автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Разработка цифровых синтезаторов частот с двухточечной угловой модуляцией с дополнительным делителем частоты в опорном канале

На правах рукописи

ПЕЧЕНИН ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ЦИФРОВЫХ СИНТЕЗАТОРОВ ЧАСТОТ С ДВУХТОЧЕЧНОЙ УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ДЕЛИТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ В ОПОРНОМ КАНАЛЕ

Специальность 05.12.04 - радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ВОРОНЕЖ 2004

Работа выполнена на кафедре радиотехнических систем Воронежского института МВД России

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Попов Павел Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бухарин Сергей Васильевич

кандидат технических наук Усачев Иван Петрович

Ведущая организация: ФГУП Воронежский НИИ "Вега"

Защита диссертации состоится "23" ноября 2004 года в 13.00 часов на заседании диссертационного совета К 203.004.01 при Воронежском институте МВД России по адресу: 394065, г. Воронеж, пр. Патриотов, 53, ауд. 329.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИ МВД России.

Автореферат разослан "22" октября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

С.А. Шерстюков

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время в радиотехнике, в частности в системах подвижной УКВ-радиосвязи, широкое применение получили частотно-модулированные цифровые синтезаторы частот (ЧМЦСЧ) с делителем частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) в цепи обратной связи, при этом в имеющейся научно-технической литературе описаны ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией искажений классическим методом двухточечной угловой модуляции (ЧМ12), при котором для компенсации искажений модулирующее воздействие подается на модулирующий вход управляемого генератора (УГ) и через интегратор на модулирующий вход фазового модулятора (ФМ), включенного в опорный канал между делителем частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) и импульсно-фазовым детектором (ИФД). Для автокомпенсации искажений используется тот же ФМ, включенный между ДФКД и ИФД сигнал управления которого формируется каналом обратной связи, состоящим из усилителя постоянного тока (УПГ) и инвертора (ИНВ).

Основным достоинством описанных в литературе классических двухточечных методов модуляции ЧМ12 является возможность получения равномерной амплитудно-частотной модуляционной характеристики синтезаторов, форма которой практически не зависит от инерционности ФНЧ в канале управления, что позволяет расширить полосу пропускания этого фильтра, а, следовательно, улучшить динамические свойства ЧМЦСЧ, что особенно важно при использовании их в системах радиосвязи с ППРЧ.

Однако на практике реализовать классический метод модуляции ЧМ12 с компенсацией или автокомпенсацией искажений не представляется возможным, так как выпускаемые в настоящее время микросхемы цифровых синтезаторов частот (ЦСЧ) объединяют в одном корпусе этой микросхемы ДФКД, ДПКД и ИФД, что не позволяет включать ФМ между ДФКД и ИФД.

В связи с этим актуальной является задача разработки и исследования схем ЧМЦСЧ с двухточечной угловой модуляцией, использующих микросхемы ЦСЧ, в которых для компенсации и автокомпенсации искажений имелась бы возможность включения ФМ в опорном канале до микросхемы ЦСЧ. Более того, с точки зрения улучшения отношения сигнал/шум желательно использовать ФМ на более высоких частотах, чем частота сравнения ИФД. Однако значение этих частот ограничивается невозможностью реализации линейного режима работы ФМ при заданном соотношении частот опорного кварцевого генератора (ОКГ) и УГ.

Исследования показали, что эта возможность реализуема при использовании дополнительного делителя частоты (ДЧ) сигнала ОКГ, осуществляющего деление частоты ОКГ до такого значения, при котором с одной стороны реализуется линейный режим работы ФМ, а с другой стороны обеспечиваются необходимые условия работы ДФКД микросхемы ЦСЧ.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является раз-

работка и исследование модуляционных свойс ш ПМЦСЧI кшит^уацией и ав-

^яци

ЮС. НАЦИОНАЛЫ»** М5Л ПОТЕКА

С.1

о»

токомпенсацией искажений с дополнительным ДЧ в опорном канале для реализации возможности использования микросхем ЦСЧ.

Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:

1. Разработка структурных схем ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией искажений с дополнительным ДЧ в опорном канале.

2. Составление эквивалентных схем предложенных вариантов построения ЧМЦСЧ и получение их передаточных функций.

3. Анализ устойчивости схем для различных режимов работы.

4. Теоретический анализ амплитудно-частотных модуляционных характеристик (АЧМХ) и амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) системы импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) синтезаторов.

