RU16236U1 - Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией - Google Patents

Abstract

Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией содержит последовательно соединенные опорный кварцевый генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, частотно-фазовый детектор, фильтр нижних частот, управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и импульсно-фазовый модулятор, выход которого соединен с входом частотно-фазового детектора, последовательно соединенные источник модулирующего сигнала, управляемый аттенюатор, инвертор и интегратор, устройство установки частоты, выход которого соединен с установочным входом делителя частоты переменным коэффициентом деления и управляющим входом управляемого аттенюатора, при этом второй (модулирующий) вход управляемого генератора соединен с выходом источника модулирующего сигнала, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные усилитель постоянного тока и сумматор, выход которого соединен с модулирующим входом импульсно-фазового модулятора, при этом второй вход сумматора соединен с выходом интегратора, а вход усилителя постоянного тока соединен с выходом фильтра нижних частот.

Description

ЦИФГОЮЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ С ЧАСГОтаОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ.

Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в качестве возбудителя передатчика с частотной модуляцией и гетеродина приемника без подачи модулирующего сигнала.

Известен цифровой синтезатор частот (ЦСЧ) с частотной модуляцией (ЧМ), построенный на основе кольца импульсно-фазовой автоподстройкй частоты (ИФАПЧ) с делителем частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) в цепи обратной связи, в котором модулирующий сигнал подается на второй (модулирующий) вход управляемого генератора (см. патент США №4110707, Н 03 С 3/10, 1978). В таком ЦСЧ можно получить на выходе частотно-модулированный сигнал с практически неограниченной сверху по частоте полосой модуляции. Недостаток его состоит в ограничении снизу диапазона модулирующих частот из-за действия обратной связи в кольце ИФАПЧ.

Модуляция управляемого генератора (УГ) по его модулирующем} входу воспринимается кольцом ИФАПЧ как внешнее возмущение, которое го цепи отрицательной обратной связи отрабатывается в сторону его уменьшен е1я. Эта реакция на модулирующее возмущение происходит в полосе пропускания кольца ИФАПЧ, определяемой фильтром нижних частот (ФПЧ), т.е. только на нижних частотах. Поэтому для расширения диапазона прохождения модулирующих частот в сторону нижних частот необходимо сужать полосу пропускания кольца ИФАПЧ. Для этого нужно выбирать ФНЧ на выходе импульсно-фазового детектора более инерционным, что приводит к снижению быстродействия ЦСЧ с ЧМ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является «Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией по а.с. СССР №1252909, Н 03 С 3/10, Н 03 L 7/18, опублик. 23.08 1986 г., принятый за прототип. В этом синтезаторе для формирования частотно-модулированного сигнала в широкой полосе модулирующих частот используется двухточечный способ, когда модулирующий сигнал поступает на модулирующий вход УГ и о дновременно через управляемый аттенюатор, инвертор и интегратор на мод лирующий вход фазового модулятора (точнее, импульсно-фазового моду: штора), включенного между выходом ДПКД и фазовым детектором (точнее, и-дпульсно-фазовым детектором ИФД).

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства-прототипа, где обозна1;ено:

1- управляемый генератор (УГ),

2- делитель частоты с переменным коэффициентом деления (,

3- фазовый модулятор (ФМ),

4- фазовый детектор (ФД),

2000119493

шшшшшшшшиш

200D119A93

M.KJL -H03C3/10 Н 05 L 7/18

I опорный генератор,

8- источник модулирующего сигнала (ИМС),

9- управляемый аттенюатор (УА), 10-инвертор,

I1- интегратор,

12 - блок установки выходной частоты (БУЧ),

В устройстве-прототипе для выделения разности двух сравниваемых потоков импульсов используется фазовый детектор 2. Но эту же функцию в настоящее время с высоким эффектом выполняет частотно-фазовый дс тектор (ЧФД), который является разновидностью импульсно-фазовых детекторов и в основном применяется в составе микросхемы цифрового синтезатора час гот.

