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 модулирующий сигнал поступает на второй (модулирующий) вход управляемого генератора (см. патент США J o4110707, 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 модулирующих частот из-за действия обратной связи в системе ИФАПЧ. Модуляция по второму входу управляемого генератора (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 (ФПЧ), т.е. на нижних частотах. Поэтому для расширения полосы модуляции в область нижних частот необходимо уменьшать полосу ФНЧ и делать его более инерционным, что приводит к снижению быстродействия ЦСЧ.
Паиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ЦСЧ с частотной модуляцией (ЧМ), в котором для преодоления этого противоречия и формирования модулированного в широкой 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 мод лятора (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, П 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 нет 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 в настоящее время такая возможность реализуется не полностью, что приводит к дополнительным искажениям и объясняется следующим.
Н 03 L 7/18
Включение ИФМ между опорным кварцевым генератором и опорным (со стороны ДФКД) входом микросхемы синтезатора приводит к большим искажениям амплитудно-частотной модуляционной характеристики (АЧМХ) и делает невозможным осуществление частотной модуляции в широкой полосе модулируюш;их частот по следующим причинам.
Известно (см., например, В. Манасевич. Синтезаторы частот (Теория и проектирование), 1979 г., стр. 349), что наиболее высокостабильные кварцевые генераторы выпускаются на частоты 5 и 10 МГц. Принятая в связной радиоаппаратуре девиация несущего колебания составляет  кГц. Тогда, например, если на выходе синтезатора частота/cv-SOO МГц и диапазон модулирующих частот составляет   кГц, то девиация частоты на опорной частоте 10 МГц будет в 50 раз меньше (500-10 /10-10 50) и составит  кГц/50 100 Гц. Наибольший индекс модуляции на самой низкой частоте модуляции ( Гц)  л/н 100/10 10, т.е., если включить ИФМ на выходе опорного кварцевого генератора 10 МГц, то индекс модуляции его должен составить  рад.
В тоже время известные фазовые модуляторы обеспечивают малость искажений лишь при индексах модуляции, не превышающих ориентировочно 0,2 рад (см. Д.Н. Шапиро, А.А. Паин Основы теории синтеза частот, 1981, стр. 228).
Таким образом, введение дв)осточечной модуляции по УГ и ИФМ, включенному между опорном кварцевым генератором (ОКГ) и опорным входом микросхемы синтезатора может привести к недопустимо большим искажениям модулированного сигнала.
Целью предлагаемого технического решения является получение равномерной АЧМХ в широкой полосе модулирующих 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, а также делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, выход которого соединен с другим входом импульсно-фазового детектора, 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 и через интегратор - с модулирующим входом фазового модулятора, выход которого соединен со входом делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления, и опорный кварцевый генератор, введен делитель частоты опорного сигнала на основе синхронизированного гечератора, выход которого соединен со входом фазового модулятора, а вход - с выходом опорного кварцевого генератора. При этом выход управляемого генератора является выходом синтезатора.
Существенным отличием предложенного технического решения является то, что с помощью введенного делителя частоты на основе синхронизированного генератора (например, на туннельном диоде) происходит значительное уменьшение индекса модуляции фазового модулятора на самой нижней модулирующей
.ш
частоте и тем самым расширение диапазона модулирующих частот в область нижних частот при малых искажениях.
Таким образом, в отличие от устройства-прототипа, применение которого из-за массового выпуска интегральных схем ЦСЧ, содержащих в одном блоке (в одном кристалле) ДФКД, ИФД, ДПКД, практически невозможно, предложенное устройство ЦСЧ с ЧМ может быт использовано 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, ДПКД2, ИФДЗ и ФНЧ4, выход которого подключен к управляемому входу УГ1, а также ДФКД5, выход которого соединен с другим входом ИФДЗ, блок установки частоты (БУЧ)6, выход которого соединен с установочным входом ДПКД2, источник модулирующего сигнала (ИМС)7, выход которого соединен с модулирующим входом УГ1 и через интегратор (ИНТ)8 с модулирующим входом ИФМ9, выход которого соединен со входом ДФКД5. При этом выход опорного кварцевого генератора (ОКГ)10 через делитель частоты на основе синхронизированного генератора (ДЧ)11 соединен с другим входом ИФМ9.
Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией работает следующим образом.
После установления режима синхронизма в кольце ИФАПЧ подается от ИМС7 модулирующий сигнал на модулирующий вход УГ1 и через интегратор ИНТ8 на модулирующий вход ИФМ9. При этом импульсы на выходе ДПКД2 будут промодулированы по фазе в соответствии с модуляцией УП информационным сигналом от ИМС7. С выхода Д11КД2 модулированные по фазе короткие импульсы поступают на первый вход ИФДЗ, где сравниваются по фазе с короткими опорными импульсами с выхода ДФКД5, промодулированными по фазе также, как и импульсы с ДПКД2. Опорный сигнал с выхода ОКГ10 поступает через делитель частоты ДЧ11 на опорный вход ИФМ9, на модулирующий вход которого от ИМС7 через ИНТ8 приходит модулирующий сигнал. В результате на выходе ИФМ9 формируется модулированный опорный сигнал с индексом модуляции в  в п раз меньщим, чем в том случае, если бы ИФМ был сразу после ОКГ. После деления этого сигнала в ДФКД5 до заданной частоты сравнения получаются на выходе ДФКД5 короткие, модулированные по фазе опорные импульсы. Поскольку в режиме синхронизма на входы ИФДЗ поступают с ДПКД2 и с ДФКД5 одинаково промодулированные по фазе импульсы, то на выходе ИФДЗ не образуется сигнала ошибки от модуляции и в кольце ИФАПЧ нет реакции на модулирующее возмущение УГ1.
В предложенном ЦСЧ происходит полная компенсация искажений модулированного сигнала при использовании любых интегральных микросхем синтезатора.
Доказательством возможности осуществления предлагаемого устройства является то, что вводимый делитель частоты может быть выполнен любым способом, например, на основе синхронизированного генератора на туннельном диоде. лагаемого устройства возможно с любыми схем ЦСЧ. широко выпускаемыми типами микроФОРМУЛА