5. Макетирование ЧМЦСЧ на основе разработанных схемных решений и экспериментальная проверка результатов теоретического исследования.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы теории автоматического управления, методы теории устойчивости, методы математического анализа радиотехнических систем, в частности операторный метод Лапласа, а также методы схемотехнического макетирования и экспериментального исследования.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной и выносимые на защиту:

1. Предложены варианты структурных схем ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией искажений методом двухточечной угловой модуляции с дополнительным ДЧ в опорном канале.

2. Получены передаточные модуляционные функции (ПМФ) и исследованы АЧМХ предложенных схем ЧМЦСЧ.

3. Получены передаточные функции (ПФ) и исследованы АЧХ предложенных схем ЧМЦСЧ, определяющие реакцию системы ИФАПЧ на паразитные возмущения частоты ОКГ и фазы ФМ.

4. Произведен теоретический анализ действия флуктуационных помех на систему ИФАПЧ для предложенных схем ЧМЦСЧ.

5. Осуществлено проектирование предложенных схем ЧМЦСЧ методом схемотехнического макетирования и экспериментально получены АЧМХ и АЧХ синтезаторов, в пределах инженерной погрешности совпадающие с теоретическими характеристиками.

Практическая ценность работы. Практическая ценность работы состоит в том, что результаты исследований позволяют разработчикам, во-первых, производить расчет характеристик проектируемых ЧМЦСЧ по полученным конкретным выражениям частотных характеристик, во-вторых, практически использовать результаты расчета указанных характеристик для реализации заданных параметров предложенных вариантов схем ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией искажений, в-третьих, благодаря полученным новым схемным решениям, наиболее широко на практике использовать имеющуюся элементную базу интегральных микросхем ЦСЧ.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы в НИР Воронежского института МВД и внедре-

ны в ОКР по проектированию и разработке синтезаторов для систем подвижной радиосвязи в Воронежском НИИ связи. Кроме того, результаты внедрены в учебный процесс в Воронежском институте МВД России.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: 1. Межвузовской научно-практической конференции «Актуальные вопросы проектирования и эксплуатации средств охраны и защищенных коммуникационных систем». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2000. 2. Межвузовской научно-практической конференции «Методы и способы повышения эффективности радиоэлектронных средств охраны». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2001. 3. Всероссийской научно-практической конференции «Охрана и безопасность - 2001». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2001. 4. Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы разработки, эксплуатации и информационной защиты систем безопасности и телекоммуникационных систем». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2002. 5. Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы борьбы с преступностью». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2002. 6. Всероссийской научно-практической конференции «Совре-менныепроблемы борьбы с преступностью». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2003. 7. Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы эксплуатации систем охраны и защищенных телекоммуникационных систем». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2003. 8. Всероссийской научно-практической конференции «Охрана, безопасность и связь - 2003». Воронежский институт МВД России, 2003. 9. Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы борьбы с преступностью». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2004.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 18 печатных работах, включающих 6 статей, 8 работ, опубликованных в материалах Всероссийских научно-практических конференций, 3 свидетельства и 1 патент на полезную модель.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 103 наименований и приложения, изложена на 161 странице машинописного текста, в котором приведены 60 рисунков и 13 таблиц.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются основная цель и задачи исследований, приводятся методы исследований, указываются результаты работы, характеризующиеся научной новизной и выносимые на защиту, а также практическая ценность результатов работы.

Представляются сведения о конференциях, на которых докладывались и обсуждались основные положения диссертации, а также сведения о публикации данных результатов. Дается краткое содержание глав диссертации.

В первой главе рассматриваются общие вопросы построения одно-кольцевых ЧМЦСЧ. Наиболее известными являются одноточечные методы модуляции ЧМ1 и ЧМ2, при которых модулирующее воздействие подается либо на модулирующий вход УГ, либо через интегратор на модулирующий вход ФМ, включенного в опорный канал. Однако при одноточечных методах модуляции затруднительно получить равномерную АЧМХ в полосе модулирующих частот.

Для компенсации искажений и получения равномерной АЧМХ в широкой полосе модулирующих частот предлагается использовать двухточечный метод модуляции ЧМ12, при этом для расширения полосы модуляции в область нижних частот и сохранения возможности использования интегральных микросхем ЦСЧ, имеющих объединенные в один блок ДФКД, ДПКД и ИФД, предложено в опорный канал между О КГ и ФМ ввести ДЧ с коэффициентом деления п. Структурная схема такого ЧМЦСЧ представлена на рис. 1.

