ФА) 10, состоящий изизмерителя 13 текущей разности фаз,измерителя 14 текущего приращенияфазы, формирователя 15 последовательности импульсов коррекции, распределителя 16, блока 17 определения син-фазности, блока 18 определения нулевого приращения фазы, эл-та И 19 и1352645 коммутатора 20 импульса синфазности. Подстройка частоты г-ра 1 к частоте г-ра 4 осуществляется, в основном, по каналу грубой настройки частоты. Чем ближе сравниваемые частоты друг к другу по абсолютной величине, теммедленнее происходит настройка по каналу грубой настройки частоты управления с выхода выделителя 6. ИзбаИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано всистемах синхронизации, приемной аппаратуре связи, синтезаторах частоты, радиоизмерительных устройствах, где 5 требуется установившаяся ошибка по фазе, близкая к нулю. Цель изобретения - уменьшение времени переходного процесса при перестройке по диапазону.На Фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства фазовой автоподстройки частоты; на Фиг,2- принципиальные электрические схемы измерителя текущей разности Фаз и блока определения синфазности Фазового анализатора; на фиг.3 - принципиальная электрическая схема измерителя текущего приращения фазы Фазового анализатора, на Фиг.4 - принципиальная электрическая схема формирователя последовательности импульсов коррекции фазового анализатора на Фиг.5 - принципиальная электрическая схема распределителя Фазового анализатора на фиг.6 и 7 - временные диаграммы работы фазового анализатора,Устройство Фазовой автоподстройки частоты содержит перестраиваемый генератор 1, делитель 2 частоты, фазовый детектор 3, эталонный генера" тор 4, первый фильтр 5 нижних частот, выделитель 6 разностной частоты, реверсивный счетчик 7, преобразователь 35 8 цифра-аналог, второй Фильтр 9 нижних частот, фазовый анализатор 10, первый и второй элементы ИЛИ 11 и 12,фазовый анализатор 10 содержит измеритель 13 текущей разности фаз, 4 О виться от этого недостатка позволяетвведенный ФА 10, с помощью которогопроисходит мгновенное Лазированиечастот г-ра 4 и делителя 2 и тем самым установка в середину полосы удержания точного канала управления беэвлияния на частоту г-ра 1, что практически исключает переходный процесспри подстройке фазы. 7 ил. измеритель 14 текущего приращенияфазы, Лормирователь 15 последователь-,ности импульсов коррекции, распределитель 16, блок 17 определения синфазности, блок 18 определения нулевого приращения фазы, элемент И 19 икоммутатор 20 импульса синфазности.Измеритель 13 текущей разности фаэсодержит первый элемент 21 совпадения, КЯ-триггер.22, второй элемент23 совпадения, одновибратор 24, третий элемент ИЛИ 25, первый счетчик26 и регистр 27Блок 17 определения синфазностисодержит первый и второй элементы28 и 29 сравнения и третий элемент30 совпадения.Измеритель 14 текущего приращенияЛазы состоит из схемы 31 обратногокода, сумматора 32 и регистра 33.формирователь 15 последовательнос,ти импульсов коррекции состоит извторого и третьего счетчиков 34 и 35,а также из третьего элемента 36 сравнения и четвертого элемента 37 совпадения.Распределитель 1 состоит из инвертора 38 и пятого и шестого элементов 39 и 40 совпадения.Устройство фазовой автоподстройкичастоты (ФАПЧ) работает следующимобразом,При расстройках, превышающих полосу захвата кольца ФАПЧ, на выходе Фазового детектора 3 вырабатывается переменное напряжение, частота которогоравна частоте биений, периодическиизменяющее через первый Фильтр 5 нижних частот частоту перестраиваемогогенератора 1 в пределах полосы захва 1352645та кольца ФАПЧ, Подстройка частоты перестраиваемого генератора 1 к частоте эталонного генератора 4 осуществляется, в основном, по каналу грубой настройки частоты.Вьделитель 6 разностной частоты и фазовый анализатор 10 вырабатывают импульсы "Частота больше" или "Частота меньше", которые поступают на ре версивный счетчик 7,изменяя его код в зависимости от соотношения между импульсами сигналов с выходов эталонного генератора 4 и делителя 2 частоты, На выходе вьделителя 6 разностной 15 частоты импульсы следуют с частотой, определяемой разностью между сравниваемыми частотами. Эти импульсы изменяют код реверсивного счетчика 7, проходя через элементы ИЛИ 11 и 12, 20 так что частотная расстройка между эталонным генератором 4 и сигналом с выхода делителя 2 частоты уменьшается. Чем ближе частотная расстройка к границе полосы захвата кольца ФАПЧ, 25 тем меньше частота следования импульсов с выхода вьделителя 6 разностной частоты, т.е. меньше корректирующий эффект со стороны выделителя 6. Следовательно, чем ближе сравниваемые 30 частоты друг к другу по абсолютной величине, тем медленнее происходит подстройка по каналу грубой настройки частоты управления с выхода вьделителя 6 разностной частоты. Введение З 5 фазового анализатора 10 позволяет избавиться от этого недостатка. На фиг.б приведена временная диаграмма работы фазового анализатора для случая, когда частота на выходе делите ля меньше частоты эталонного генератора, а на Фиг.7 - для случая, когда частота на выходе делителя больше частоты эталонного генератора. Изме.ритель 13 текущей разности фаз фаза ваго анализатора измеряет фазовые сдвиги фиг.бг и Уг) между импульсами эталонного генератора 4 (фиг.бб и 7 б) и импульсами с выхода делителя 2 (фиг.бв. и 7 в), стробируя высокой 50 частотой (фиг.ба и 7 а) с дополнительного выхода эталонного генератора 4 временной интервал между импульсами с выхода делителя 2 и эталонного генератора 4 (фиг.б д и 7 д). Получен-, 55 ное число запоминается в регистре 27. Измеритель 14 текущего приращения Фазы измеряет набег фазы в измерителе 13 текущей разности фаз за один период частоты эталонного генератора 4 (Фиг.