ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ С ЧАСТОТИОЙ 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, построенный на основе кольца импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) с делителем частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) в цепи обратной связи, в котором модулирующий сигнал поступает на второй (модулируюпщй) вход управляемого генератора (см. патент США №4110707, Н 03 С 3/10,1978). В таком синтезаторе можно получить на выходе модулированный сигнал с практически неограниченной сверху полосой модулирующих частот. Недостаток его состоит в ограничении снизу полосы модуляции из-за действия обратной связи в системе ИФАПЧ. Модуляция по второму входу управляемого генератора (УГ) воспринимается кольцом ИФАПЧ как внещнее возмущение, которое по цепи обратной связи отрабатывается в сторону его уменьщения. Это уменьщение происходит в полосе пропускания кольца ИФАПЧ, определяемой фильтром нижних частот (ФНЧ), т.е. на нижних частотах. Поэтому для расширения полосы модуляции в область нижних частот необходимо сужать полосу ФНЧ и делать его более инерционным, что приводит к снижению быстродействия ЦСЧ.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ЦСЧ с частотной модуляцией (ЧМ), в котором для преодоления этого противоречия и формирования модулированного в щирокой полосе частот сигнала используется комбинированный двухточечный способ, когда модулирующий сигнал подается по двум каналам одновременно на модулирующий вход УГ и через интегратор на вход импульсно-фазового модулятора (ИФМ), включенного в опорном тракте между делителем частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) и импульсно-фазовым детектором (ИФД) (см. а.с. СССР №919040, Н 03 С 3/10, Н 03 L 7/16,1982).
При двухточечной модуляции по этому методу с помощью ИФМ импульсы на опорном входе импульсно-фазового детектора (ИФД) должны быть промодулированы по фазе так же, как импульсы после ДПКД. Тогда на выходе ИФД не 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 высокого быстродействия.
Однако практически такая возможность реализуется не полностью, что приводит к дополнительным искажениям и объясняется следующим.
М.Кл -НОЗСЗ/Ю Н 03 L 7/18
сящую от частоты) результирующую АЧХ системы интегратор-ИФМ можно получить только в сравнительно узком частотном диапазоне. При модуляции в широкой полосе частот, чтобы получить равномерную амплитудночастотную модуляционную характеристику (АЧМХ) необходимо иметь большой динамический диапазон модулирующего сигнала и интегратора, что также может привести к искажениям модулированного сигнала.
Во-вторых, помехи с выхода ИФМ будут передаваться на управляющий вход УГ и будет уменьшаться отношение сигнал/помеха.
Кроме того, используемые в настоящее время для ЧМЦСЧ интегральные микросхемы имеют объединенные в один блок ДФКД, ИФД, ДПКД, что делает невозможным включение между ними ИФМ.
Целью предлагаемого технического решения является получение равномерной АЧМХ в широкой полосе модулируюших частот при перестройке несущей частоты в щироком диапазоне частот.
Поставленная цель достигается тем, что в цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий соединенные в кольцо управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, импульсно-фазовый детектор и фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора, а также опорный генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, блок установки частоты, выход которого соединен с установочным входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, источник модулирующего сигнала, выход которого соединен с модулирующим входом управляемого генератора, введены последовательно соединенные усилитель постоянного тока, инвертор, ключ и фазовый модулятор, выход которого через делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления соединен со вторым входом импульсно-фазового детектора, второй (сигнальный) вход управляемого фазового модулятора соединен с выходом опорного генератора, вход усилителя постоянного тока соединен с выходом фильтра нижних частот. При этом управляющей вход ключа соединен с выходом индикатора синхронизма, вход которого соединен с выходом импульсно-фазового детектора.
Существенным отличием предложенного технического рещения является то, что с помощью введенных новых элементов, объединенных соответствующими связями с остальными узлами схемы, происходит частотная модуляция высокочастотного сигнала УГ с расщирением диапазона модулирующих частот в область нижних частот за счет автокомпенсации реакции кольца ИФАПЧ в области нижних частот. При этом нет интегратора и ИФМ (нет второй точки модуляции) и в то же время получается ровная АЧМХ при перестройке выходной частоты синтезатора в щироком диапазоне.
Таким образом, по сравнению с прототипом происходит существенное улучщение модуляционных параметров ЦСЧ.
Заявителю не известны решения со сходными признаками и аналогичными свойствами. Поэтому можно считать, что предлагаемое техническое рещение обладает существенными отличиями.
