Пристрій фазової автопідстройки частоти з динамічно регульованими параметрами елементів зворотного зв’язку з фазовим регулятором

Реферат: Пристрій фазової автопідстройки частоти з динамічно регульованими параметрами елементів зворотного зв'язку з фазовим регулятором містить послідовно з'єднані еталонний генератор, перший фазовий детектор, перший фільтр нижніх частот, генератор керованої напруги, вихід якого з'єднаний з першим входом фазового модулятора та через фазовий обертач на /2 з другим входом другого фазового детектора, вихід якого з'єднаний з входом другого фільтра нижніх частот, постійна часу якого менша постійної часу першого фільтра нижніх частот. Замість регульованого підсилювача додатково введений між виходом другого фазового детектора і другим входом фазового модулятора після другого фільтра нижніх частот модифікований підсилювач з додатковим входом регулювання коефіцієнта підсилення по нелінійному закону виду 4 x , який послідовно з'єднаний з третім фільтром нижніх частот, виходом пристрою є вихід фазового модулятора. UA 94232 U (12) UA 94232 U UA 94232 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до галузі радіотехніки і може бути використана в пристроях стабілізації частоти приймально-передавальних пристроїв систем радіотехніки і телекомунікацій, в радіоелектронних системах обробки інформації техніки управління, радіолокації і навігації, радіо- і інформаційно-вимірювальних комплексах та в системах автоматики. Відомий "Пристрій фазової автопідстройки частоти" [1], який містить послідовно з'єднані еталонний генератор, фазовий модулятор, перший фазовий детектор, перший фільтр нижніх частот і генератор керованої напруги, вихід якого з'єднаний з другим входом першого фазового детектора, при цьому вихід першого фазового детектора з'єднаний з одним із входів регульованого підсилювача та через фазообертач з першим входом другого фазового детектора. До другого входу другого фазового детектора включено модулюючий вихід фазового модулятора. Вихід другого фазового детектора через другий фільтр нижніх частот, постійна часу якого менша постійної часу першого фільтра нижніх частот, і регульований підсилювач з'єднаний з другим входом фазового модулятора. Недоліком відомого пристрою є малий час входження в синхронізм, невизначеність закону регулювання регульованого підсилювача. Відомий також "Пристрій фазової автопідстройки частоти" [2], який містить послідовно з'єднані еталонний генератор, фазовий модулятор, перший фазовий детектор, перший фільтр нижніх частот і генератор керованої напруги, вихід якого з'єднаний з другими входами першого і другого фазових детекторів, при цьому вихід першого фазового детектора з'єднаний із модулюючим входом фазового модулятора, який виконаний із додатковим входом управління крутизною. Між виходом другого фазового детектора і додатковим входом управління крутизною фазового модулятора включені послідовно з'єднані другий фільтр нижніх частот, постійна часу якого перевищує постійну часу першого фільтра нижніх частот, і нелінійний елемент із зоною нечутливості. Вихід фазового модулятора через фазообертач на π/2 з'єднаний з першим входом другого фазового детектора. Недоліком відомого пристрою є низька швидкодія, невизначеність нелінійного закону регулювання нелінійного елементу із зоною нечутливості. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є "Пристрій фазової автопідстройки частоти" [3], який містить послідовно з'єднані еталонний генератор, перший фазовий детектор, перший фільтр нижніх частот і генератор керованої напруги, вихід якого з'єднаний з другими входами через фазовий модулятор першого фазового детектора та через фазовий обертач на π/2 другого фазового детектора, вихід якого з'єднаний з входом другого фільтра нижніх частот, постійна часу якого менша постійної часу першого фільтра нижніх частот. Між виходом другого фазового детектора і другим входом фазового модулятора, після другого фільтра нижніх частот послідовно з'єднані регульований підсилювач з додатковим входом регулювання коефіцієнта підсилення по нелінійному закону виду