автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Исследование и разработка синтезаторов частот для аппаратуры контроля помеховой радиообстановки

-Л'Л^

ШШНСТНРСГИО Г »ЯЗИ РСФСР

Л 1ос конек ¡¡и техн нческ и Л ум ивсрс нтет СВЯЗИ и информатики

Па правах рукописи УДК 621.373

РАДЬКО НИКОЛАЙ МИХАЙЛОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИНТЕЗАТОРОВ ЧАСТОТ ДЛЯ АППАРАТУРЫ КОНТРОЛЯ ПОМЕХОВОЙ РАДИООБСТАНОВКИ

¡Специальность 05.12.17 — Радиотехнические и теленп.чионпые системы и устройства)

Л В Т О Г3 Е Ф Е Р Л Т

диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1995

Работа выполнена в Московском техническом университете связи и информатики на кафедре радиопередающих устройств.

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор А.А.Ляховкин

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В.А.Левин,

кандидат технических наук, Б.И.Петрицев

Ведущее предприятие указано в ревении специализированного совета.

За*ита диссертации состоится " 1995. г.

в А.&. часов на заседании специализированного совета К118.Об.03 по присуждении ученой степени кандидата технических наук Московского технического университета связи и информатики.

С диссертацией моано ознакомиться в библиотеке Московского технического университета связи и информатики.

Отзнвм ■ двух экземплярах, заверенные печатьп, просим направлять на имя ученого секретаря специализированного совета по адресу 105855. ГСП, Москва, Авиамоторная 8а, МТЫСИ.

Автореферат разослан 3 1ЭЭ5 г.

Ученый секретарь специализированного

совета 0.В.Матвеева

1. ОБЦЙЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ«

1.1. Актуальность проблема

Задача повывения быстродействия синтезаторов частот является сегодня одной из вамнейвих для систем оперативного контроля помеховой радиообстановки ( ОКПО ) и технического анализа радиосигналов, для адаптивных систем связи, работающих в режиме поиска свободного участка радиодиапазона. Для этого применяется различные технические реиения в рамках хорошо изученных синтезаторов частот на основе кольца ФЙПЧ с использованием детекторов 8ИЧФД и "выборка-запоминание", а такме синтезаторов прямого синтеза. Однако постоянное уяееточение требований к синтезаторам частот приводит к тому, что первые из них не всегда могут обеспечить необходимое быстродействие при заданном маге сетки частот, а использование вторых ограничено недостаточным качеством выходного сигнала.

В связи с этим возникает необходимость в изучении и применении новых структур узлов синтезаторов частот. Одним из таких перспективных узлов является разностно-кодовнй фазовый детектор, применение которого требует проведения теоретических и практических исследований, разработки инженерных методик и рекомендаций.

1.2. Цель и задачи работы

Целью диссертационной работы является исследование и разработка синтезаторов частот для аппаратуры контроля помеховой радкообстанов-ки и технического анализа радиосигналов УКВ диапазона (в дальнейаем-аппаратура оперативного контроля помеховой обстановки (ОКПО)).

В соответствии с поставленной цельп в диссертации рассматривался следущие задачи по теоретическому исследовании и

-ч-

практической разработке синтезаторов частот.

1. Исследование методов и принципов построения синтезаторов частот для аппаратуры ОКПО. Выбор структурной схемы устройства на основании сравнительного анализа качественных характеристик СЧ.

2. Разработка математической модели системы ФЙПЧ с разностно-кодовым фазовым детектором (РКФД) и предварительным управляемым делителем в цепи обратной связи (ПД), позволявшей всесторонне исследовать количественные и качественные характеристики системы.

3. Исследование динамических характеристик СЧ с цифровым детектором, анализ устойчивости, определение времени переходных процессов в системе с различными типами фильтров никних частот.

4. Исследование спектральных характеристик СЧ с РКФД и ПД в цепи обратной связи.

5. Исследование методов повышения качества спектральных характеристик СЧ при заданных динамических характеристиках.

6. Разработка методики инженерного расчета и проектирования системы ФЙПЧ с РКФД, ПД в цепи обратной связи и с переменной структурой ФНЧ.

7. Разработка на основании новых технических репений опытных образцов СЧ.

8. Экспериментальное исследование созданных образцов СЧ с целые проверки теоретических положений диссертации и для последувцего их внедрения.

