Реакция частотно-модулированных цифровых синтезаторов частот с компенсацией и автокомпенсацией частотных искажений на паразитные приращения фазы сигнала в опорном канале

Н.С. Хохлов, А.Г. Хандога,

доктор технических наук, профессор УВД по ЦАО г. Москвы

РЕАКЦИЯ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ ЦИФРОВЫХ СИНТЕЗАТОРОВ ЧАСТОТ С КОМПЕНСАЦИЕЙ И АВТОКОМПЕНСАЦИЕЙ ЧАСТОТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ НА ПАРАЗИТНЫЕ ПРИРАЩЕНИЯ ФАЗЫ СИГНАЛА В ОПОРНОМ КАНАЛЕ

REACTION OF THE FREQUENCY-MODULATED DIGITAL SYNTHESIZERS OF FREQUENCIES WITH INDEMNIFICATION AND AUTOINDEMNIFICATION OF FREQUENCY DISTORTIONS ON PARASITIC INCREMENTS OF THE PHASE OF THE SIGNAL IN THE

BASIC CHANNEL

Рассмотрены особенности реакции цифровых синтезаторов частот на паразитные уходы фазы сигнала импульсно-фазового модулятора.

Features of reaction of digital synthesizers offrequencies on parasitic dissaperance of the phases of a signal of the impulse-phase modulator are considered.

В [1, 2] было рассмотрено два варианта структурных схем ЧМЦСЧ для ослабления частотных искажений в области нижних модулирующих частот Fн, что особенно важно при модуляции цифровым сигналом, имеющим, как правило, Fн не более 10 Гц. Заметим, что здесь и далее используются условные обозначения, принятые в [1, 2].

Первая схема ЧМЦСЧ, изображенная на рис. 1, предполагает использование компенсатора частотных искажений с регулировкой по возмущению методом модуляции ЧМ12, а вторая схема ЧМЦСЧ, показанная на рис. 2, предполагает использование автокомпенсатора частотных искажений с регулировкой по отклонению методом модуляции ЧМ1АК.

В [2] были проанализированы возможности обеих этих схем с точки зрения эффективности ослабления частотных искажений в области нижних модулирующих частот.

В то же время введение второй точки модуляции с помощью ИФМ в опорном канале помимо преимуществ по ослаблению частных искажений приводит к тому, что на ИФМ могут воздействовать различные дестабилизирующие факторы, в результате чего на выходе ИФМ могут иметь место паразитные приращения фазы, что приведет, в свою очередь, к возникновению ПФМ на выходе ЧМЦСЧ.

ИМС

иы©

И

РУ

УГ

f

микросхема

ФНД

+ ИФД СДПКД

ДФКД

ОКГ

ДД

ИФМ

БУЧ

Рис. 1. Структурная схема ЧМЦСЧ с компенсатором частотных искажений с регулировкой по возмущению методом модуляции ЧМ12

ИМС

uм

ИНВ

УГ

т:

ад

микросхема

ФНЧ

+ ИФД сд пкД

УПТ

ДФКД

ОКГ

ДЧ

ИФМ

БУЧ

Рис. 2. Структурная схема ЧМЦСЧ с компенсатором частотных искажений с регулировкой по отклонению методом модуляции ЧМ1АК

В связи с этим целесообразно провести исследование реакции ЧМЦЧС на паразитные уходы фазы сигнала на выходе ИФМ как для схемы при модуляции методом ЧМ12, так и для схемы при модуляции методом ЧМ1АК.

Для исследования реакции ЧМЦСЧ при модуляции методом ЧМ12 (рис. 1) на паразитные уходы фазы сигнала ИФМ составим эквивалентную схему этого синтезатора, отражающую реакцию синтезатора на паразитные приращения фазы выходного сигнала ИФМ (рис. 3).