arctg(x) і третій фільтр нижніх частот. Вихід першого фазового детектора з'єднаний з входом регульованого підсилювача. Вихідна напруга пристрою знімається з виходу генератора керованої наруги. Недоліком пристрою-прототипу є низька швидкодія, необґрунтованість вибраного нелінійного закону регулювання нелінійного елемента із зоною нечутливості. В основу корисної моделі поставлена задача створити пристрій фазової автопідстройки частоти з динамічно регульованими параметрами елементів зворотного зв'язку з фазовим регулятором, який забезпечить підвищення його швидкодії за умови високих фільтруючих здібностей та заданої точності стеження за фазою в сталому режимі. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в пристрій-прототип, який містить послідовно з'єднані еталонний генератор, перший фазовий детектор, перший фільтр нижніх частот і генератор керованої напруги, вихід якого з'єднаний з першим входом фазового модулятора та через фазовий обертач на π/2 з другим входом другого фазового детектора, вихід якого з'єднаний з входом другого фільтра нижніх частот, постійна часу якого менша постійної часу першого фільтра нижніх частот; між виходом другого фазового детектора і другим входом фазового модулятора, після другого фільтра нижніх частот замість регульованого підсилювача додатково введено модифікований підсилювач з додатковим входом регулювання коефіцієнта підсилення по нелінійному закону виду 4 x та послідовно з'єднано третій фільтр нижніх частот. Вихід першого фазового детектора з'єднаний із входом модифікованого підсилювача. Вихідна напруга пристрою знімається з виходу фазового модулятора. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у підвищені швидкодії пристрою до 20 %. 1 UA 94232 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На фіг. 1 приведена структурна схема запропонованого пристрою. Запропонований пристрій фазової автопідстройки частоти з динамічно регульованими параметрами елементів зворотного зв'язку з фазовим регулятором містить послідовно з'єднані еталонний генератор 1, перший фазовий детектор 2, перший фільтр нижніх частот 3, генератор керованої напруги 4, вихід якого з'єднаний з першим входом фазового модулятора 5 та через фазовий обертач 6 на π/2 з другим входом другого фазового детектора 7, вихід якого з'єднаний з входом другого фільтра нижніх частот 8, постійна часу якого менша постійної часу першого фільтра нижніх частот 3. Між виходом другого фазового детектора 7 і другим входом фазового модулятора 5, після другого фільтра нижніх частот 8 послідовно з'єднані модифікований підсилювач 9 з додатковим входом регулювання коефіцієнта підсилення по нелінійному закону виду 4 x і третій фільтр нижніх частот 10. Вихід першого фазового детектора 2 з'єднаний із входом модифікованого підсилювача 9. Робота запропонованого пристрою фазової автопідстройки частоти з динамічно регульованими параметрами елементів зворотного зв'язку з фазовим регулятором полягає у наступному. З еталонного генератора 1 високочастотна напруга подається одночасно на перший вхід першого фазового детектора 2 і на перший вхід другого фазового детектора 7. Високочастотна напруга з генератора керованої напруги 4 надходить через фазовий модулятор 5 та фазообертач 6 на другі входи першого 2 і другого 7 фазових детекторів, де відбувається порівняння частоти зовнішнього сигналу з частотою вихідного сигналу генератора керованої напруги 4. Вихідна напруга першого фазового детектора 2 надходить безпосередньо на вхід підсилювача 9 з додатковим входом регулювання коефіцієнта підсилення, коефіцієнт підсилення якого регулюється за сигналом з виходу другого фазового детектора 7 по нелінійному закону виду 4 x , та через перший фільтр нижніх частот 3 на вхід управління частотою генератора керованої напруги 4, змінюючи вихідну частоту генератора керованої напруги 4 пропорційно величині і полярності своєї напруги. Вихідна напруга підсилювача 9 з додатковим входом регулювання коефіцієнта підсилення через третій фільтр нижніх частот 10 подається на другий вхід фазового модулятора 5, на виході якого отримується