1.3. Методы исследования

При реаении поставленных в работе задач использованы методы теории непрерывных и импульсных линейных и дискретных систем автоматического регулирования, математический аппарат векторно-матричных дифференциальных уравнений, метод пространства состояний, теория обобщенных функций. Использованы также методы и алгоритмы

моделирования на ЭВМ нелинейных систем автоматического регулирования. гармонический анализ периодических сигналов.

1.4. Научная новизна работы заклвчается в следуваем:

1. Впервые изучена математическая модель системы ФАПЧ с разностно-кодовым фазовым детектором и делителем с переменным коэффициентом деления в цепи обратной связи.

2. Аналитически определены условия устойчивости системы "в малом". Определена полоса захвата системы.

3. Разработана методика моделирования на ЭВМ систем. ФЙПЧ с РКФД и получены численные результаты спектральных и динамических характеристик на основе построенной системы разностных уравнений.

4. Получены аналитические вырааения для расчета помех в линейной импульсной математической модели СЧ.

5. Проведен анализ способов улучаения спектральных и динамических характеристик СЧ.

6. Разработана методика моделирования на ЭВМ СЧ с коммутируемым Фильтром.

7. Сформулированы инаенерные рекомендации для расчета и разработки СЧ. Предложены схемы детектора, управляемого предварительного делителя, коммутируемого фильтра.

1.5. Основные положения, выносимые на защиту

1. Обоснование математической модели системы ФАПЧ с РКФД и предварительным делителем с переменным коэффициентом деления в цепи обратной связи и произвольным типом ФНЧ в цепи управления.

2. Зависимость области устойчивости и полосы захвата и удераания от параметров системы ФАПЧ без Фильтра, с интегрирувцим и пропорционально интегрируввим фильтрами в цепи управления.

3. Зависимость длительности переходных процессов и спектральн] характеристик от параметров системы без фильтра, с интегрирующим

и пропорционально интегрирующим фильтрами в цепи управления.

4. Результаты исследования динамических характеристик с коммутируемым фильтром.

5. Аналитические выражения для расчета спектральных характеристик системы. Результаты исследования спектральных характеристик СЧ.

6. Методика инменерного расчета СЧ на основе системы ФИПЧ с РКФД, предварительным управляемым делителем с переменным коэффициентом деления и коммутируемым фильтром с учетом оптимально выбора коэффициентов, определявших значение выходной частоты СЧ.

7. Технические и конструктивные решения, результаты экспериментальных исследований и рекомендации по разработке СЧ для систем ОКПО.

1.6. Практическая ценность работы

Теоретические исследования и расчет на ЭВМ, проведенные в диссертации, позволили сделать обоснованный выбор структуры СЧ, разработать методику и программу расчета параметров систем ФЙПЧ с РКФД, удовлетворявших заданным техническим характеристикам.

Полученные теоретические результаты использованы при разрабо! опытных образцов СЧ на основе ФЙПЧ для систем ОКПО. Полученные положительные результаты экспериментального исследования позволил) выбрать СЧ на основе системы ФЙПЧ с РКФД и делителем с переменным коэффициентом деления в цепи обратной связи в качестве базовой структуры для других систем связи с близкими техническими характеристиками.

1.7. Реализация в промышленности

Резцльтатн диссертационной работы использованы при проведении НИР и ОКР с цельи создания новой аппаратуры ОКПО. Созданные опытные образцы СЧ на основе систем ФйПЧ внедрены при разработке и изготовлении специальных средств ОКПО, что подтверядается соответствующим актом внедрения, представленным в прилояении к работе.

1.8. ЙпроОация результате» • с^-'-тк

Основные положения диссер • :<;;.>н:ьн >; работы обсуядались и получили положительную оценку не. сл^веих научно-технических конференциях и семинарах:

- научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МИС С НТУСИ > в 1990-1993гг,

- 1? отраслевой научно-технической конференции "Системы и аппаратура свяьи с повыиенной поивхочстсйчивостьв" в Москве

в 1а6зг,

- ме«регисна.яноЯ научной конференции Нормирование сложных сигналов" в Ростове Великом в 1391 г,

- 7 нколе-совещании молодых ученых и специалистов "Стабилизация частоты и формирования сигналов радио и оптического диапазона" в 1992г в Новороссийске.

1.9. Публикации

По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ [ 1-6 ].