При таком двухточечном методе модуляции ЧМ12 имеется возможность получения равномерной АЧМХ в широкой полосе модулирующих частот, как и при классическом методе модуляции ЧМ12 при включении ФМ между ДФКД и ИФД, который является конструктивно не реализуемым при использовании современной элементной базы микросхем ЦСЧ. Кроме того, для автоматической компенсации искажений предложено ввести в схему ЧМЦСЧ с дополнительным ДЧ канала авторегулирования, состоящего из УПТ и ИНВ, что позволяет, как и в классической схеме при включении ФМ между ДФКД и ИФД, которая является конструктивно не реализуемой, осуществить автоматическую компенсацию искажений, исключив интегратор в канале компенсации. Структурная схема такого ЧМЦСЧ приведена на рис. 2.

Очевидно, что сравнительный анализ предложенных схем ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией искажений позволяет выявить особенности этих схем с точки зрения получения равномерной АЧМХ, а также ослабления паразитной частотной модуляции (ПЧМ), вызванной действием дестабилизирующих факторов на ФМ и ОКГ.

В завершении главы делаются выводы и формулируются цели и задачи, решаемые в диссертации.

Во второй главе исследуется режим частотной модуляции синтезаторов. В известной литературе при анализе частотных модуляционных характе-

ристик используется модель идеального интегратора, ПФ которого практически реализовать не представляется возможным. Используем в схеме ЧМЦСЧ с компенсацией искажений при двухточечным методе модуляции ЧМ12 с дополнительным ДЧ в опорном канале, изображенной на рис. 1, модель реального интегратора в виде последовательного соединения УПТ с коэффициентом усиления К и интегрирующего фильтра (ИФ) с постоянной времени ТИФ, при этом ПФ реального интегратора примет вид К/(1+рТИФ). В результате линеаризации характеристик функциональных узлов синтезатора, выделения установившегося стационарного немодулированного состояния и перехода посредством преобразования Лапласа в пространство изображений, получим следующую эквивалентную схему ЧМЦСЧ, изображенную на рис. 3.

Здесь р - переменная преобразования Лапласа, Sru - крутизна характеристики УГ по модулирующему входу, Sry -крутизна характеристики УГ по управляющему входу, N - коэффициент деления ДПКД, Я1 - коэффициент деления ДФКД, 8Д - крутизна характеристики ИФД по опорному входу, - крутизна модуляционной характеристики ФМ, ¥(р) - передаточная функция ФНЧ.

При соответствующем подборе параметров синтезатора, для которых вы-

т

I

Япг

I

I

Яд № £/у

-1

Е(р)=-

Рис. 3. 1

1 +

ш

рТ

полняется равенство S1=S. следующее выражение рованной П М Ф:

1 + рТиф

2 S, получаем для норми-

тифР

рТ 1+ РТИФ Р(р)

рТ + Р(р)

0)

где Т = N¡ЪтЁруБд - постоянная времени кольца ИФАПЧ, 5/=5тм "

коэффициент нормировки для метода ЧМ1, ST=KSMЫ/2ПТИФЯ1 - коэффициент нормировки для метода модуляции ЧМ2 при включении ДЧ между ОКГ и ФМ.

Перейдем к рассмотрению ЧМЦСЧ с автоматической компенсацией искажений с включением ДЧ после ОКГ, структурная схема которого изображена на рис. 2. После соответствующих преобразований эквивалентная схема примет вид, изображенный на рис. 4.

Нормированная на £ = £ГМПМФ при этом запишется в виде:

Е(р)=-

1

р(р)

РТ

1

\+м2р{р\

(2)

коэффициент регулирования.

Sm

AM

-1

Srv

Зк

W

Su

1

Ri

-Ф-

Для нормальной работы ЧМЦСЧ в режиме модуляции система должна удовлетворять условиям устойчивости. Проверка исследуемых схем на устойчивость осуществлена с помощью критерия Рауса-Гурвица.

Основной характеристикой ЧМЦСЧ, отражающей его реакцию на гармоническое модулирующее воздействие, является комплексная частотная модуляционная характеристика (КЧМХ). Ее аналитическое представление получается путем параметрической замены р на ] в выражении для ПМФ. АЧМХ является модулем КЧМХ.

Используя в качестве фильтра нижних частот (ФНЧ) КС-филыр первого порядка с ПФ Р(р)=1/(1+рТ1), где ^ - постоянная времени ФНЧ, на основании (1) получим следующее выражение АЧМХ для компенсационного метода модуляции ЧМ12:

-I

Рис. 4.