бе и 7 е), вычитая число, хранящееся в регистре 27, из числа на выходах первого счетчика 26, представляющее собой текущую разность фаз. Полученное приращение со знаком (Фиг.бк и 7 к) запоминается в регистре 33. На выходе блока 18 определения нулевого приращения фазы, выполненного в виде элемента ИЛИ, появляется сигнал, если приращение Фазы равно 0 (Фиг.б ж и 7 ж). Формирователь 15 последовательности импульсов коррекции вырабатывает последовательность импульсов пропорционально абсолютному приращению Фазы (Фиг.б л и 7 л), Импульсы вырабатываются из высокой частоты, поступающей с дополнительного выхода эталонного генератора 4, по окончании цикла измерения приращения фа- зы. Количество импульсов, поступающих для коррекции, контролируется вторым счетчиком 34 и третьим элементом .36 сравнения. Таким образом, при настройке корректирующие импульсы поступают каждый период частоты эталонного генератора 4 и их количество пропорциональна величине приращения фазы (Фиг.б е и 7 е). Следовательно, чем больше расстройка, тем с большей скоростью происходит изменение кода реверсивного счетчика 7 за счет работы Фазового анализатора и при уменьшении расстройки стремится к частоте на выходе эталонного генератора 4.Распределитель 16 представляет собой коммутатор, переключающий последовательность корректирующих импульсов в зависимости от знака (фиг.б к и 7 к) приращения Фазы на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика 7. Если приращение Фазы равно нулю, то появляется сигнал на выходе блока 18 определения нулевого приращения Фазы, что свидетельствует о завершении грубой подстройки частоты (Фиг.б ж и 7 ж). При этом завершение грубой подстройки частоты (фиг.б ж и 7 ж) происходит при любой разности Фаз сравниваемых сигналов. Эта разность может быть в полосе удержания точного канала управления или вне этой полосы.Граница полосы удержания опреде ляется числами 1 и ш, с которыми происходит сравнение текущей разности Фаэ в первом и втором элементах 28 и 29 сравнения. Если текущая раз 1352645ность фаз не находится в полосе удержания точного канала управления, тона третьем элементе 30 совпаденияформируется сигнал (фиг,6 з и 7 з),5который совместно с сигналом с выхода блока 18 определения нулевогоприращения фазы поступает на элементИ 19, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 20 импульса синфазности, на сигнальныйвход которого поступает сигнал с одновибратора 24 окончания цикла.Импульс синфазности (фиг.6 и и7 и) сбрасывает первый счетчик 26 ирегистр 27, блокируя при этом черезпервый элемент 21 совпадения работуКЯ-триггера 22, Кроме того, этот импульс обнуляет делитель 2 через егоустановочный вход, Таким образом,происходит мгновенное фазированиечастот эталонного генератора 4 и делителя 2, а следовательно установкав середину полосы удержания точногоканала управления без влияния на частоту перестраиваемого генератора 1,что практически исключает переходныйпроцесс при подстройке фазы,Если текущая разность фаз находится в полосе удержания точного канала ЗОуправления, то происходят захват еекольцом ФАПЧ и подстройка частотыперестраиваемого генератора 1 по точному каналу управления без принудительного фазирования. При этом остаточная разность фаз между сигналамиблизка к нулю,. что обеспечивает квазиастатические управления фазой.Формула изобретенияУстройство фазовой автоподстройки частоты, содержащее соединенные в кольцо перестраиваемый генератор, делитель частоты, фазовый детектор и первый фильтр нижних частот, при этом второй вход фазового детектора, соединен с выходом эталонного генератора, а также канал грубой настройки частоты перестраиваемого генератора, включающий выделитель разностной частоты, входы которого соединены с выходами эталонного генератораи делителя частоты, первый и второйэлементы ИЛИ, первые входы которыхподключены к выходам выделителя разностной частоты, а также последовательно соединенные реверсивный счетчик, входы которого подключены к выходам первого и второго элементовИЛИ соответственно, преобразовательцифра-аналог и второй фильтр нижнихчастот, выход которого соединен свторым управляющим входом перестраиваемого генератора, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени переходного процесса приперестройке по диапазону, между выходами эталонного генератора и делителячастоты и вторыми входами элементовИЛИ включен фазовый анализатор, содержащий последовательно соединенныеподключенный к выходам эталонного генератора и делителя частоты измеритель текущей разности фаз, измерительтекущего приращения фазы, формирователь последовательности импульсовкоррекции и распределитель, другойвход которого соединен с вторым выходом формирователя последовательностиимпульсов коррекции, а также последовательно соединенные подключенный кпервому выходу измерителя текущегозначения разности фаз блок определения нулевого приращения фазы.и элемент И, блок определения синфазности,включенный между выходом измерителятекущего значения разности фаз и вторым входом элемента И, и коммутаторимпульсов синфазности, сигнальныйи управляющий входы которого подключены соответственно к дополнительномувыходу измерителя текущего значенияразности фаз и выходу элемента И, авыход подключен к установочным входам измерителя текущего значенияразности фаз, измерителя текущегоприращения фазы, формирователя импульсов синфазности и делителя частоты, при этом выходы распределителяявляются выходами фазового анализатора, подключенными к вторым входамэлементов ИЛИ, 1352645.Заказ 5576/56 Тираж 900ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий1 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное й 8 Ю 8 Р е Составитель С. ДаниэлянТехред Л.Сердюкова Корректор ВГирняк. Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4