1.10. Объем и структура работы

Диссертационная работа изломена на 123 страницах машинописного текста, иллюстрированного 45 рисунками, содермит одну таблицу. Работа состоит из введения, 6 глав основного текста, заключения, 5 приложений и списка литературы, включающего 69 наименований.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

8 о введении обоснована актуальность улучшения динамических и спектральных характеристик синтезаторов частот, показано мирокое их применение в системах радиосвязи и контроля помеховой радиообстановки. Приведены цели и задачи диссертационной работы, новые научные результаты, практическая значимость, реализации в промышленности, а также положения, выносимые на зациту.

В первой главе проведен сравнительный анализ построения синтезаторов частот для систем оперативного контроля помеховой обстановки и показаны пути их решения. Приведены основные технические характеристики синтезаторов частот для систем ОКПО. Показано, что наиболее сложной задачей в разработке синтезаторов частот является получение высокой спектральной чистоты сигнала и большой скорости перестройки ( не более одного периода вага сетки частот ) при малом »аге сетки частот. Дополнительную трудность представляет получение подобных характеристик в УКВ и более высокочастотных диапазонах. Из сравнительного анализа существующих методов формирования сетки частот следует, что такие методы как пассивный синтез с применением приборов на поверхностных акустических волнах, прямой цифровой синтез с накопителем фазы, обладая хорошими динамическими характеристиками, имеют недостаточную степень подавления регулярных помех в спектре выходного сигнала. При

-з-

всей простоте, надежности и достоинстве однокольцевых импульсных ФЙПЧ, основных их недостатком является невозиовность получения высокого быстродействия при малом ваге сетки частот. Применение различных технических ревений, таких как ДДПКД, многокольцевые структуры, переменные структура и параметры системы позволяют частично разревать это противоречие при значительном усложнении самого синтезатора и алгоритма его работы и управления. Структурой, позволявшей наиболее полно удовлетворить требованиям, предъявляемым к СЧ для аппаратуры ОКПО, является система ФЙПЧ с РКФД, дополненная предварительным делителем высокой частоты с управляемым коэффициентом деления. Структурная схема СЧ показана на рис.1.

Здесь: ИГ- опорный генератор, НГ- управляемый генератор, ФИ1.ФИ2 - формирователи импульсов, НС1.НС2 - накапливающие сумматоры, ВУ - вычитающее устройство, ЦЙП - цифро-аналоговый преобразователь, ФНЧ - фильтр нижних частот, ЛД - предварительный управляемый делитель, УУ - устройство управления.

Синтезатор работает следующим образом. Накапливающий сумматор представляет собой последовательное соединение двоичного п-разрядного сумматора и п-разрядного регистра с параллельной записью. С приходом опорного сигнала код НС1 увеличивается на величину управлявшего кода N1. Сигнал управляемого генератора, поступающий по цепи обратной связи, после деления в ПД увеличивает код на выходе НС2 на величину N2. Таким образом накапливающие сумматоры мовно рассматривать как некоторые устройства, осуществляющие пропорциональное преобразование нарастающего значения фазы ОГ или УГ в численное значение цифрового запоминаемого в НС кода. Вычитавщее устройство является асинхронным и его выходной код представляет собой разность чисел, поступающих из НС1 и НС2 в данный момент времени. ЦЙП осуществляет пропорциональное преобразование входного цифрового кода в аналоговый сигнал на выходе. Коэффициент деления ПД изменяется по закону, задаваемому УУ .

Рис. Структурная схема синтезатора частот на основе РКФД с управляемым предварительным делителем

B главе рассмотрены реиимы работы, приведены формулы, определяющие выходную частоту СЧ fyr:

при коэффициенте деления предварительного делителя F(tn) равном единице:

л - JL. .щ •

<

чг

> Ш

при F(tn) равном целому числу N3

при введении дробности N4 ь накапливающий сумматор НС!

l-t^f-); lb)

при управлении коэффициентом деления предварительного делителя равном N5 без управления и Ч5+К с управлением

I s-4-(M-K+Vi->/5). 00

\Г уг> Jsf dL 4 '

где for -выходная частота опорного генератора, N1 и N2 - коды,подаваемые па НС1 и НС2, М - интервал на которой предварительный делитель делит с коэффициентом N5+K. Исходным пунктом для анализа СЧ является разработка и анализ математической модели. Для этого используется метод получения уравнений в пространстве состояний ФНЧ путем разложения ег« передаточной функции £$(S) на элементарные дроби

I . m л.