A(F):

m

1,01

0.99

0,98

2nF\T+Тил - TT,

W{2xFf)}

IV"" j 1 VJi ^ 1ифл j у ^ 1иф 11иф1\у-'и ) ft

\-{2^Т{Т1+ТИФа + [МТ + ТиФ-rr^xFfY

(3)

/ — ..... — — —■

i < f i t

1 1 г 1

0 30 60

Для реально используемых значений параметров синтезатора построим АЧМХ в случае безинерционного канала управления при постоянной времени системы ИФАПЧ 7М),5'10'3 с и частоте сравнения ИФД /ср=25 кГц. Эти же значения будем использовать и в дальнейшем для построения частотных характеристик ЧМЦСЧ. На рис. 5 представлены несколько АЧМХ, соответствующих различным значениям параметров реального Тт=0,0б5 с, штрих пунктирная - ^100,

90 1Z0 150 180 210 240F,ru

Рйс 5

интегратора: пунктирная' - К=10, ТИФ=0,65 с, штриховая - K=150, ТИФ=0,975с. На этом же рисунке сплошной линией изображена АЧМХ синтезатора с идеальным интегратором, которая равномерна во всей полосе модулирующих частот.

Для исследования поведения АЧМХ при инерционном канале управления построим АЧМХ при следующих параметрах реального интегратора: на рис. 6а - K=10, ТИФ=0,065 с, на рис. 66 - K=150, 7^=0,975 с. Примем частоты: среза ФНЧ канала управления FC=50, 100,500 Гц, которым на графиках соответствуют пунктирная, штрих пунктирная и штриховая линии. Непрерывная линия соответствует безинерционному каналу.

Из рис. 6 видно, что наличие ФНЧ в канале управления приводит к по-

"о 30 60 90 120 130 180 210 240 FJTu " 0 30 60 90 120 130 180 210 240 F,IH •1 в)

Рис. 6.

явлению незначительных выбросов АЧМХ, причем с увеличением Fc выбросы становятся меньше. Выбор реального интегратора с теми же параметрами, что и для уменьшения неравномерности АЧМХ при безинерционном канале управления, позволяет в наибольшей степени минимизировать эти выбросы, а при больших значениях Fc вообще их исключить, при этом АЧМХ стремится к виду, соответствующему безинерционному каналу управления для этих параметров реального интегратора.

Анализируя совместно рис. 5 и рис. 6 приходим к выводу, что при использовании реального интегратора в канале компенсации имеются незначительные выбросы АЧМХ в отличии от полностью равномерной характеристики при использовании идеального интегратора, однако значение этих выбросов практически не влияет на равномерность АЧМХ в широкой полосе модулирующих частот. В то же время в отличии от использования идеального интегратора, при реальном интеграторе имеется завал АЧМХ на модулирующих частотах, близких к нулевой.

При использовании ФНЧ, выбранного ранее, на основании (2) получаем выражение для АЧМХ при автокомпенсационном методе модуляции:

A(F) =

{2nF)*T2T? + [2жГГ{\ + iV2)]2

[l - 7Т, (2teF)

A(F) 1,002

1

0,997

/ V" г х-'

/ /

(4)

+ [2я*Т(1 + ЛГ2)]2

Построим графики АЧМХ при К2=10;50;100 для безинерционного канала управления. На рис. 7 штриховая линия соответствует N==10, пунктирная - N==50, непрерывная - К2=100. Видим, что наличие автокомпенсации ведет к выравниванию АЧМХ, причем с ростом N2 Же АЧМХ становится меньше.

Зафиксируем значение коэффициента N=100 и, воспользуясь выражением |(4), построим АЧМХ в" зависимости от Рис 7 частоты среза ФНЧ канала управле-

ния, приняв ее равной Рс=50,100,500 Гц. Данным значениям "частоты среза на рис. 8 соответствуют пунктирная, штрих пунктирная и штриховая линии соответственно. Из рис. 8 видим, что в случае автокомпенсационного метода мо-

(

А(10

1,002

0,997

0 100200 300 400200 600 700 800 РЛц

дуляции при Ы2=100 получаем меньшую зависимость формы АЧМХ от Же ФНЧ " канала управления, при этом Же АЧМХ оказывается немного больше, чем в слу-: чае компенсационного метода модуляции ЧМ12, АЧМХ которого изображена на рис. 6.

В заключении делаются основные выводы по главе в целом.

В третьей главе исследуется ре-рис ^ "жим ослабления помех в предложенных

синтезаторах частот. Введение второй точки модуляции с помощью ФМ в опорном канале приводит к увеличению кратковременной нестабильности частоты несущего колебания ЧМЦСЧ, что вызвано действием на ФМ дестабилизирующих факторов, таких, как наводки сети и мощных оконечных каскадов передатчика, изменение модуляционных характеристик ФМ при изменении параметров окружающей среды, старение элементов и т.д. В результате паразитные приращения фазы сигнала на выходе ФМ приводят к появлению ПЧМ сигнала на выходе синтезатора. Кроме того, под действием дестабилизирующих факторов в ЦСЧ могут наблюдаться паразитные приращения частоты сигнала ОКГ, при этом на выходе синтезатора также имеет место ПЧМ выходного сигнала.