Рис. 3. Структурная схема ЧМЦСЧ с модуляцией ЧМ12 для паразитных приращений

фазы выходного сигнала ИФМ

На основании этой схемы нормированная на N/R1 передаточная функция (ПФ) «фаза-фаза» выразится следующим образом:

АфЫ _ 1

ЛФ м ^)

1 + pT—тт-

Для исследования реакции ЧМЦСЧ при модуляции методом ЧМ1АК (рис. 2) на паразитные уходы фазы сигнала ИФМ также составим эквивалентную схему этого синтезатора, отражающую реакцию синтезатора на паразитные приращения фазы выходного сигнал ИФМ, при этом преобразованная эквивалентная схема будет иметь вид, представленный на рис. 4.

Рис. 4. Преобразованная эквивалентная схема ЧМЦСЧ с модуляцией ЧМ1АК для паразитных приращений фазы выходного сигнала ИФМ

На основании этой схемы нормированная на N/R1 передаточная функция (ПФ) «фаза-фаза» выразится следующим образом:

Е

ЕДф, АфМ

Афм (р) 1 + -т — [1 + ^(р)]

В выражениях (1) и (2) приняты следующие обозначения

T=N/2пSГySд — постоянная времени кольца ИФАПЧ;

N2=KSдSм — коэффициент регулирования;

F(p) — передаточная функция ФНЧ.

Остальные обозначения, как было указано выше, соответствуют принятым в [1, 2].

Для анализа АЧХ «фаза- фаза» системы ИФАПЧ, которые отражают реакцию рассматриваемых схем на паразитные приращения фазы сигнала на выходе ИФМ, воспользуемся ПФ, выражаемой формулой (2). Очевидно, при N2=0 эта ПФ будет соответствовать синтезатору по схеме рис. 1, т.е. без цепи автокомпенсации, а при N^0 — синтезатору по схеме рис. 2, т. е. с цепью автокомпенсации.

Заменив в (2) p на у'Ц получим КЧХ «фаза-фаза» системы ИФАПЧ рассматриваемых синтезаторов при использовании интегрирующего ФНЧ с постоянной времени Т1

Бдф,АфМ ^Й) 1 -а2тт1 +]ат

Разделяя КЧХ (3) на действительную и мнимую составляющие и находя модуль (3), получим расчетное выражение АЧХ «фаза-фаза» системы ИФАПЧ синтезаторов при условии, что Q=2жF

ААМ*м - ,г •

1 - (2р-)2ТТ1 +[2рБТ(1 + N )]2

На рис. 5 а, б приведены АЧХ системы ИФАПЧ соответственно при Т1=0,610-3 с и Т1=1,610~3, при этом на обоих рисунках сплошные линии соответствуют N2=0, пунктирные N2=10.

Поясним, что сплошные линии характеризуют АЧХ системы ИФ АПЧ синтезатора с модуляцией методом ЧМ12, а пунктирные — АЧХ системы ИФАПЧ синтезатора с модуляцией методом ЧМ1АК.

Из сравнения графиков, приведенных на этих рисунках, видно, что введение дополнительной цепи авторегулирования приводит к сужению полосы пропускания эквивалент-

ного ФНЧ, каковым является система ИФАПЧ для паразитных отклонений фазы опорного сигнала, являющихся следствием дестабилизирующих факторов, что благоприятно сказывается на качестве выходного сигнала синтезаторов, так как уменьшается его ПЧМ.

* Б

а о

Рис. 5. АЧХ системы ИФАПЧ при различных Т и N2 ЛИТЕРАТУРА

1. Бокова О.И. Разработка структурных схем частотно-модулированных цифровых синтезаторов частот с компенсацией и автокомпенсацией частотных искажений и помех / О.И. Бокова, А.Г. Хандога // Вестник Воронежского института МВД России.— 2008. —№1.— С. 147—150.

2. Печенин Е.А. Методы ослабления частотных искажений и помех в синтезаторах частот с угловой модуляцией / Е. А. Печенин, А.Г. Хандога // Охрана, безопасность и связь - 2007: материалы Всероссийской научно-практической конференции.— Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2007.— Ч. 2.— С. 10—12.