При двухточечной модуляции по этому способу импульсы на выходе ДПКД5 будут промодулировны по фазе в соответствии с модулирующим сигналом, поступающим с выхода источника модулирующего сигнала 8 на управляемый генератор 1. Фазовый модулятор 3, включенный после ДПКД2, осуществляет обратную модуляцию фазы промодулированных импульсов в соответствии с изменением частоты УГ1 от информационного (модулирующею) сигнала. Поэтому на ФД4 поступают уже не модулированные по фазе импульсы, т.е. как в режиме синхронизма без модуляции. Тогда на выходе ФД4 нз будет импульсного сигнала ошибки от модуляции и, следовательно, не будет реакции кольца ИФАПЧ на модулирующее возмущение. При этом имеется принципиальная возможность пропустить в ЦСЧ модулирующий сигнал в широкой полосе частот без искажений и с сохранением такого же быстродействия, как в ЦСЧ без модуляции, поскольку выбор ФНЯ5 теперь уже практически не зависит от условия прохождения заданной полосы модулирующих частот.

Однако введение второй точки модуляции на основе импульсно-фазового модулятора после ДПКД приводит к ухудшению кратковременной стабильности частоты несущего колебания ЧМЦСЧ, что связано с влиянием деста 5илизирующих факторов на ИФМ (помех от наводок, изменение характеристик при воздействии температурных перепадов и т.д.). В результате увеличивается фазовая нестабильность импульсов на выходе ИФМ, что приводит к пар;1зитной частотной модуляции выходного сигнала ЦСЧ и возникают нелинейные искажения модулированного сигнала.

Устранение указанных недостатков достигается тем, что в цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий последовательно соединенные опорный гкварцевый генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, частотно-фазовый детектор, фильтр нижних частот, управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и импульсно-фазовый модулятор, выход которого соединен с входом частотно-фазового детектора, последовательно-соединенные источник мддулирующего сигнала, управляемый аттенюатор, инвертор и интегратор, устройство установки частоты, выход которого соединен с установочным входом дзлителя частоты переменным коэффициентом деления и управляющим входом управляемого аттенюатора, при этом второй (модулирующий) вход управляемого генератора соединен с выходом источника модулирующего сигнала, введ зны поs/ow/

следовательно соединенные усилитель постоянного тока и сумматор, выход которого соединен с модулирующим входом импульсно-фазового модулятора, при этом второй вход сумматора соединен с выходом интегратора, а вход усилителя постоянного тока соединен с выходом фильтра нижних частот.

Существенным отличием предложенного ЦСЧ с ЧМ является то что с помощью введенных новых узлов, объединенных соответствующими связями с остальными элементами схемы синтезатора, осзш1ествляется автоматр ческая компенсация влияния дестабилизирующих факторов на импульсно-фазовый модулятор (ИФМ). При этом повышается кратковременная стабильность несущего колебания ЦСЧ (снижается уровень паразитной частотной модуляции) и уменьшаются нелинейные искажения модулированного сигнала.

В предложенном ЦСЧ с ЧМ по цепи управления отрабатываются (уменьшаются) фазовые набеги и флуктуации фазы импульсов на выходе ИФМ, вызванные воздействием помех от наводок сети, мощных оконечных каскадов передатчика, а также из-за изменений модуляционных характеристик ИФМ и интегратора при изменении температуры окружающей среды, старении элементов и т.д.

Технические решения со сходными признаками и свойствами заявителю не известны, следовательно, можно сделать вывод, что предлагаемое техническое решение обладает существенным отличием.

На фиг.2 приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией содержит пс-следовательно соединенные опорный кварцевый генератор ОКГ1, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления ДФКД2, частотно-фазовый детектор ЧФДЗ, фильтр нижних частот ФНЧ4, управляемый генератор УГ5, делитель частоты с переменным коэффициентом деления ДПКД6 и импульсно-фазовый модулятор ИФМ7, выход которого соединен со вторым входом ЧФДЗ, последовательно соединенные источник модулирующего сигнала ИМС8, управляемый аттенюатор УА9, инвертор ИНВ10 и интегратор ИНТП, устройство установки частоты УУЧ12, выход которого соединен с установочным входом ДПКД6 и управляющим входом УА9, последовательно соединенные усилитель постоянного тока УПТ13 и сумматор CYM14, выход которого соединен с модулирующим входом импульсно-фазового модулятора ИФМ7, при этом второй вход сумматора соединен с выходом интегратора ИНТП, а вход усилителя постоянного тока УНТ 13 соединен с выходом фильтра нижних частот ФНЧ4.

Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией работает следующим образом.

