Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией

ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ С ЧАСТОТНОЙ 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 для получения модулированного по частоте сигнала на выходе синтезатора используется способ введения модулирующего сигнала через интегратор на вход фазового модулятора (ФМ), включенного в опорном канале между делителем частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) и импульсно-фазовым детектором (ИФД) (см. Д.Н. Шапиро, А.А. Паин Основы теории синтеза частот, 1981, стр. 227). Достоинством такого способа введения модуляции является возможность прохождения весьма низких модулирующих частот.
Недостаток этого ЦСЧ заключается в ограничении полосы модуляции сверху величины частоты среза в кольце ИФАПЧ, обусловленной в основном фильтром нижних частот (ФНЧ) на выходе фазового детектора (ФД). Причем частота среза этого ФПЧ зависит от частоты сравнения FCP на опорном входе ФД (или частотно-фазового детектора ЧФД) - чем ниже частота сравнения FCP, тем ниже требуется частота среза для получения требуемого подавления помехи с частотой сравнения в выходном сигнале. При этом частота сравнения FCP определяется заданным шагом сетки частот ЕШ, а именно  Поэтому при мелком шаге сетки частот происходит значительное ограничение сверху диапазона модулирующих частот в выходном сигнале синтезатора.
Кроме того, используемые в настоящее время для ЧМЦСЧ интегральные микросхемы имеют объединенные в один блок ДФКД, ИФД, ДПКД, что делает невозможным включение между ними ФМ.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ЦСЧ с частотной модуляцией (ЧМ), в котором модулирующий сигнал поступает на второй (модулирующий) вход управляемого генератора (УГ) (см. патент США 24110707, П 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 модулирующих частот из-за действия обратной связи в системе ИФАПЧ. Модуляция по второму входу УГ воспринимается кольцом ИФАПЧ как внешнее возмущение, которое по цепи обратной связи отрабатывается в сторону его уменьшения. Это уменьшение 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 пропускания ФНЧ и делать его более инерционным, что приводит к снижению быстродействия.
Целью предлагаемого технического решения является получение равномерной АЧМХ в широкой полосе модулируюш,их частот при перестройке несущей частоты в широком диапазоне.
Поставленная цель достигается тем, что в цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией, содержащий соединенные в кольцо управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, импульснофазовый детектор и фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, выход которого соединен со вторым входом импульснофазового детектора, опорный кварцевый генератор и источник модулирующего сигнала, выход которого соединен с модулирующим входом управляемого генератора, введены последовательно соединенные усилитель постоянного тока, инвертор, ключ и фазовый модулятор, выход которого соединен с входом делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления, индикатор синхронизма, выход которого соединен с управляющим ходом ключа, а вход - с выходом импульсно-фазового детектора, и делитель частоты, вход которого соединен с выходом опорного кварцевого генератора, а выход - со вторым входом фазового модулятора. При этом вход усилителя постоянного тока соединен с выходом фильтра нижних частот.
Существенным отличием предложенного технического рещения является то, что с помощью введенных новых элементов, объединенных соответствующими связями с остальными узлами схемы, происходит частотная модуляция выходного сигнала ЦСЧ с расщирением диапазона модулирующих частот в область нижних частот за счет автокомпенсации реакции кольца ИФАПЧ в области нижних частот. При этом получается ровная АЧМХ в широком диапазоне модулирующих частот.
Кроме того, в отличие от устройства прототипа, применение которого из-за массового выпуска интегральных микросхем, содержащих в одном блоке ДФКД, ИФД, ДПКД, практически не позволяет получить щирокую полосу модуляции при сохранении достаточно высокого быстродействия, предложенный ЦСЧ с ЧМ может быть использован с любыми интегральными микросхемами ЦСЧ.
На фиг. 1 представлена блок-схема ЦСЧ с ЧМ.
Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией содержит соединенные в кольцо УГ1, Д11КД2, ИФДЗ и ФНЧ4, выход которого соединен с управляющим входом УГ1, последовательно соединенные усилитель постоянного тока (УПТ)5, инвертор (ИНВ)6, ключ (Кл)7, ФМ8, и ДФКД9, выход которого соединен со вторым входом ИФДЗ, последовательно соединенные опорный кварцевый генератор (ОКГ)10 и делитель частоты (ДЧ)11, выход которого соединен со вторым входом ФМ8, индикатор синхронизма (ИС)12, выход которого соединен с управляющим входом ключа Кл7, а вход - с выходом ИФДЗ, источник модулирующего сигнала (ИМС)13, выход которого соединен с модулирующим входом УГ1.
Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией работает следующим образом.
лирующее 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, PfflB6, и Ют на модулирующий вход ФМ8, который сдвигает по фазе сигнал с ДЧП так, чтобы на выходе ДФКД9 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 ошибки от модуляции и, следовательно, нет реакции кольца ИФАПЧ на модулирующее воздействие УГ1. Для расширения полосы модуляции в область нижних частот и уменьшения искажений опорный сигнал с выхода ОКГ10 поступает на опорный вход ФМ8 через делитель частоты ДЧ11 с коэффициентом деления п. В этом случае на выходе ФМ8 формируется модулированный опорный сигнал с индексом модуляции  в п раз меньшим, чем если бы ФМ8 был сразу после ОКГ10.
В предложенном ЦСЧ происходит полная автоматическая компенсация искажений модулированного сигнала, так как здесь отсутствуют причины, приводящие к искажениям в аналогичных устройствах.
1.Здесь нет интегратора в опорном канале, что уменьшает возможность искажений АЧШС синтезатора.
2.Здесь значительно расширяется диапазон модулирующих частот из-за введения ДЧП, что позволяет применить предложенное устройство с интегральными микросхемами ЦСЧ.
В переходном режиме при переключении частот синтезатора, когда разность фаз на входах ИФДЗ превышает заранее установленную максимальную величину, от выходного сигнала ИФДЗ срабатывает индикатор синхронизма ИС12 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. При этом быстродействие определяется только ФНЧ4, который выбирается независимо от полосы модулирующих частот.
Доказательством возможности осуществления предлагаемого устройства является то, что вводимые блоки типовые. В качестве УПТ и инвертора используются операционные усилители. Фазовый модулятор может быт выполнен на основе компаратора, а делитель частоты - на основе синхронизированного генератора на туннельном диоде. Ключ может быть выполнен на основе микросхемы 564КТЗ. Индикатор синхронизма представляет собой амплитудный детектор с заранее установленным порогом срабатывания
Таким образом, применение предлагаемого ЦСЧ с ЧМ позволяет рещить задачу полной автоматической компенсации частотных искажений ЧМ сигнала ЦСЧ в широкой полосе модулирующих частот.
Заявителю не известны решения со сходными признаками и аналогичными свойствами. Поэтому можно считать, что предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.