управляемому входу УГ1, последовательно соединенные усилитель постоянного тока УПТ5, инвертор ИНВ6, ключ Кл7 и фазовый модулятор ФМ8, выход которого через ДФ1СД9 соединен со вторым входом ИФДЗ, а второй (сигнальный) вход УФВ8 соединен с выходом опорного генератора ОГ10, вход УПТ5 соединен с выходом ФНЧ4. При этом управляющий вход ключа Кл7 соединен с выходом индикатора синхронизма ИСП, выход которого соединен с выходом ИФДЗ, выход блока установки частоты БУЧ 12 соединен с установочным входом ДПКД2, а выход источника модулирующего сигнала ИМС13 - с модулирующим входом УГ1.
Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией работает следующим образом.
После установления режима синхронизма в кольце ИФАПЧ на выходе индикатора синхронизма ИСП устанавливается сигнал, разрешающей прохождение через ключ Кл7 напряжения автокомпенсации реакции кольца ИФАПЧ на модулирующее воздействие УГ1 по его модулирующему входу. При этом импульсы на выходе ДПКД2 будут промодулированы по фазе в соответствии с модуляцией УГ1 информационным сигналом от ИМС13. С выхода ДПКД2 модулированные по фазе короткие импульсы поступают на первый вход ИФДЗ, где сравниваются с короткими опорными импульсами с выхода ДПКД9. В результате сравнения этих импульсов по частоте и фазе на выходе ИФДЗ вырабатывается управляющее напряжение, которое через ФНЧ4 поступает на управляющий вход УГ1 и одновременно через УПТ5, ИНВ6, и Кл7 на управляющий вход ФМ8, который сдвигает по фазе сигнал ОГ10 так, чтобы на выходе ДФ1СД9 сформировались короткие опорные импульсы, сдвинутые по фазе так же, как и модулированные импульсы с выхода ДПКД2. В результате сравнения одинаково промодулированных по фазе импульсов на выходе ИФДЗ уже нет сигнала опшбки от модуляции и, следовательно, нет реакции кольца ИФАПЧ на модулирующее воздействие УГ1.
В предложенном ЦСЧ происходит полная компенсация искажений модулированного сигнала, так как здесь отсутствуют причины, приводящие к искажениям в устройстве-прототипе.
1.Здесь нет второй точки модуляции информационным сигналом, а значит нет перекомпенсации теми частотными составляющими модулирующего сигнала, которые не нужны для правильной модуляции опорных импульсов по фазе.
2.Здесь нет интегратора в опорном канале, а значит нет условий для искажения АЧХ модулированного сигнала.
3.Здесь нет необходимости следить за стабильностью девиации частоты синтезатора и возможностью рассогласования каналов модуляции.
В переходном режиме при переключении частот синтезатора, когда разность фаз на входах ИФДЗ превыщает заранее установленную максимальную величину, от выходного сигнала ИФДЗ срабатывает индикатор синхронизма ИС11 и на его выходе формируется запрещающий сигнал, который поступает на управляющий вход ключа Кл7. В результате этого Кл7 закрывается и в кольце ИФАПЧ проходит обычная подстройка частоты синтезатора. Причем быстродействие ЦСЧ при этом определяется только ФНЧ4, инерционность
которого выбирается из этих условий независимо от полосы модулирующих частот.
Как только в системе ИФАПЧ после переключения частот установится режим синхронизма, с выхода индикатора синхронизма ИС11 на управляющий вход Кл7 поступит разрешающий сигнал и вспомогательный контур автоподстройки фазы опорных импульсов на выходе ДФ1СД9 относительно фазы импульсов с выхода ДПКД2 опять включится в работу и в ЦСЧ будет осуществляться полная компенсация реакции кольца ИФАПЧ на модулирующее воздействие по УГ1.
В отличии от устройства-прототипа, применение которого из-за массового выпуска интегральных микросхем ЦСЧ, содержащих в одном блоке (в одном кристалле) ДФКД, ИФД, ДПКД, практически невозможно, предложенное устройство ЦСЧ с ЧМ может быть использовано с любыми интегральными микросхемами ЦСЧ.
Доказательством возможности осуществления предлагаемого устройства является то, что вводимые блоки типовые. В качестве УПТ и инвертора используются операционные усилители. Ключ может быть выполнен на основе микросхемы 564КТЗ. Индикатор синхронизма представляет собой амплитудный детектор с заранее установленным порогом срабатывания. Фазовый модулятор может быть выполнен с использованием управляющих фазосдвигающих цепей.
Таким образом, применение предлагаемого цифрового синтезатора частот с частотной модуляцией позволяет решить задачу полной компенсации частотных искажений ЧМ сигнала в широкой полосе модулирующих частот и широком диапазоне перестройки частот синтезатора. При этом применение предлагаемого устройства возможно с любыми широко выпускаемыми типами интегральных микросхем ЦСЧ.