т I

Ь-Ц

« i^i ' S-0 '

где S - оператор дифференцирования;

В результате получена система уравнений, описывавшая состоя)-СЧ в момент времени tn.

Xa*s WJXn/Vrv,

U/ц-Ч = +

¿цдк IV

[exp (AiTrtV i] Д1f U n. J Cl • [(exp UiTaV l} ДЛ] A^a- tfi ^

[ exp CAl OV -(i To - At ruft) - i/Ar(V(jTo-

- *{*)))> CoUw Tn- Сой - (T*-(jT.-

" ^iO)}*U9nTns*tfF(tii), (6)

где X = II Xa.,... , Xm. 1| - в - мерный вектор

столбец состояний ФКЧ,

ф (Т(0 - переходная или фундаментальная матрица диагонального типа

Ф(ТО = dla^ ||е*р(л^),е>ф(л^,...7 ехр(лЛ)11-

- столбец размером в,

вчид,...д||

- столбец размером I.

Д- полосы функции £ф(5),

СоС'ь" постоянные коэффициенты при разложении &ф( Б > на элементарные дроби,

Ц^ - выходное напряжение ЦЙП после поступления на РКФД импульса ПД в момент времени

^цр - крутизна ЗГ,

" разность времени поступления на детектор импульсов ПД и

ОГ.

Д. (X - единичная ступенька ЦАП. ^ - целая часть суммы

л-и* Тп,

То

Ц5Н - начальная частота ЗГ.

В главе получены система аравнений, описывающие СЧ без фильтра,с интегрирующим и пропорционалы}о-интегрирувщим фильтрами, приведена внрагенкя, определяющие различные характеристики фазового детектора: пилообразную, с насыщением, со сбрасыванием ВУ в среднее состояние после его переполнения.

Во второй главе проведены исследования динамических характеристик синтезаторов частот с РКФД и ПД в цепи обратной связи. Выходное напряжение ЩШ имеет в режиме синхронизма ступенчатый характер, положительный период которого равен Н1*Д0, отрицательный Н2*&1), что накладывает ограничения на диапазон среднего управлявшего напряжения ДЕулр

АЁ--(а- (?)

Для анализа устойчивости системы ступенчатые функции на выходах сумматоров НС1 и КС2 представлены в виде суммы линейной функции и пилообразной. Это позволяет перейти к линейной неавтономной импульсной модели СЧ, в которой пилообразная функция является помехой. На основе построенной модели рассмотрены условия устойчивости СЧ с ФЙПЧ первого и второго порядка при малых отклонениях от стационарного состояния.

Анализ показал, что при определенных ограничениях, накладываемых на коэффициент усиления непрерывной части разомкнутой системы Ко и постоянные времени фильтров Т. Т1. Т2, СЧ на основе РКФД обладает устойчивостьв "в малом" как без фильтра, так и с интегрирующим и пропорционально-интегрирующим фильтром в цели управления, что является важным положительных качеством системы.

На основе системы уразнений ( 6 ) разработана программа на языке программирования ПЛ1 1РЙР-ЙКРВ, позволяющая анализировать переходные процессы в СЧ с РКФД. Результаты расчетов представлены в виде графиков. Для бесфильтровой системы построены графики изменения времени переходного процесса Т от коэффициента усиления Ко при различной точности усюнивлвним частоты^ . Для системы ФйПЧ с интегрируючим фильтром представлены зависимости времени переходного процесса от постоянной времени Т при различных значениях коэффициента усиления Ко. Для системы ФЙПЧ с пропорционально-интегрирующим фильтром построены графики зависимости времени переходного процесса от постоянной времени Т2 при различных значениях 72 - Т1 и Ко, Все величины даны в нормированном виде. Из графиков следует, что СЧ на основе ФАПЧ с РКФД позволяет получить хоровие динамические параметры. Для бесфильтровой системы время переходного процесса может достигать значений на один-два порядка меньве периода вага сетки'частот. В СЧ с интегрирующим фильтром время переходного процесса при малых постоянных Т

приближается к значениям бесфильтровой системы, а с ростом Т монотонно увеличивается. При приближении к границе устойчивости время переходного процесса начинает определяться значением колебательности. Зависимости от Т1, Т2 и Ко для системы с пропорционально-интегрирующим фильтром имевт более сложный характер. Быстродействие увеличивается с ростом Ко и приближении Т1 к Т2. Расчеты показывают, что наиболее приемлемый для практического использования является СЧ с пропорционально-интегрирующим фильтром, позволяющим в вироких пределах изменять динамические параметры СЧ, имея при этом достаточный запас по устойчивости.

