автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Исследование и разработка синтезатора частот с частотно-фазовым управлением

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

РГ6 од

На правах рукописи

- Й СЕН 10Р7

УДК 621.396

Резвая Ирина Витальевна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИНТЕЗАТОРА ЧАСТОТ С ЧАСТОТНО-ФАЗОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Специальность 05.12.17 - Радиотехнические и Телевизионные

Системы и Устройства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степе; . кандидата технических наук

Москва 1997

Работа выполнена в Московском Техническом Университете • Связи и Информатики на кафедре Радиопередающих устройств

Научный руководитель - Заслуженный деятель науки и техники

Российской Федерации, д.т.н, профессор ШАХГИЛЬДЯН В.В.

Официальные оппоненты: д.т.н., проф. Левин В.А.

Ведущее предприятие - Российский Институт Мощного

Радиостроения, г. Санкт-Петербург

на заседании специализированного совета К118.06.03 по присуждению ученой степени кандидата технических наук Московского Технического Университета Связи и Информатики

Адрес: 111024, Москва, Авиамоторная ул. 8а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МТУСИ.

к.т.н., проф. Капранов М.В.

Защита состоится

часов

Автореферат разослан

Ученый секретарь специали: о

совета К 118.06.03., к.т.н., доцент

О.В.Матвеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современные устройства связи требуют постоянного совершенствования для решения перспективных телекоммуникационных задач. При этом влияние радиоканала на работу систем связи в целом весьма значительно. Потенциальные возможности использования и перспективы развития различных систем во многом определяются техническими характеристиками радиооборудования, входящего в их состав.

Следует выделить следующие основные технические параметры, существенно влияющие на работу систем связи в целом: нестабильность радиочастоты, уровни побочных дискретных и шумовых составляющих в выходном спектре сигнала, а также скорость изменения выходных рабочих частот.

Для обеспечения этих параметров в технике широко применяются специальн е радиотехнические устройства - синтезаторы частот (СЧ). Именно СЧ определяют основные качественные характеристики систем связи, в том числе нестабильность частоты, шумы на выходе, быстродействие и надежность.

В этой связи, разработка высокоэффективных СЧ для систем связи имеет чрезвычайно большое значение.

Подавляющее большинство современных СЧ выполнено основе импульсных систем фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) с частотно-фазовым управлением (ЧФУ). Такие СЧ обеспечивают высокие качественные характеристики и являются, фактически, наилучшими при оценке по критерию качество/цена. Наибольший вклад в исследование различных систем ИФАПЧ с ЧФУ в разные годы внесли: С.И.Евтянов, М.В.Капранов, Г.М.Уткин, А.С.Галин, В.А.Левин, В.В.Шахгильдян, В.Манассевич, Д.Н.Шапиро, М.М.Зарецкий, А.В.Пестряков, А.И.Кабанов, В.Л.Карякин,

A.A.Ляховкин, Ф.М.Гарднер, В.Ф.Эган, В.Ф.Кроупа, А.В.Рыжков,

B.Н.Ерусланов, А.К.Макаров, В.Н.Белых, В.И.Борисов, Ю.А.Брюханов, А.Ф.Фомин, Ю.С.Щедров.

Особую актуальность приобретает научно-практические исследования синтезаторов на основе систем ИФАПЧ с ЧФУ, направленные на определение их качественных характеристик и предельных возможностей. Такие исследования представляют интерес для многих практических приложений в различных диапа-

зонах частот: от сотен МГц до единиц ГГц - для мобильных средств связи; от единиц ГГц до десятков ГГц - для спутниковых и радиорелейных линий

Научная новизна. Системы синтеза частот на основе ИФАПЧ относятся к классу замкнутых импульсных систем автоматического регулирования с периодической нелинейностью в кольце. В связи со сложностью математического описания таких устройств их свойства и поведение, как систем управления, недостаточно изучены. Поэтому для повышения их эффективности проводятся исследования систем на основе новых математических моделей, адекватно описывающих работу ИФАПЧ во временной и частотной областях. В частности, нахождение частотной границы эффективной работы ИФАПЧ позволяет максимально использовать потенциальные возможности СЧ при работе на высоких частотах. Последнее обстоятельство отличает проводимые исследования от известных. ы

Второй аспект новизны проводимых исследований связан с требованием широкого диапазона перестройки. Эта задача решается путем использования в кольце ИФАПЧ частотно-фазовых детекторов (ЧФД). Однако, при больших частотных расстройках значительно сказываются нелинейные свойства отдельных элементов кольца, и, в первую очередь, самого ЧФД. Указанные причины существенно усложняют исследование всей нелинейной системы ИФАПЧ с ЧФД в широком диапазоне перестройки по частоте и требуют новых широкополосных моделей для анализа.