Носле установления режима синхронизма в кольце ИФАНЧ при подаче модулирующего напряжения от ИМС8 на модулирующий вход УГ5 происходит его частотаая модуляция. При этом импульсы на выхода ДПКД6 будут ipOMOдулированы по фазе в соответствии с модуляцией УГ5 информационным сигналом от ИМС8 и поступят на сигнальный вход ИФМ7. Для компенсации этой реакции кольца ИФАПЧ на модулирующее возмущение УГ5 модулирующий сигнал от ИМС8 одновременно подается через УА9, ИНВ10 и интегратор fflTll на вход сумматора СУМ14, с выхода которого поступает на модулирующий

вход ИФМ7. В импульсно-фазовом модуляторе ИФМ7 происходит обратная модуляция фазы импульсов, поступивших с выхода ДФКД6, так, что на зыходе ИФМ7 формируются импульсы уже без фазовой модуляции как в режиме синхронизма без подачи модулирующего сигнала. Эти не модулированные ito фазе импульсы поступают на вход ЧФДЗ, на второй вход которого приходят опорные импульсы с выхода ДФКД2, образующиеся в результате деления опорной частоты с ОКГ1 на коэффициент деления R в ДФКД2. В результате сравнен5 я этих импульсов по фазе на выходе первого ЧФДЗ не формируется сигнал ошибки от модуляции и, следовательно, исключается реакция кольца ИФАПЧ на модулирующее возмущение УГ5.

Однако из-за воздействия дестабилизирующих факторов в виде различных наводок на ИФМ7, а также влияния изменения температуры на характеристики ИФМ7 происходит ухудшение кратковременной стабильности на зыходе ЦСЧ (т.е. увеличивается паразитная частотная модуляция ПЧМ выходного сигнала) и увеличиваются нелинейные искажения модулированного сигнала

Таким образом, на выходе ИФМ7 кроме полезной модуляции огюрных импульсов по фазе (f информационным сигналом присутствует паразитная фазовая модуляция из-за воздействия дестабилизирующих факторов.

Импульсы с выхода ИФМ7 с паразитной фазовой модуляцией (р поступают на вход ЧФДЗ, на второй вход которого поступают немо улированные по фазе импульсы с выхода ДФКД. При этом на выходе ЧФДЗ образуется сигнал ошибки и на выходе ФНЧ4 из этого сигнала ошибки формируется напряжение, соответствующее фазовой ошибке -, которое постугает на

усилитель постоянного тока УПТ13, с выхода которого поступает на СУМ14. На второй вход СУМ14 с выхода инвертора PfflBlO через интегратор ЛНТ11 поступает модулирующее напряжение, пропорциональное . В рез}льтате

алгебраического сложения этих сигналов на выходе СУМ 14 формируется управляющее напряжение, изменяющееся по закону , которое поступает на модулирующий вход ИФМ7, т.е. поступает противофазный модулирующий сигнал с предискажением. Это предискажение в соответс:вии с (, - ) полностью компенсирует модуляцию импульсов в ИФМ7, т.е. на

выходе ИФМ7 получается (-, - , + 0).

Таким образом, на выходе ИФМ7 сформируются импульсы, у которых не будет как паразитной модуляции (р, так и модуляции фазы (р от информационного сигнала, т.е. как в режиме синхронизма и без паразитных фазовьс: флуктуации.

Доказательством возможности осуществления предлагаемого устройства является то, что вводимые узлы типовые. Сумматор может быть выполнен на основе операционных усилителей (например, на микросхеме 140УД20).

Таким образом, применение предлагаемого цифрового синтезатора частот с частотной модуляцией позволяет ослабить влияние дестабилизирующих факторов ИФМ на кратковременную стабильность несущего колебания ЧМЦСЧ и уменьшить искажения модулированного сигнала.

Claims (1)

1. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией содержит последовательно соединенные опорный кварцевый генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, частотно-фазовый детектор, фильтр нижних частот, управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и импульсно-фазовый модулятор, выход которого соединен с входом частотно-фазового детектора, последовательно соединенные источник модулирующего сигнала, управляемый аттенюатор, инвертор и интегратор, устройство установки частоты, выход которого соединен с установочным входом делителя частоты переменным коэффициентом деления и управляющим входом управляемого аттенюатора, при этом второй (модулирующий) вход управляемого генератора соединен с выходом источника модулирующего сигнала, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные усилитель постоянного тока и сумматор, выход которого соединен с модулирующим входом импульсно-фазового модулятора, при этом второй вход сумматора соединен с выходом интегратора, а вход усилителя постоянного тока соединен с выходом фильтра нижних частот.