В третьей главе проведены исследования спектральных характеристик СЧ на основе ФАПЧ с РКФД и ПД в цепи обратной связи. Высокое быстродействие системы является ее важным достоинством, однако наряду с этим к СЧ предъявляются требования по составу и уровню спектральных составляющих помехи.

На входы детектора поступают частоты на несколько порядков выие вага сетки частот, в связи с этим проникновение на выход детектора его рабочих частот легко отфильтровывается фильтром с малой постоянной времени, практически не влияющим на динамику системы. Однако в спектре выходного сигнала присутствуют низкочастотные помехи кратные вагу сетки частот. Для спектрального анализа помех была применена программа 1РАР-ЯКРВ, дополненная гармоническим анализом выходного сигнала УГ по окончании переходного процесса. Исследования по программе показали, что на выходе СЧ возникают побочные составляющие с частотами Гпоб, возникающие при работе детектора.

где -числа из натурального ряда.

Расчет спектральных составляющих проводился дяя ФЙПЧ с РКФД без

Фильтра, с интегрирующим и пропорционально-интегрирующим фильтром в зависимости от Ко, Т, Т1, Т2 для некоторых значений управляющих кодов N1 и N2. Результаты расчетов приведены на графиках. Из анализа графиков шогно сделать вывод, что в СЧ без Фильтра возмомны регулярные составляющие помехи значительного уровня, которые в большинстве случаев неприемлемы для практического использования.

Использование интегрирующего фильтра позволяет получить подавление регулярных составляющих до достаточного уровня, порядка минус ( ' 50-60 )дБ, однако дальнейвее увеличение подавления помехи связано с резким ростом времени переходного процесса из-за увеличения колебательности. Использование пропорционально-интегрирующего фильтра позволяет получить хорошие спектральные характеристики СЧ минус ( 60-80 )дБ при приемлемых динамических параметрах (порядка нескольких периодов шага сетки частот).

В главе рассмотрена линейная импульсная модель СЧ, позволяющая получить приближенные аналитические вырааения для определения уровня регулярных составляющих помехи ^(¿Юп^- При отсутствии ФНЧ, т.е. при СфС Б 1

А1-М ■ №

где

ФПцл___А^-А^

где

/ т > Ш)

л

Для пропорционально-интегрирукщего фильтра

. , АаЙ-А/£(1+<гТ1&и>0)

= ~ ОДоШД^ЪЩ) (1

/ 1

2 . ( % ¡\ г ьс

ич+( тГ^)'г-1 -г-с С = ехр(-

%п \

где

Расчеты по формулам ( 10-12 ) нипазывашт, что результаты отличаются не более чем + 1 дБ по сравнению с вычисленными по точной модели, что показывает высокую степень приближения линейной модели к точной.

В главе рассмотрены процессы, приводящие к образованию помех, связанные с работой предварительного делителя. Показзно, что при малых отклонениях Туг от Туг помехи,образованные за счет работы детектора и предварительного делителя, независимы друг от друга.

Предложены структурные схемы СЧ с управлением предварительным делителем выходным сигналом накапливающего сумматора НСЗ и СЧ с дополнительным делителем, управляющим ПД. Приведены выражения, показывающие возможность получения малого и сверхмалого вага сетки

-li-

частот С порядка десятков герц ).

Вычисления уровня помех по точной модели, особенно при больших значениях N1, N2, N3 и Р(Ьп), требуют значительного быстродействия объема памяти ЭВМ и возможны только на ЭВМ высокого класса. В связи с этим в главе рассмотрена линейная импульсная неавтономная модель, условием применения которой являются малые отклонения периода выходного сигнала предделителя от ТПд . При использовании реально существующих предделителей с коэффициентом деления 10/11, 32/33, 64/65, 128/12Э это условие выполняется. Уровень помех на выходе 9Г, связанных с работой предварительного делителя, определяется выражением

В четвертой главе рассмотрены вопросы оптимизации параметров СЧ с РКФД и 11Д в цепи обратной связи. Учитывая что ИИЧФД является частным случаем РКФД при N1 = N2,

СЧ с 1ИЧФД, могут быть использованы и в СЧ с РКФД. Некоторые из эти решений реализуются проще и имеют более выраженный эффект. Такими решениями являются увеличение частот for и fnA,поступающих на детектор, а также использование алгоритмов апроксимации номинальных значений fyr, при которых новые коды N1 и N2 будут меньше, чем при точном значении fyr.