Цель работы и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является исследование и расчет динамических и спектральных характеристик синтезатора частот с частотно-фазовым управлением на основе новых математических моделей кольца ИФАПЧ с ЧФД, справедливых в широкой области параметров, а также разработка методики инженерного расчета качественных характеристик синтезатора для аппаратуры радиосвязи микроволнового диапазона.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие новые научно-практические задачи:

- получена нелинейная модель частотно-фазового детектора, справедливая в широкой области изменения параметров входных сигналов;

- разработаны математическая модель системы ИФАПЧ с ЧФД для больших частотных расстроек с учетом влияния инерционных свойств детектора, а также динамическая модель - с учетом подавления дискретных помех на выходе системы;

- подготовлены программные средства и проведены исследования динамических характеристик СЧ, представлена оценка предельного быстродействия системы;

- разработаны программы для расчета динамических характеристик СЧ с учетом подавления дискретных компонент и проведено исследование влияния подавления на динамику системы;

- представлена дискретная модель и получены соотношения для расчета шумов в спектре выходного сигнала ИФАПЧ с ЧФД; проведено исследование выходного спектра СЧ в зависимости от параметров кольца;

- разработана инженерная методика расчета динамических и спектральных характеристик СЧ; а также предложены оригинальные технические решения по реализации СЧ.

Методы исследования■ В диссертации при решении поставленных задач используются теория непрерывных и импульсных систем автоматического регулирования, как автономных, так и неавтономных; аппарат разностных уравнений; преобразования Лапласа и Z-преобразования; теория фильтрации в импульсных системах управления; а также методика численного моделирования на персональном компьютере на языке TURBO PASCAL 7.0.

Практическая ценность. Материалы диссертационной работы являлись основной частью хоздоговорных НИР "Разработка и развитие теории нелинейных колебаний в дискретном времени. 1993-95 гг." и "Повышение эффективности систем фазовой синхронизации в технике связи. 1996-97гг." (шифр "Аспект-МТУСИ") по Программе фундаментальных и прикладных исследований вузов связи, подготовленной Министерством Связи Российской Федерации. НИР выполнялись в отраслевой лаборатории "Фазовой синхронизации" научно-исследовательской части Московского технического университета связи и информатики.

Результаты диссертационной работы внедрены в акционерном обществе "НЕВОС", созданном на базе Российского Института Мощного Радиостроения (РИМР), г.Санкт-Петербург, при проектировании синтезаторов частот и получили подтверждение на

- б -

практике. Имеется акт о внедрении результатов исследований.

Предложены конкретные инженерно-технические решения по реализации и повышению эффективности работы СЧ с ЧФД: частотно-фазовый детектор с расширенным диапазоном рабочих частот; устройство ФАПЧ для широкодиапазонного синтезатора с компенсацией нелинейности управляемого генератора: устройство поиска для широкодиапазонных СЧ с улучшенными качественными характеристиками; устройство поиска с повышенным быстродействием .

Сформулированные практические рекомендации могут быть использованы при разработке радиооборудования в новом диапазоне частот 1,8-1,9 ГГц для Европейских стандартов DCS (Digital Communication System) и DECT (Digital European Cordless Telephone).

Апробация результатов. Содержание диссертации докладывалось ее автором: на научно-технической конференции "Повышение качества и эффективности устройств синхронизации в системах связи" в 1993 г. в г.Ярославле; на 2-ой Международной научной школе-семинаре "Динамические и стохастические волновые явления" в Нижнем Новгороде в 1994 г.; на научно-техническом семинаре "Нелинейные свойства систем синхронизации" в Санкт-Петербурге в 1995 г.; на 3-ем международном семинаре специалистов "Нелинейная динамика электронных систем" в г.Дублине (Ирландия) (3rd International Specialist Workshop on Nonlinear Dynamics of Electronic System NDES-95) в 1995 г.; на международном симпозиуме по синхронизации в г.Эссене (Германия) (International Symposium on Synchronization) в 1995 г.; на 4-ом международном семинаре специалистов "Нелинейная динамика электронных систем" в г.Севилья (Испания) (NDES-96) в 1996 г.; на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, сотрудников и аспирантов МТУСИ в 1995-1997 гг.; на 52-ой научной сессии, поев. Дню Радио в Москве 22 мая 1997 г.; на 5-ом международном семинаре специалистов "Нелинейная динамика электронных систем" в Москве (NDES-97) в июне 1997 г.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 17 печатных работах, включая технические предложения автора в области повышения эффективности работы

ИФАПЧ с ЧФД, защищенные 4 авторскими свидетельствами.

