Повышение быстродействия однокольцевого синтезатора частот

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Связь


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Д. А Жайворонок, О. С. Сластникова
ПОВЫШЕНИЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ОДНОКОЛЬЦЕВОГО
СИНТЕЗАТОРА ЧАСТОТ
THE SPEED RISE OF THE ONE-RING FREQUENCY
SYNTHESIZER
Рассмотрен метод повышения быстродействия синтезатора частот на основе кольца импульсно-фазовой автоподстройки частоты. Описана структурная схема синтезатора и проверен анализ его работы.
The speed rise of the one-ring frequency synthesizer method on basis of the frequency impulse-phase self-tuning is considered. The synthesizer structured diagram is described, procedure analysis is produced.
Широко известен синтезатор частот (СЧ), построенный по однокольцевой схеме импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ), структурная схема которого изображена на рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема однокольцевого синтезатора частот с ИФАПЧ
Синтезатор частот содержит генератор управляемый напряжением (ГУН), делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД) и с устройством управления (УУ), фазовый детектор (ФД) и фильтр нижних частот (ФНЧ). К другому входу ФД через делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) подключен выход высокостабильного опорного кварцевого генератора (ОГ).
В режиме синхронизма входная частота синтезатора определяется по формуле
где ^ - частота опорного генератора-
N — коэффициент деления ДПКД-
Я — коэффициент деления ДФКД.
Такой синтезатор частот характеризуется простой реализацией, высокой надежностью и технологичностью, обладает возможностью сформировать необходимое число частот, но имеет существенный недостаток, который вытекает из принципа работы такого СЧ. Этот недостаток состоит в том, что невозможно выбирать частоту сравнения^ГК выше заданного шага сетки частот. Следовательно, при мелком шаге сетки частот и импульсном характере частоты сравнение быстродействия синтезатора значительно снижается.
Повысить быстродействие можно, применив следующее техническое решение. В синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные ГУН, ДПКД с устройством управления, последовательно вводятся ОГ и ДФКД, а также первый ФНЧ, первый и второе формирующее устройство (ФУ), второй ФНЧ первый и второй фазовращатели на пГ2, первый и второй перемножители сигналов (ПС) и вычитатель (В).
На рис. 2 приведена структурная электрическая схема предлагаемого синтезатора частот.
Рис. 2. Структурная схема однокольцевого синтезатора частот с квадратурным
преобразованием сигналов
Синтезатор частот работает следующим образом. Импульсы с частотой сравнения с ДФКД с помощью ФУ-2 преобразуются в импульсы по форме «меандр» и поступают
на вход ФНЧ-2, который их преобразует в гармонический сигнал Ui =1?i coswt. Этот сигнал поступает на первый вход перемножителя сигналов ПС-2 и через фазовращатель пап/2 ФВ-2 на второй вход перемножителя ПС-1 в виде сигнала сигнал Ui^isinwt (т.е. произошло квадратурное расщепление опорного сигнала). В режиме синхронизма импульсы с ДПКД с помощью ФУ-1 преобразуются в импульсы, близкие по форме к «меандру «и поступают на вход ФНЧ-1, который преобразует их в гармонический сигнал
U2=i?2COs (wt+^& gt-). Этот сигнал поступает на первый вход перемножителя ПС-1 и через фазовращатель на п/2 ФВ-1 на второй вход второго перемножителя в виде U2=i^2sin (wt+^). После перемножения на выходе второго перемножителя ПС-2 имеется
ивьІХ1=Кпі1?1 i?2sin (wt+& lt-p)coswt, (1)
где Кпі - коэффициент преобразования перемножителя ПС-2, имеющий размерность Вольт -1.
На выходе первого перемножителя ПС-1 получится сигнал
UBbIX2=Kn21 l?2COS (wt+& lt-P)sinwt. (2)
Считая Кп1= Кп2= Кп, в результате алгебраического сложения (1) и (2) получаем на выходе вычитателя (В)
Ubhxb= Кпі*?і2sin (wt+^)coswt — Кпг^і i?2Cos (wt+^)sinwt= Кп $ 11^2sin ip. (3)
Напряжение сигнала Цвыхв поступает на управляющий вход ГУН и подстраивает его частоту под опорный сигнал с точностью до фазы & lt-р.
Поскольку напряжение на выходе вычитателя соответствует только разности фаз & lt-р и свободно от побочных колебаний, то фильтр на выходе вычитателя в цепи управления ГУН не нужен.
В переходном режиме при переключении с одной частоты на другую путем изменения коэффициента деления ДПКД N разность фаз изменится и на выходе ФНЧ-1 получится
сигнал U2= l?2COS (wt+Awt+wt+^& gt-). При этом новое управляющее напряжение с выхода вычитателя ивьіхв=Кпіі'-51 2sin (wt+ (р) соответствует новому значению частоты ГУН.
Выигрыш в быстродействии по сравнению с прототипом здесь заключается в отсутствии ФНЧ на выходе вычитателя в цепи управления ГУН в синтезаторе-прототипе.
Например, пусть будет частота сравнения (и соответственно шаг сетки частот) ?р=10кГц. При этом частота среза первого и второго ФНЧ немного больше 10кГц, чтобы пропустить только первую гармонику и получить синусоидальный сигнал. В то же время ФНЧ на выходе ФД в СЧ-прототипе ?. р=10кГц должен быть такой, чтобы частота среза его была, по крайней мере, меньше 100Гц (т.е. на два порядка меньше) для получения необходимого подавления помех от частоты сравнения.
Иначе говоря, ФНЧ в цепи управления ГУН в СЧ-прототипе должен быть примерно в 100 раз более инерционный, чем ФНЧ в цепи обратной связи предложенного синтезатора, т. е. полоса пропускания кольца ФАПЧ в предложенном синтезаторе намного больше. Отсюда и выигрыш по быстродействию будет соответствующий.
Подстройка фазы в предложенном СЧ происходит непрерывно, так как сравниваются аналоговые сигналы, а не импульсные, как в СЧ- прототипе, что также повышает быстродействие.
ЛИТЕРАТУРА
1. Четкин О. В., Хохлов Н. С. Частотные характеристики тандемных цифровых синтезаторов частот с угловой модуляцией управляемого и опорного генераторов // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2009. — Т. 5. — № 4. — С. 72−75.
2. Манасеевич В. Синтезаторы частот (Теория и проектирование): пер. с англ. / под ред. А. С. Галина. — М.: Связь, 1979. — 384 с.
3. Шахгильдян В. В., Ляховкин А. А. Системы фазовой автоподстройки частоты. — М.: Связь, 1972. — 448 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой