Пристрій фазової автопідстройки частоти з додатковим каналом фазової компенсації

Реферат: Пристрій фазової автопідстройки частоти з додатковим каналом фазової компенсації містить послідовно з'єднані еталонний генератор, фазовий модулятор, перший фазовий детектор, перший фільтр нижніх частот і генератор керованої напруги, вихід якого з'єднаний із другими входами першого і другого фазових детекторів. Додатково між виходом генератора керованої напруги і другим входом першого фазового детектора введені другий фазовий модулятор з додатковим входом управління крутизною та між виходом третього фільтра нижніх частот і другим входом фазового модулятора (першого) - інвертор. UA 69507 U (54) ПРИСТРІЙ ФАЗОВОЇ АВТОПІДСТРОЙКИ ЧАСТОТИ З ДОДАТКОВИМ КАНАЛОМ ФАЗОВОЇ КОМПЕНСАЦІЇ UA 69507 U UA 69507 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, в приймально-передавальних пристроях, в радіоелектронних системах обробки інформації і в системах автоматики. Відомий "Пристрій фазової автопідстройки частоти" [1], який містить послідовно з'єднані еталонний генератор, перший фазовий модулятор, перший фазовий детектор, перший фільтр нижніх частот і генератор керованої напруги, вихід якого з'єднаний із другим входом першого фазового детектора, при цьому вихід першого фазового детектора з'єднаний із модулюючим входом першого фазового модулятора. Між виходом еталонного генератора і додатковим входом управління крутизною першого фазового модулятора послідовно з'єднані фазообертач, другий фазовий детектор, другий вхід якого з'єднаний із виходом генератора керованої напруги, другий фільтр нижніх частот, постійна часу якого перевищує постійну часу першого фільтра нижніх частот, і нелінійний елемент із зоною нечутливості. Між виходом першого фазового детектора і модулюючим входом другого фазового модулятора введений третій фільтр нижніх частот. Недоліком пристрою є низька надійність при малому часі входження в синхронізм, невизначеність нелінійного закону регулювання нелінійного елемента із зоною нечутливості, мала смуга захоплення пристрою. 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 із 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 /2 з'єднаний із першим входом другого фазового детектора. Недоліком пристрою є низька швидкодія, невизначеність нелінійного закону регулювання нелінійного елемента із зоною нечутливості, недостатня смуга захоплення. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є "Пристрій фазової автопідстройки частоти" [3], який містить послідовно з'єднані еталонний генератор, фазовий модулятор, перший фазовий детектор, перший фільтр нижніх частот і генератор керованої напруги, вихід якого з'єднаний із другими входами першого і другого фазових детекторів, а вихід другого фазового детектора з'єднаний з входом другого фільтра нижніх частот, постійна часу якого перевищує постійну часу першого фільтра нижніх частот. При цьому вихід фазового модулятора через фазообертач на /2 з'єднаний із першим входом другого фазового детектора. 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 arctq(x) і третій фільтр нижніх частот. Вихід першого фазового детектора з'єднаний з входом регульованого підсилювача. Недоліком пристрою-прототипу є недостатня смуга захоплення пристрою. В основу корисної моделі поставлена задача створити пристрій фазової автопідстройки частоти з додатковим каналом фазової компенсації, який шляхом введення нових елементів в коло зворотного зв'язку за фазою за нелінійним законом регулювання виду arctq(x) забезпечить розширення смуги захоплення при підвищенні надійності та збереженні швидкодії даного пристрою. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в пристрій-прототип, який містить послідовно з'єднані еталонний генератор, фазовий модулятор, перший фазовий детектор, перший фільтр нижніх частот і генератор керованої напруги, вихід якого з'єднаний із другими входами першого і другого фазових детекторів, а вихід другого фазового детектора з'єднаний з входом другого фільтра нижніх частот, постійна часу якого перевищує постійну часу першого фільтра нижніх частот, між виходом другого фазового детектора і другим входом фазового модулятора (першого), 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, додатково введені між виходом генератора керованої напруги і другим входом першого фазового детектора другий фазовий модулятор з додатковим входом управління крутизною та між виходом третього фільтра нижніх частот і другим входом фазового модулятора (першого) - інвертор, при цьому вихід третього фільтра нижніх частот 1 UA 69507 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 з'єднаний з додатковим входом управління крутизною другого фазового модулятора, а вихід генератора керованої напруги з'єднаний через фазообертач на /2 з другим входом другого фазового детектора, перший вхід якого з'єднаний з виходом еталонного генератора. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає в розширенні смуги захоплення при підвищенні надійності та збереженні швидкодії пристрою. На фіг. 1 наведена структурна схема запропонованого пристрою. Запропонований пристрій фазової автопідстройки частоти з додатковим каналом фазової компенсації містить послідовно з'єднані еталонний генератор 1, перший фазовий модулятор 2, перший фазовий детектор 3, перший фільтр нижніх частот 4 і генератор керованої напруги 5, вихід якого з'єднаний через другий фазовий модулятор 10 із другим входом першого фазового детектора 3 та через фазообертач 12 на /2 із другим входом другого фазового детектора 6. Вихід другого фазового детектора 6 з'єднаний з входом другого фільтра нижніх частот 7, постійна часу якого перевищує постійну часу першого фільтра нижніх частот 4. Між виходом другого фазового детектора 6 і другим входом першого