Объем работы. Перечисленные Еыше положения раскрываются в материалах диссертационной работы, изложенной на 138 страницах машинописного текста, иллюстрированного 99 рисунками на 66 страницах. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 100 наименований, и 3 приложений. Объем приложений 4 0 страниц.

Основные положения. выносимые на защиту. В связи с решением в работе ряда задач по исследованию СЧ с ЧФД - на защиту выносятся следующие основные положения:

1. Математические модели СЧ на основе ИФАПЧ с ЧФД в виде систем автономных нелинейных разностных уравнений двух видов: стандартная - для исследования динамических характеристик при произвольном изменении частот сравнения; модифицированная - с учетом подавления дискретных составляющих на выходе синтезатора.

2. Модель ЧФД, справедливая для высоких входных частот и при условии их существенного неравенства.

3. Программы для расчета: характера переходного процесса, времени перестройки и области устойчивой работы в нелинейной системе - разработанные для двух моделей ИФАПЧ.

4. Результаты исследования динамических характеристик системы: зависимости характера .и длительности переходных процессов в СЧ от параметров кольца; возможность параметрической оптимизации времени перестройки; область устойчивой работы СЧ на основе ИФАПЧ с инерционным ЧФД.

5. Результаты исследования спектральных характеристик: соотношения для расчета уровня шума в спектре выходного сигнала СЧ; зависимости уровня шумов от параметров кольца.

6. Методика инженерного расчета динамических и спектральных характеристик СЧ с ЧФД.

Все основные результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность проблемы, отмечается новизна, формулируются цель и задачи работы, кратко

излагается содержание диссертации, перечисляются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертационной работы рассматриваются современные методы построения высокоэффективных СЧ на основе ИФАПЧ. Показано, что одним из наиболее распространенных методов улучшения динамических и спектральных характеристик систем ИФАПЧ является применение совместного - частотного и фазового управления в кольце.

На основе анализа существующих методов частотно-фазового управления в ИФАПЧ предложена трехуровневая классификация систем ИФАПЧ, включающая в себя все основные методы: первый уровень - делит ИФАПЧ по количеству каналов управления частотой подстраиваемого генератора (ПГ); второй - по методам воздействия на ПГ и третий - по принципам формирования и реализации управляющих воздействий на ПГ.

Рассмотрение всех этих методов позволило выделить использование ЧФД в кольце, как универсальный и простой метод повышения качества работы ИФАПЧ. Установлено, что несмотря на значительное число публикаций, исследование динамических характеристик таких систем вызывает значительные трудности из-за сложных моделей, описывающих работу кольца.

Отмечается, что большой вклад в развитие и исследование СЧ с ЧФД внесли: В.А.Левин, С.К.Романов, В.Н.Малиновский, Л.Н.Казаков, Ю.И.Алехин, Б.Н.Евстафьев, Горюнов В.И.

В результате обзора в качестве объекта исследований выбрана схема СЧ на основе ИФАПЧ с ЧФД.

Проведен краткий анализ схем ЧФД с учетом статических характеристик и следующих основных показателей их работы: диапазона входных частот, подавления дискретных побочных составляющих, шумовых характеристик и инерционности. Всего рассмотрено 6 основных существующих типов ЧФД.

По результатам анализа сформулирована главная цель и основные задачи работы в соответствии с выбранным объектом исследований - разработка новых моделей ИФАПЧ без ограничений на величину частотной расстройки с учетом высоких частот сравнения в ЧФД и проведение всесторонних исследований кольца ИФАПЧ в широкой области параметров.

Во второй главе рассмотрены математические модели сис-

тем ИФАПЧ с ЧФД, а также известные методы анализа подобных нелинейных систем. Отмечается широкое применение методов линеаризации и сведения к непрерывному аналогу, а также цифрового моделирования динамических процессов в кольце.

По итогам обзора обосновано применение сложных моделей СЧ с ЧФД и их исследование численными методами на ПК.

Структурная схема исследуемой системы показана на рис.1, где обозначены: ПГ - подстраиваемый генератор с крутизной Э; ДПКД - делитель с переменным коэффициентом деления ; ог - опорный генератор частотой ; ФНЧ - фильтр нижних частот; импульсный ЧФД, состоящий из цифрового формирователя импульсов ЦФИ и аналогового преобразователя импульсов АПИ.

На основе подробного изучения принципов работы ЧФД с учетом его инерционности 2 разработана новая математическая модель детектора в виде статической характеристики Г(ф,2), представленной на рис.26. Общепринятое представление характеристики ЧФД, известной как Г(ф)=ф-[ф], показано на рис.2а. Инерционность ЧФД 2 учтена, как относительная задержка переключения цифровых элементов в ЦФИ. Отличие новой модели от известной заключается в несимметричности Г при расстройках разного знака, а также в ее многозначности при ф>0 и значительной зависимости от параметра г.

На основе Г(ф,2), разработана математическая модель СЧ в виде системы из пяти нелинейных разностных уравнений:

Фпч= Фп+О-^ГСФ! ,г))/(1/0-д+1|оГ(ф1 ,2)), (1)

для 0<Р(Фп )<1-г , Фп-1«Рп + 1<Фп-Г(Фп) или 1-г<Г(фп)<1, Фп-Р(Фп)<Фп + 1 <Фп"г(Фп) + 1<

Фп + 1 = Фп-^ас{Р(фп))-1/0-д+1|оР(ф1,2)+ +

+ (1/0-д+1^оР(ф1 ,2)+ V)2 + 2 • Г гас{ Г(фп ) ) ' (^ Е (ф^ , 2) ) , (2) для 0<Ггас{Г(фп) }<1-2, фп + 1>фп-Ггас{Е(фп)),

Фп+1=Фп-1 + 1/0-д+"^Г(ф1 ,2)-У-/(1Л>-д+"^Г(ф1 ,2)-У)2-2Д>, (3)

ДЛЯ Е(фп)<0, фп-1<фп + ,<фп-1-Р(фп ),

ЧФД ■ ■ ■

Рис.1.

g =20.00 Usía .00 0=0.010

Рис.3.

Рис.4.

Фп + 1 =<Рп+(д-1!0Р(Ф1 ,2)-У-Р(фп )-гг (фп )/2)/(1/Э-д+110Р(Ф1 (4) ДЛЯ Г(фп)<0, фп-г-рсфп )«рп + 1 <Ф„-Р(Фп ) -

Фпм =Фп-(1/0-д+1|оР(ф1 ,г)+Р(фп )+у)+ /(1/0-д+1|0Р(ф1 +

+ 2'^ С Фп) (1/0-д+1^оР(ф1 ,г)-У)-РСФп)г+2д-2-1|оГ(ф1 ,г), (5) ДЛЯ К(фп)<0, фп+1 >фп-Р(фп ) . '

Уравнения (1-5) описывают движение фазовой координаты ф! в дискретные моменты времени в кольце ИФАПЧ со следующими параметрами: У=НС/Т0- нормированная постоянная времени ФНЧ; д = йн•Нд•С/(Б•10•Т0)- нормированное частотное отклонение, 0=3-10-Т02/ /(2Ж-ЫД-С)- параметр системы; 10- ток АПИ. Модель получена при отсутствии зоны нечувствительности в ЧФД для линейной характеристики управления ПГ.

В третьей главе исследуются динамические характеристики ИФАПЧ с ЧФД численными методами. На основе модели (1-5) разработаны программы для нахождения времени и полосы захвата.

Определены условия устойчивости "в малом" на основе линеаризации системы уравнений (1-5) в виде неравенства: 0<4/(1+2• V).

В области возможных изменений параметров кольца подробно изучен качественный характер переходных процессов в нелинейной системе. На рис.3 показан пример переходного процесса, рассчитанного по программе. Определены области колебательного и апериодического переходных процессов и граница между ними. Результаты нелинейного моделирования сопоставляются с данными, полученными аналитическими методами для линейной системы. Обоснованы границы применимости линейной модели .

Исследовано влияние параметров кольца на время перестройки N (количество периодов Т0) в нелинейном СЧ. В частности, построены зависимости N от Б-при разных ф0, V и г (см. пример на рис.4). Отмечается влияние инерционности ЧФД на N. Результаты расчетов N сравниваются с приближенными данными для линейной системы и даются рекомендации по выбору метода расчета и параметрической оптимизации кольца ИФАПЧ.

Методом моделирования определена полоса захвата д3 нелинейной ИФАПЧ для различных параметров и дана оценка их влияния на д3. Установлено, что полоса захвата не равна полосе удержания для целого ряда параметров. Даются рекомендации по выбору параметров кольца.

По результатам исследования динамики СЧ сформулированы рекомендации и выводы. Наибольшее влияние на длительность N оказывает постоянная времени ФНЧ V, причем зависимость между ними неоднозначная: для малых V, когда 0<4/(1+\Г)2, длительность N изменяется обратно пропорционально V; при увеличении V и 0>4/(1 +\/)2 значение N фактически пропорционально V. Таким образом, имеется возможность параметрической оптимизации времени при выполнении условия 0=4/(1+У)г, подтвержденная расчетами на ПК для нелинейной системы. Существенное влияние на время перестройки N оказывает коэффициент О: для колебательного режима время N обратно пропорционально О, а для апериодического режима - N сначала растет, а при 0>10/(1+\г)2 слабо зависит от Р. Влияние г наиболее существенно проявляется в области больших частотных отстроек (д=1/0) для г>0,2. В целом, влияние г на N необходимо учитывать при проектировании широкодиапазонных синтезаторов, если г)О,г, а влияние на полосу захвата проявляется только при г)0,5.

Сравнение результатов, полученных разными методами показало: линейные модели дают погрешность от 20X и более в широкодиапаэонных СЧ.

В четвертой главе на основе модели, полученной в главе 3, выводится динамическая модель СЧ с учетом подавления дискретных побочных спектральных составляющих в выходном спектре сигнала. Для вывода модели, на первом этапе, рассмотрены все основные причины возникновения дискретных помех в кольце. Получены соотношения- для расчета помех частотой гм0 на выходе ЧФД в зависимости от его параметров - тока утечки 1ут, инерционности г, несимметрии генераторов тока АПИ и элементов ЦФИ.

Найдена зависимость подавления дискретных помех с частотой пм0 на выходе ИФАПЧ 0 от коэффициента подавления помех в ЧФД сЗп:

<2(П«0 )=с!п • 10 ■ К~у(1 + 1/( 271пЧ)^ )/(2п*0 ) . (б)

С учетом (6) разработана модель ИФАПЧ в виде пяти нелинейных разностных уравнений для всех режимов работы ЧФД при произвольных начальных частотных расстройках ^н> Далее проведен расчет и анализ следующих динамических характеристик с учетом подавления помех О: времени переходного процесса (рис.5) и полосы захвата (рис.6). При этом, особое внимание уделено влиянию параметров <2^0), И, Yн » 2-

Результаты показали, что проведенные исследования имеют большое прикладное значение при расчетах СЧ. Установлена монотонная зависимость времени перестройки N от параметра О. Отмечается возможность параметрической оптимизации времени N для фиксированного значения 0 при изменении коэффициента ФНЧ V. Выделены те области параметров, для которых влияние инерционности ЧФД г на время N и полосу захвата ^з ИФАПЧ должно учитываться при проектировании широкодиапазонных синтезаторов, использующих высокие частоты сравнения в кольце.

В пятой главе выводятся основные соотношения для расчета уровня шума в спектре выходного сигнала СЧ.

Рассматриваются шумовые свойства кольца ИФАПЧ с ЧФД и проводится краткий обзор существующих методов расчета выходных шумов. В результате, отмечена необходимость учета дискретного характера работы кольца при расчете спектра, и выбран метод с использованием дискретно-непрерывных передаточных функций. Представлены известный модели шумов Ч*(р) для всех основных узлов СЧ.

Для расчета выходного спектра сигнала рассматривается шумовая модель ИФАПЧ с ЧФД в виде импульсной системы авторегулирования, состоящей из последовательного соединения импульсного и формирующего элементов И непрерывной части. Передаточная функция непрерывной части кольца ИФАПЧ определяется функциями передачи АПИ,. ФНЧ, ПГ и ДПКД: кн (Р)=капи ' К<5нч (Р)'кпг (Р)'Кдлкд • .Источники флуктуационных воздействий сведены к двум типам - внешним Х(р) = { (Ч'ог (Р) кдч+^дч (Р)+^дпкд (Р) )/кдпкд+^см (Р) и внутренним У(Р) = ((Ч,цфи(Р)-Капи+^апи(Р))Кф„ч(р)+Ч'фнч(р))-Кпг(р)+Ч'пГ(Р). Определена дискретно-непрерывная передаточная функция

Рис.5.