Уменьшение начальной частотной ошибки может быть достигнуто разбивкой всего диапазона частот УГ на ряд поддиапазонов, каждому и которых соответствует некоторое Значение среднего управляющего напряжения Ei и соответственно значение кода Ni, подаваемого на ЦЙП Точная установка частоты производится системой ФАПЧ. Метод позволяв

большинство технических решений, применяемых для повышения качества

увеличить быстродействие СЧ в 5-10 раз в зависимости от точности первоначальной установки частоты.

В главе рассмотрена структурная схема и алгоритм работы СЧ с коммутируемым фильтром. В режиме переходного процесса система работает с интегрирующим фильтром с малой постоянной времени Т, а после вхождения в синхронизм - с пропорционально-интегрирующим фильтром, с постоянными времени Т1, Т2, обеспечивающими требуемое подавление гармоник помехи.

Расчеты показывают, что применение коммутируемого фильтра позволяет повысить быстродействие системы в 20 - 50 раз, не снижая при этом спектральных характеристик системы. Другим способом улучшения характеристик системы является периодическая подстройка СЧ, заключающаяся в том, что система с минимально возможным временем настраивается на заданную частоту, после чего кольцо размыкается и выходная частота поддерживается за счет напряжения на конденсаторе ФНЧ. После ухода частоты за некоторый допустимый предел включается кольцо и система настраивается на номинальную частоту.

Повысить быстродействие СЧ возможно также за счет уменьшения постоянной времени фильтра при улучшении спектральных характеристик СЧ с помощью оптимального выбора необходимых значений N1, N2 и Р(1,п), соответствующих каждому номиналу выходной частоты УГ.

Пятая глава посвящена проектированию синтезаторов частот с РКФД и управляемым ПД в цепи обратной связи. Одним из наиболее важных приложений проведенных исследований является разработка аппаратуры синтеза частот для систем ОКПО и технического анализа принимаемых радиосигналов. Результаты теоретических исследований, полученные в предыдущих главах, позволили при проектировании использовать как приближенные методы выбора и анализа параметров, так и точные численные методы для определения динамических и спектральных характеристик. Теоретические

исследования позволили создать методику инженерного расчета и выработать некоторые практические рекомендации по проектировании i расчету СЧ,

СЧ с РКФД и ПД представляет собой систему с резко выраженной нелинейностью, с тремя степенями свободы по отновению к управляют кодам, основную трудность в которой представляет определение необходимой структуры и алгоритма управления частотой, позволяют получить оптимальные параметры выходного сигнала СЧ. Структура детектора зависит от требований к вагу сетки частот aF. Если ваг сетки частот будет постоянным, то это позволяет существенно упростить структуру детектора, заменив накапливающий сумматор НС2 RS-триггером. Частота опорного генератора for выбирается максимал возможной из расчета удовлетворения требований к элементной базе быстродействию. Крутизна НГ Syr должна обеспечивать необходимый диапазон выходной частоты УГ при условии учета области допустимых значений среднего управляющего напряжения Еупр. Ограничения возникают из-за ступенчатого изменения мгновенного управляющего напряжения, в котором положительный скачок равен N1* &U . а отрицательный N2*aU . Основным критерием выбора определенного алгоритма управления выходной частотой УГ является минимизация уровня регулярных составляющих помехи при заданном быстродействие выбранной структуре СЧ. Предлагаются два метода построения алгор» управления:

- крупную сетку вага частот организовывать изменением

кода N1, имеющего значения,при которых уровень помехи .возникают при работе детектора, минимален, а мелкую сетку получать изменен! коэффициента деления F(tn) предделителя,

- крупную сетку получать целочисленным изменением коэффициента деления F(tn), что дает минимально возможную помеху, а мелкую периодически повторяющимся изменением кода N1.

Проведенные исследования показывают, что наиболее

оптимальным фильтром, обеспечивавшим разумный компромисс меяду быстродействием и подавлением помех в выходном сигнале УГ, является пропорционально-интегрирующий фильтр. Он позволяет в широких пределах варьировать постоянные времени Т1 и Т2 с достаточным запасом устойчивости системы.