Для исследования реакции ЧМЦСЧ с компенсацией искажений методом двухточечной модуляции ЧМ12, структурная схема которого изображена на рис. 1, на помехи от ФМ, используем следующую эквивалентную схему, изображенную рис. 9.

Нормированная на 3=3Д3ГУ ПФ "частота-фаза" выразится следующим образом:

• .м4 рТ

№

I

"йГ

и

Чг

-I

т 1

Я/У

аг Яр

\ш

Рис. 9.

Лр>

2к пр

дм

1

Я,

(5)

Ж

*м

-I

т 1

згу

2х

Ж

ш

Рис. 10.

Р[р)

Для оценки влияния уходов частоты опорного сигнала синтезатора на выходной сигнал ЧМЦСЧ с компенсацией искажений используем эквивалентную схему, изображенную на рис. 10.

Учитывая то, что Я=пЯ,, нормированная на 8=Ы/К ПФ "частота-частота" запишется в следующем виде:

(р) = -

1 +

рТ • р{р)

Для исследования реакции ЧМЦСЧ с автоматической компенсацией искажений, структурная схема которого изображена на рис. 2, на помехи от ФМ, составлена эквивалентная схема, изображенная на рис. 11.

Нормированная на S=SДSIУ ПФ "частота-фаза" примет вид:

=3=

лм

з:

иг

«ГУ

~т~

(р) =

1

1

РТ

Д, 1 +

(7)

ВР)

Рис. И.

Р{р)

где Ы2=КБдИм№-1 - коэффициент регулирования.

Для исследования реакции исследуемой схемы с автокомпенсацией искажений на паразитные приращения частоты ОКГ, эквивалентная схема примет вид, изображенный на рис. 12.

Учитывая то, что К=пЯ рованная на S=N/R частота" примет вид:

1 1

1 норми-ПФ "частота-

(рН

2к Ир

щ

2к пр

¿А)

-1

Яп> "Г

Ш

коэффициент регулирования.

Для нормальной работы ЧМЦСЧ данная система должна удовлетворять условиям устойчивости не только в режиме модуляции, но и при воздействии дестабилизирующих факторов. Как и для режима модуляции, воспользовавшись алгебраическим критерием Рауса-Гурвица для компенсационных и автокомпенсационных схем было установлено, что данные системы являются устойчивыми, причем условия устойчивости для режима модуляции и для режима компенсации помех выполняются одновременно.

Выбрав в качестве ФНЧ канала управления ЯС-фильтр первого порядка, на основании (5) получим выражение АЧХ синтезатора для паразитных приращений фазы выходных сигналов ФМ при методе модуляции ЧМ12 с компенсацией искажений:

Ш

-I

¡С

ГЫ

□

Рис. 12.

од

0,05

I Л

■й • I1 \ \ \

М 1 ( 1 * [V V. 'V — Шла

'АЛА* Л,

2лРТ

^/(1-(2жР)27Тг)2 +(2&Т)2

(9)

500 1000 1500 2000 2500 3000 РД( Рис. 13.

При выборе коэффициента и=50 (Я1=Я/п) на рис. 13 изобразим АЧХ, соответствующие частотам среза ФНЧ канала управления Бс=50,100,500 Гц (пунктирная, штрих пунктирная и штриховая линии соответственно).

При анализе рис. 13 видим, что

на выходе синтезатора имеется значительная ПЧМ в области нижних частот, что приводит к ухудшению спектральных характеристик выходного сигнала, а, следовательно, к уменьшению помехоустойчивости синтезатора, при этом с уменьшением ¥с ФНЧ максимум АЧХ смешается в область меньших частот.

АЧХ исследуемого синтезатора для паразитных приращений частоты ОКГ примет вид:

1

42?

24 2

14

04

+ (2лР)2 (г2 - 27Т,)+ (2яР)4 Г2Г,2

(10)

И •а-,

«¡1

1«

ч.

Для реальных значений параметров синтезатора формы АЧХ примут вид, изображенный на рис. 14, при этом ¥с=50,100,500 Гц соответствуют пунктирная, штрих пунктирная и штриховая линии соответственно.

Из анализа рис. 14 видно, что при паразитных приращениях частоты сигнала ОКГ, на выходе синтезатора полу-

Рис. 14. них частот, при этом с уменьшением ¥с

величина выбросов АЧХ, а, следовательно, и значение ПЧМ в области нижних частот становится больше.