Рис.6.

Рис.7.

Рис.8.

системы Удн(эУ) и частотные характеристики (У) = ^дн С^Т) |2 , (V) = (1-Идн(з\>)|2 соответственно для внешних и внутренних возмущений (1>=ъгТ0). Составлена программа расчета и проведено исследование влияния параметров ИФАПЧ О и V на частотные характеристики и И2 (рис.7). Результаты расчетов сравниваются для непрерывной и дискретной моделей и даются рекомендации по их применению: для малоинерционных колец, при О■V2>0,1 рекомендуется использовать более точные дискретно-непрерывные характеристики. В остальных случаях возможно применение обеих моделей, причем погрешность вычислений для непрерывных характеристик не превышает 12% и снижается с уменьшением величины О-Vе.

Проведено исследование выходных спектров СЧ и дана оценка вклада шумов каждого узла, а также влияние добротности колебательной системы ПГ. Результаты расчетов представлены в виде спектров Зсч, в состав которых входят шумы ОГ -Бог и ПГ - Эпг, показанные на рисунке пунктиром. Пример расчетов спектров Зсч для разных добротностей ПГ - на рис.8.

Основные выводы по результатам исследований: при расчетах спектров необходимо использование дискретных методов и учет шумов всех узлов СЧ. Наибольший вклад в Бсч вносят 5ДЧ и эдпкд в ближней зоне при малом шаге сетки частот (десятки и сотни КГц), а также 3Ч(5Д при широкополосном ФНЧ - в дальней зоне. Причем, добротность колебательной системы ПГ мало влияет на Зсч в широкополосных ИФАПЧ.

В шестой главе рассмотрены практические аспекты реализации СЧ на основе ИФАПЧ с ЧФД. Разрабатывается методика инженерного расчета СЧ по заданным техническим характеристикам с использованием полученных в работе результатов - на основе дискретной, непрерывной и линейной моделей.

Специальный раздел посвящен инженерно-техническим предложениям автора по реализации СЧ, полученным в процессе изучения особенностей работы ИФАПЧ с ЧФД. В частности, предлагается ЧФД с расширенным диапазоном входных рабочих частот, в котором влияние инерционности г снижено. Рассматриваются технические решения по устранению нелинейности характеристики управления ПГ в кольце ИФАПЧ для снижения времени перестройки СЧ. Предложены также оригинальные способы приведения

частоты в полосу кольца ИФАПЧ с ЧФД, что важно при создании широкодиапазонных СЧ с малым уровнем дискретных помех.

В заключении приводятся основные результаты работы.

В приложении 1 рассматриваются режимы работы ЧФД и приводится вывод его статической характеристики.

В приложении 2 приводятся тексты программ для расчета динамических и спектральных характеристик СЧ.

В приложении 3 представлен акт о внедрении результатов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Получены математические модели СЧ на основе системы ИФАПЧ с ЧФД в виде систем нелинейных разностных уравнений двух видов, справедливые для произвольных частотных расстроек и высоких частот сравнения в кольце ИФАПЧ.

2. Разработана новая модель ЧФД, справедливая для высоких входных частот и при условии их существенного неравенства .

3. Для динамических моделей разработаны алгоритмы и программы расчета: времени и полосы захвата.

4. Получены результаты исследования динамических характеристик системы в виде зависимостей от параметров кольца. Показана возможность параметрической оптимизации времени подстройки по критерию локального минимума. Сформулированы рекомендации по улучшению динамических характеристик кольца.

5. Представлены флуктуационная модель СЧ, результаты исследования его частотных характеристик и выходного спектра. Сформулированы рекомендации по улучшению спектра СЧ, а также по применению шумовых моделей на практике.

6. Предложена методика инженерного расчета динамических и спектральных характеристик СЧ с ЧФД.

7. Подготовлены инженерно-технические предложения по повышению эффективности работы СЧ с ЧФД в виде устройств: с расширенным диапазоном изменения шага сетки частот, с улучшенным быстродействием за счет снижения нелинейности кольца, с расширенным диапазоном перестройки по частоте.