В главе рассмотрены вопросы технической реализации СЧ с РКФД и ПД. Проанализирована существующая элементная база, позволяющая практически реализовать узлы СЧ и весь синтезатор в целом. Современные отечественные микросхемы накапливающих сумматоров, арифметико-логических устройств, ЦР.П, операционных усилителей ограничивают входные частоты РКФД значение* порядка 3-4 МГц. Применение в качестве предварительного делителя высокочастотных делителей частоты позволяют получать СЧ с выходными частотами порядка 500 МГц.

В шестой главе приведены результаты экспериментальных исследований СЧ с РКФД и ПД. Представлены принципиальные электрические схемы РКФД для СЧ с переменным и постоянным шагами сетки частот, схемы предварительного делителя с внешним управлением и коииутируемого фильтоа. В главе описана работа указанных устройств, рассмотрены практические рекомендации по использованию элементов схем.

В главе приведено описание экспериментальной установки и методика измерений параметров конструктивного макета СЧ с РКФД, управляемым предварительным делителем и коммутируемым фильтром. Исследовался синтезатор частот с выходной частотой в диапазоне 124153 МГц, вагом сетки частот 1кГц. Проведенные измерения подтверждают результаты теоретических исследований и показывают практическую возможность получения синтезатора с быстродействием порядка одного периода вага сетки частот и уровнем регулярных помех в спектре выходного сигнала, не превышающих минус ?0д6.

В первом приложении описана программа IРЙР -

написанная на языке ПЛ1, позволяющая рассчитывать динамически и спектральные характеристики СЧ, и приведен текст программы.

Во втором приложении описана программа БйЛОБ написанная на языке Бейсик, реализующая алгоритм вычисления динамических и спектральных характеристик СЧ по упрощенным линейным моделям. Точность вычисления времени переходного процесса не хуже ¿102, а уровня первых трех гармоник помехи + 8дБ по сравнению с вычислениями по программе 1РЙР - №0,построенной по точной модели. Однако для многих прикладных задач такая точность является достаточной. В приложении приведен текст программы.

В третьем приложении приведен пример инженерного расчета параметров СЧ с РКФД и ПД. В примере рассматривается порядок осуществления расчета и его особенности в зависимости от требований технического задания. По методике приведенного примера не представляет сложности произвести расчеты параметров СЧ с другими конкретными характеристиками.

В четвертом приложении приведен утвержденный протокол измерения электрических параметров синтезато] частот на основе разностно-кодового детектора с управляемым предварительным делителем и коммутируемым фильтром в цепи управления. Полученные результаты измерений показывают возможность получения высоких технических характеристик, удовлетворяющих требованиям к СЧ для аппаратур* ОКПО.

В пятом приложении приведен акт внедрения на предприятии результатов диссертационной работы.

В заключении сформулированы основные научные и практические результаты, полученные в диссертации.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Радько Н.М., Сорокин В.Н. Разработка экономичного

синтезатора для портативной аппаратуры связи. // Техника средств связи. Тезисы докладов XU1I отраслевой научно-технической конференции 24-25 хая 1989. - с. 29-30.

2. Радько Н.М. Синтезатор частот на основе цифрового детектора с делителем с переменным коэффициентом деления в цепи обратной связи. // Формирование словнах сигналов ( межрегиональная научная конференция ). Тезисы докладов. - 1991. - с. 52.

3. Романов С.К., Радько Н.М. Определение спектра помех в синтезаторах частот с цифровав фазовым детектором. // Техника средств связи. Сер. Техника радиосвязи. - 1991. - Вып.7. - с. 116-123.

4. A.C. 1730720 с СССР !. Синтезатор частот. / В.Н.Сорокин, A.B.Пестряков, Н.М.Радько. Опубл. 1989. - Бпл. 16.

5. Романов С.К., Радько Н.М. Линейная импульсная модель для определения спектра помех в синтезаторах частот с цифровым фазовым детектором. // Техника средств связи. Сер. Техника радиосвязи. -1992. - Вып.5. - с. 86-91.

6. Радько Н.М. Синтезатор частот с цифровым детектором и ФНЧ переменной структуры в кольце автоподстройки. // Тезисы докладов научно-технической конференции. Москва, МТ9СИ. - 1994. - с.27 -28.