Выражение АЧХ для паразитных приращений фазы выходного сигнала ФМ ЧМЦСЧ с автокомпенсацией искажений, структурная схема которого изображена на рие. 2, примет вид:

(2яР)27Т, +[2л/Т]:

(11)

I[(2 + Иг^-(2я?)27Т,)-1]2 + ¡2*р((1 + Иг)Г + Ту -{2лР)27Т,2У

Для реально используемых значений параметров синтезатора, при выборе того же коэффициента п=50 (Я1=Я/п), N==100 построим графики АЧХ исследуемой схемы, изображенные на рис. 15, при этом ¥с=50,100,500 Гц соот-

№

0,0027

0,0013

1'

> R !ft\ Pvi

¥

ветствуют пунктирная, штрих пунктирная и штриховая линии соответственно.

Из рис. 15 видим, что с уменьшением частоты среза ФНЧ, как и в случае компенсационного метода модуляции, максимум АЧХ смещается в область меньших частот, однако при сравнении рис. 13 и 15 видим, что в случае использования метода модуляции с ав-

0 200 1000 1300 2000 2500 3000 ЕЛ!

рис 15 токомпенсациеи искажении получаем на выходе ЧМЦСЧ значительно меньшую ПЧМ, вызванную паразитными приращениями фазы выходного сигнала ФМ, а, следовательно, большую помехо-устоичивость синтезатора, чем при компенсационном методе модуляции ЧМ12.

Выражение АЧХ для паразитных приращений частоты ОКГ ЧМЦСЧ с

автокомпенсацией примет вид:

аыагЛп=

1 + [2яРГ,]2

(12)

+ (2яР)2 2Т, (2 + N2 )f + ¡2лр(г + Г, - (2яР)2 7Т,2 + TN2 jf

Для реально используемых значений параметров синтезатора, при N2=100, построим АЧХ исследуемой схемы, графики которых изображены на рис. 16, при этом частоте среза ФНЧ канала управления Fc=50,100,500 Гц соответствуют пунктирная, штрих пунктирная и штриховая линии соответственно. Из рис. 16 видим, что с уменьшением Fc ФНЧ, как и в случае компенсационного метода модуляции, появляются выбросы АЧХ на нижних частотах. Однако, сравнивая рис. 14 и 16 видим, что введение дополнительного канала авторегулирования приводит к получению значительно меньших абсолютных значений АЧХ в области нижних частот, то есть в полосе пропускания ФНЧ.

Далее в этой главе проводится анализ действия флуктуационных помех на систему ИФАПЧ, результаты которого показали, что при уменьшении частоты среза ФНЧ при компенсационном и автокомпенсационном методах модуляции шумовая полоса становится шире, при этом ее величина в случае автокомпенсационного метода модуляции значительно ниже, чем в случае компенса-

0 300 1000 1300 2000 2300 3000 FJU ' J

P„c. 16. ционного метода модуляции, после че-

го делаются основные выводы по главе в целом.

В четвертой главе проводится макетирование и экспериментальная проверка результатов теоретических исследований, при этом было получено, что предложенные схемы ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией иска-

да? 0,08 0,07 0,06 0,03 0,04 0,03 0,02 0,01

к

жений с дополнительным ДЧ в опорном канале являются практически реализуемыми на основе современных интегральных микросхем ЦСЧ, имеющих объединенные в один блок ДФКД, ДПКД и ИФД. Экспериментально полученные АЧМХ подтверждают выводы теоретических исследований о 'некотором преимуществе компенсационнного метода модуляции ЧМ12 перед автокомпенсационным методом модуляции вне зависимости от параметров ФНЧ канала управления с точки зрения равномерности АЧМХ. Экспериментально полученные АЧХ, характеризующие реакцию системы ИФАПЧ на паразитные воздействия, вызванные действием дестабилизирующих факторов на узлы ЧМЦСЧ, подтверждают выводы теоретических исследований о преимуществе автокомпенсационного метода модуляции перед компенсационным методом модуляции ЧМ12 с точки зрения получения меньшей ПЧМ выходного сигнала ЧМЦСЧ, после чего делаются основные выводы по главе в целом.

В заключении изложены основные результаты диссертации.

В приложении приведены акты внедрения результатов диссертации.

Основные результаты работы

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований, результаты которых изложены в диссертационной работе, можно сделать ряд обобщающих выводов и рекомендаций:

1. Современные интегральные микросхемы ЦСЧ имеют объединенные в один блок ДФКД, ДПКД и ИФД, что делает невозможным реализацию с их помощью классических двухточечных компенсационного и автокомпенсационного методов модуляции, требующих введения ФМ между перечисленными выше элементами микросхемы.