деякий зсув фази. Сигнал з виходу другого фазового детектора 7 через другий фільтр нижніх частот 8 надходить на вхід регулювання коефіцієнта підсилення модифікованого підсилювача 9, при цьому в режимі стеження вибирається мінімальне значення коефіцієнта підсилення модифікованого підсилювача 9, яке дозволяє зсунути фазу сигналу генератора керованої напруги 4 на мінімальне значення на виході фазового модулятора 5. Під впливом керованої напруги першого фазового детектора 2 на виході пристрою підтримується коливання з частотою, рівною деякому встановленому номінальному значенню. В перехідному режимі, при появі розстроювання в системі, на виході першого фазового детектора 2 з'являється змінна напруга з частотою биттів. За рахунок наявності зворотного зв'язку на виході першого фазового детектора 2 з'являється постійна напруга, величина якої пропорційна коефіцієнту підсилення модифікаційного підсилювача 9 з додатковим входом регулювання коефіцієнта підсилення, а знак - пропорційний знаку розстроювання. В системі відбувається процес захоплення по частоті. На виході другого фазового детектора 7 з'являється змінна напруга з частотою биттів. На виході другого фільтра нижніх частот 8 постійна напруга відсутня, тому що фаза сигналу з виходу фазового модулятора 5 зсувається на постійне значення, яке дорівнює четвертій частині періоду коливань, на відміну від першого фазового детектора 2. В момент захоплення частоти, на виході першого фазового детектора 2 та другого фазового детектора 7 з'являється постійна напруга, величина і полярність якої пропорційні різниці фаз коливань, що надходять. Після захоплення частоти величина зсуву фази між вхідним опорним сигналом і вихідною частотою фазового модулятора 5 конвертується в першому фазовому детекторі 2 та другому фазовому детекторі 7 в постійну напругу зміщення, фільтрується, а потім надходить до генератора керованої напруги 4, де підтримує процес слідкування за частотою (режим синхронізму). При малих розстроюваннях по частоті, постійна напруга з виходу другого фільтра нижніх частот 8 надходить на вхід регулювання коефіцієнта підсилення модифікованого підсилювача 9, закон зміни якого описується функцією виду 4 x , та призводить до зміни коефіцієнта підсилення модифікованого підсилювача 9 з додатковим входом регулювання коефіцієнта підсилення. Збільшення постійної напруги з виходу другого фазового детектора 7 через другий фільтр нижніх частот 8 призводить до зменшення коефіцієнта підсилення модифікаційного 2 UA 94232 U підсилювача 9 з додатковим входом регулювання коефіцієнта підсилення за нелінійним законом 5 виду 4 x . Джерела інформації: 1. А.с. № 1597076А1 СССР, МКИ H0ЗL 7/00, 1987 г. 2. Пат. № 15169 А, Україна, МПК H03L 7/00. Пристрій фазової автопідстройки частоти /С.М. Макарук, С.А. Макаров. - № 95041602; Заяв. 10.04.95; Опубл. 30.06.97, Бюл. № 3. 3. Пат. № 61317, Україна, МПК H03L 7/00. Пристрій фазової автопідстройки частоти /С.А. Макаров, С.М. Рот. - № u201102956; Заяв. 14.03.2011; Опубл. 11.07.2011, Бюл. № 13. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Пристрій фазової автопідстройки частоти з динамічно регульованими параметрами елементів зворотного зв'язку з фазовим регулятором, який містить послідовно з'єднані еталонний генератор, перший фазовий детектор, перший фільтр нижніх частот, генератор керованої напруги, вихід якого з'єднаний з першим входом фазового модулятора та через фазовий обертач на /2 з другим входом другого фазового детектора, вихід якого з'єднаний з входом другого фільтра нижніх частот, постійна часу якого менша постійної часу першого фільтра нижніх частот, який відрізняється тим, що замість регульованого підсилювача додатково введений між виходом другого фазового детектора і другим входом фазового модулятора після другого фільтра нижніх частот модифікований підсилювач з додатковим входом регулювання коефіцієнта підсилення по нелінійному закону виду 4 x , який послідовно з'єднаний з третім фільтром нижніх частот, виходом пристрою є вихід фазового модулятора. Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3