фазового модулятора 1 після другого фільтра нижніх частот 7 послідовно з'єднані регульований підсилювач 8 з додатковим входом регулювання коефіцієнта підсилення по нелінійному закону виду arctq(x), третій фільтр нижніх частот 9 і інвертор 11. Вихід першого фазового детектора 3 з'єднаний з входом регульованого підсилювача 8. Вихід третього фільтра нижніх частот 9 з'єднаний з додатковим входом управління крутизною другого фазового модулятора 10. Вихід еталонного генератора 1 з'єднаний з першим входом другого фазового детектора 6. Робота запропонованого пристрою полягає у наступному. З еталонного генератора 1 високочастотна напруга подається через перший фазовий модулятор 2 одночасно на перший фазовий детектор 3 і на перший вхід другого фазового детектора 5. Високочастотна напруга з генератора керованої напруги 5 надходить через другий фазовий модулятор 10 та фазообертач 12 на другі входи першого 3 і другого 6 фазових детекторів, де відбувається зрівняння частоти зовнішнього сигналу з частотою вихідного сигналу генератора керованої напруги 5. Вихідна напруга першого фазового детектора 3 надходить безпосередньо на вхід регульованого підсилювача 8, коефіцієнт підсилення якого регулюється за сигналом з виходу другого фазового детектора 6 по нелінійному закону виду arctq(x), та через перший фільтр нижніх частот 4 на вхід управління частотою генератора керованої напруги 5, змінюючи вихідну частоту генератора керованої напруги 5 пропорційно величині і полярності своєї напруги. Вихідна напруга регульованого підсилювача 9 через третій фільтр нижніх частот 9 подається на другий вхід другого фазового модулятора 10 і через інвертор 11 на другий вхід першого фазового модулятора 2, на виході яких отримується деякий зсув фази. Сигнал з виходу другого фазового детектора 6 через другий фільтр нижніх частот 7 надходить на вхід регулювання коефіцієнта підсилення регульованого підсилювача 8, при цьому в режимі стеження вибирається мінімальне значення коефіцієнта підсилення регульованого підсилювача 8, яке дозволяє зсунути фазу сигналу генератора керованої напруги 5 на мінімальне значення на виході першого фазового модулятора 2. Під впливом керованої напруги першого фазового детектора 3 на виході генератора керованої напруги 5 підтримується коливання з частотою, рівною деякому встановленому номінальному значенню. В перехідному режимі, при появі розстройки в системі, на виході першого фазового детектора 3 з'являється змінна напруга з частотою биттів. За рахунок наявності зворотного зв'язку на виході першого фазового детектора 3 з'являється постійна напруга, величина якої пропорційна коефіцієнту підсилення регульованого підсилювача 8, а знак - пропорційний знаку розстройки. В системі відбувається процес захоплення по частоті. На виході другого фазового детектора 6 з'являється змінна напруга з частотою биттів. На виході другого фільтра нижніх частот 7 постійна напруга відсутня, тому що фаза сигналу з виходу генератора керованої напруги 5 зсувається на постійне значення, яке дорівнює четвертій частині періоду коливань, на відміну від першого фазового детектора 3. В момент захоплення частоти, на виході першого фазового детектора 3 та другого фазового детектора 6 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 генератора керованої напруги 5 конвертується в першому фазовому детекторі 3 та другому фазовому детекторі 6 в постійну напругу зміщення, фільтрується, а потім надходить назад до генератора керованої напруги 5, де підтримує процес слідкування за частотою (режим синхронізму). При малих розстройках по частоті, постійна напруга з виходу другого фільтра нижніх частот 7 надходить на вхід регулювання коефіцієнта підсилення регульованого підсилювача 8, закон 2 UA 69507 U 5 10 зміни якого описується функцією виду arctq(x), та призводить до зміни коефіцієнта підсилення регульованого підсилювача 8. Збільшення постійної напруги з виходу другого фазового детектора 5 через другий фільтр нижніх частот 7 призводить до зменшення коефіцієнта підсилення регульованого підсилювача 8 за нелінійним законом. Джерела інформації: 1. А.с. № 1597076А1 СССР, МКИ H03L 7/00, 1987 г. 2. Патент на винахід № 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. Патент на корисну модель № 61317, Україна, МПК H03L 7/00. Пристрій фазової автопідстройки частоти /С. А. Макаров, С. М. Рот та інші. - № u 201102956; заяв. 14.03.2011; опубл. 11. 07.2011, Бюл. № 13. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 Пристрій фазової автопідстройки частоти з додатковим каналом фазової компенсації містить послідовно з'єднані еталонний генератор, фазовий модулятор, перший фазовий детектор, перший фільтр нижніх частот і генератор керованої напруги, вихід якого з'єднаний із другими входами першого і другого фазових детекторів, а вихід другого фазового детектора з'єднаний з входом другого фільтра нижніх частот, постійна часу якого перевищує постійну часу першого фільтра нижніх частот, між виходом другого фазового детектора і другим входом фазового модулятора (першого) 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, який відрізняється тим, що додатково між виходом генератора керованої напруги і другим входом першого фазового детектора введені другий фазовий модулятор з додатковим входом управління крутизною та між виходом третього фільтра нижніх частот і другим входом фазового модулятора (першого) - інвертор, при цьому вихід третього фільтра нижніх частот з'єднаний з додатковим входом управління крутизною другого фазового модулятора, а вихід генератора керованої напруги з'єднаний через фазообертач на /2 з другим входом другого фазового детектора, перший вхід якого з'єднаний з виходом еталонного генератора. 3 UA 69507 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 4