2. Введение дополнительного ДЧ в опорный канал делает возможным использование современных интегральных микросхем ЦСЧ при проектировании ЧМЦСЧ с компенсационным и автокомпенсационным методами модуляции, при этом ухудшение динамических и модуляционных характеристик синтезатора не происходит.

3. Предложенная схема ЧМЦСЧ с компенсацией искажений методом двухточечной модуляции имеет некоторые преимущества перед автокомпенсационным методом модуляции с точки зрения равномерности АЧМХ в области нижних модулирующих частот, а, следовательно, и неискаженной модуляции выходного сигнала.

4. Предложенная схема ЧМЦСЧ с автокомпенсацией искажений методом двухточечной модуляции обеспечивает значительно меньший уровень ПЧМ выходного сигнала ЧМЦСЧ, вызванной действием дестабилизирующих факторов на узлы синтезатора, по сравнению с компенсационным двухточечным методом модуляции ЧМ12.

5. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили результаты теоретического анализа и показали возможность практической реализации предложенных схем ЧМЦСЧ с компенсационным и автокомпенсационным методами модуляции с дополнительным ДЧ в опорном канале, а также не-

которые преимущества компенсационного метода модуляции перед автокомпенсационным с точки зрения равномерности АЧМХ, но в то же время преимущества автокомпенсационного метода с точки зрения ослабления ПЧМ, вызванной действием дестабилизирующих факторов на ФМ и ОКГ.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях.

Статьи:

1. Попов П.А. Частотные модуляционные характеристики цифровых синтезаторов частот с косвенной модуляцией в опорном канале и активным ФНЧ в цепи управления / П.А. Попов, Н.А. Ююкин, Е.А. Печенин // Вестник Воронежского института МВД России. - 2001. - №1. - С. 82-87.

2. Печенин Е.А. Автоматическая компенсация частотных искажений в частотно-модулированных цифровых синтезаторах частот / Е.А. Печенин, Е.В. Шаталов // Математическое моделирование систем обработки информации и управления: Сборник научных трудов / Под ред. СВ. Бухарина. - Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2001. - С.31-36.

3. Попов П.А. Модуляционные характеристики цифровых синтезаторов частот с идеальным и реальным интеграторами в опорном канале компенсации модулирующего сигнала / П.А. Попов, Е.А. Печенин // Вестник Воронежского института МВД России. - 2002. - №1. - С. 62-67.

4. Печенин Е.А. Сравнительный анализ модуляционных характеристик цифровых синтезаторов частот с использованием метода компенсации и автокомпенсации модулирующего сигнала в опорном канале / Е.А. Печенин, О.И. Бокова // Вестник Воронежского института МВД России. - 2002. - №1. -С. 57-62.

5. Попов П.А. Автоматическая компенсация искажений и помех в цифровых синтезаторах частот с угловой модуляцией / П.А. Попов, ЕА. Печенин // Радиотехника. - 2002. - № П. - С. 61-64.

6. Печенин Е.А. Частотные характеристики цифрового синтезатора частот с угловой модуляцией с дополнительным контуром авторегулирования в опорном канале / Е.А. Печенин // Вестник Воронежского института МВД России. - 2003. - №1. - С. 145-150.

Работы, опубликованные в материалах Всероссийских научно-практических конференций:

7. Печенин Е.А. Исследование частотных модуляционных характеристик цифровых синтезаторов частот с двухточечной модуляцией / Е.А. Пече-нин // Всероссийская научно-практическая конференция «Охрана и безопасность - 2001»: Сборник материалов. - Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2001.-С. 63-64.

8. Печенин Е.А. Сравнительный анализ АЧХ для помех импульсно-фазового модулятора в синтезаторах при двухточечном и автокомпенсационном методах модуляции / Е.А. Печенин // Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные вопросы разработки, эксплуатации и информационной защиты систем безопасности и телекоммуникационных систем»: Сбор-

ник мтериалов. - Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2002. - С. 29 -31.

9. Попов ПА. Анализ АЧХ для помех опорного генератора в синтезаторах при двухточечном и авто компенсационном методах модуляции / П. А. Попов, ЕА. Печенин // Всероссийская научно-практическая конференция «Современные проблемы борьбы с преступностью»: Сборник материалов. - Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2002. - С. 151-152.

10. Печенин Е.А. Компенсация и автокомпенсация искажений в частотно-модулированных цифровых синтезаторах частот / Е.А. Печенин // Всероссийская научно-практическая конференция «Современные проблемы борьбы с преступностью»: Сборник материалов. Часть 2. - Воронеж; Воронежский институт МВД России, 2003. - С. 117-118.