8. Результаты исследования в виде программных средств и методики внедрены на предприятии АО "НЕВОС" при расчете и

изготовлении опытного образца СЧ для изделий "Баркентина" и "Рокада-КУ" и получили хорошее подтверждение на практике..

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Резвая И.В. Исследование дискретной нелинейной модели импульсной ФАПЧ с частотно-фазовым детектором // Электросвязь.- 1997.- N2.-С.38-41.

2. Резвая И.В. Астатический импульсно-фазовый детехтор с расширенным рабочим диапазоном частот // Труды ВНИИ им. Коминтерна.- С.-Пб.:-1991.- Вып.1.- С.63-71.

3. Гордонов А.Н., Резвая И.В. Астатическая система ИФАПЧ, оптимизированная по длительности подстройки // Радиотехника.- 1992.- N 4.- С.48-52.

4. Резвая И.В., Кабанов А.И. Особенности анализа дискретной модели ИФАПЧ с ЧФД / МТУСИ. - Москва, 1996. Деп. з ЦНТИ "Информсвязь" 7.10.96, N2085, С.96-109.

5. Резвая И.В. Устройство двоичного поиска частоты для синтезатора с двумя последовательно включенными кольцами ФАП // Техника средств связи. Сер. ТРС.- 1990.- Вып.8.-С.88-96.

6. Резвая И.В. Экспериментальная отработка устройства ускоренного двоичного поиска // Техника средств связи. Сер. ТРС,- 1985.- Вып.5.- С.70-74.

7. Резвая И.В. Расчет устройства поиска для двух последовательно соединенных колец ФАП // Тез. докл. Всесоюзн. н.-т. конф. "Развитие и совершенствование устройств синхронизации в системах связи". Горький.- 1988.

8. Резвая И.В. Возможности увеличения быстродействия различителя знака в устройствах предварительного приведения частоты // Тез. докл. Всесоюзн. н.-т. конф. "Повышение качества и эффективности устройств синхронизации в системах связи". Ярославль.- 1993.

9. Rezvaya I. Mathematical Models of Frequency Synthesizer with Digital Phase-Frequency Detector //Abstracts of the Second Intern. Scientific School-Seminar, Nizhny Novgorod, 21-28 June.-1994.-PP.106-107.

10. Shakhgildyan V. , Kabanov A., Rezvaya I. Non-linear

dynamic of PLL // Proc. of the 3-rd Intern. Workshop on Nonlinear Dynamics of Electronic Systems, Dublin, Ireland, 28-29 July." 1995.- PP.103-106.

11. Kabanov A., Rezvaya I., Shakhgildyan V. Dynamic properties of nonlinear impulse synchronization systems // Proc. of the 4-th Intern. Workshop on Nonlinear Dynamics of Electronic systems, Seville, Spain, 27-28 dune.- 1996.-PP.75-80.

12. A.c.1702539. Импульсный частотно - фазовый детектор /А.Н.Гордонов,М.М.Зарецкий,И.В.Резвая.- Опубл.1991,Бюл.Ы 48.

13. А.С. 1734211. Устройство предварительного приведения частоты подстраиваемого генератора / А.Н.Гордонов, М.М.Зарецкий, И.В.Резвая.- Опубл.1992, Бюл.Ы 18.

14. А.С. 1737728. Устройство фазовой автоподстройки частоты / А.Н.Гордонов, М.М.Зарецкий, И.В.Резвая.-Опубл.1992, Бюл-N 20.

15. А.С. 1755370. Устройство предварительного приведения частоты подстраиваемого генератора / М.М.Зарецкий, И.В.Резвая.- Опубл.1992,Бол.N 30.

16. Резвая И.В. Шумовые свойства ИФАПЧ с ЧФД: передаточные функции и спектры //Тез. докл. 52-й науч. сессии, поев. Дню Радио, 21-22 мая 1997 г. - Москва, 1997.

С.123-124.

17. Rezvaya I., Shakhgildyan V., Kabanov A. Pulse models and results for PLL // Proc. of the 5-th Intern. Workshop on Nonlinear Dynamics of Electronic Systems, Moscow, Russue, 27-28 June.- 1997.

Подписано в печать 02.06.97г. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Объем 1,1 усл.п.л. Тираж 100 экз. Заказ 209.

ЗАО ■ "Информсвязьиздат". Москва, ул. Авиамоторная, 8.