11. Печенин Е.А. Методы осуществления двухточечной угловой модуляции в цифровых синтезаторах частот / Е.А. Печенин // Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные вопросы эксплуатации систем охраны и защищенных телекоммуникационных систем»: Сборник материалов. -Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2003. - С. 36-38.

12. Печенин Е.А. Макетирование частотно-модулированного цифрового синтезатора частот с компенсацией и автокомпенсацией искажений / Е.А. Печенин // Всероссийская научно-практическая конференция «Охрана, безопасность и связь - 2003»: Сборник материалов. Часть 2. - Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2004. - С. 59-60.

13. Печенин Е.А. Экспериментальное исследование частотно-модулированного цифрового синтезатора частот с компенсацией и автокомпенсацией искажений / Е.А. Печенин // Всероссийская научно-практическая конференция «Охрана, безопасность и связь - 2003»: Сборник материалов. Часть 2: - Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2004. - С.61-62.

14. Печенин Е.А. Теоретическое и экспериментальное исследование цифровых синтезаторов частот с угловой модуляцией / Е.А. Печенин // Всероссийская научно-практическая конференция «Современные проблемы борьбы с преступностью»: Сборник материалов. - Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2004. - С. 124-125.

Свидетельства и патенты на полезные модели:

15. Свид. на ПМ № 18029 РФ, 7Н03С 3/10, Ы03Ь 7/18. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией / ЕА. Печенин. № 2000132065; Заявл. 22.12.00; Опубл. 10.05.01. Бюл. № 13.

16. Свид. на ПМ № 22729 РФ, 7Н03С 3/10, Ы03Ь 7/18. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией / П.А. Попов, Е.А. Печенин. - № 2001128994; Заявл. 31.10.01; Опубл. 20.04.02. Бюл. №11.

17. Свид. на ПМ № 29813 РФ, 7Н03С 3/10, Ы03Ь 7/18. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией / Е.А Печенин, П.А. Попов, С.А. Шер-сткжов. - № 2002134208; Заявл. 20.12.02.; Опубл. 27.05.03. Бюл. № 15.

18. Патент на ПМ № 31080 РФ, 7 Н 03 С 3/10, Н 03 Ь 7/18. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией / Е.А. Печенин, П.А. Попов, С.А. Шерстюков. - № 2002134209; Заявл. 20.12.02.; Опубл. 10.07.03. Бюл. № 19.

Подписано в печать20.10.2004 г. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 0,93 Уч.-изд. л. 1,00 Заказ №251 Тираж 100 экз.

Типография Воронежского института МВД России 394065, Воронеж, проспект Патриотов, 53

»195 5 6

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПОСТРОЕНИЯ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ ЦИФРОВЫХ СИНТЕЗАТОРОВ ЧАСТОТ.

1.1. Синтезаторы с одноточечной модуляцией.

1.2. Разработка синтезаторов с компенсацией частотных искажений методом двухточечной модуляции.

1.3. Разработка синтезаторов с автоматической компенсацией частотных искажений.

1.4. Выводы. Цели и задачи исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИИ СИНТЕЗАТОРОВ.

2.1. Эквивалентные схемы и передаточные модуляционные функции.

2.2. Условия устойчивости.

2.3. Анализ амплитудно-частотных модуляционных характеристик.

2.4. Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА ОСЛАБЛЕНИЯ ПОМЕХ В СИНТЕЗАТОРАХ.

3.1. Эквивалентные схемы и передаточные функции, определяющие реакцию синтезаторов на паразитные приращения фазы фазового модулятора и частоты опорного генератора.

3.2. Условия устойчивости.

3.3. Анализ амплитудно-частотных характеристик системы импульсно-фазовой автоподстройки частоты синтезаторов.

3.4. Анализ действия флуктуационных помех на систему импульсно-фазовой автоподстройки частоты синтезаторов.

3.5. Выводы.

4. СХЕМОТЕХНИКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ СИНТЕЗАТОРОВ.

4.1. Особенности построения ЦСЧ с ЧМ на современной элементной базе.

4.2. Импульсно-фазовые модуляторы и интеграторы.

4.3. Схемы дополнительного кольца авторегулирования.

4.4. Методика проведения эксперимента.

4.5. Результаты экспериментального исследования.

4.6. Выводы.

Актуальность темы. В настоящее время в радиотехнике, в частности в системах подвижной УКВ-радиосвязи, широкое применение получили частотно-модулированные цифровые синтезаторы частот (ЧМЦСЧ) с делителем частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) в цепи обратной связи, при этом в имеющейся научно-технической литературе описаны ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией искажений классическим методом двухточечной угловой модуляции (ЧМ12), при котором для компенсации искажений модулирующее воздействие подается на модулирующий вход управляемого генератора (УГ) и через интегратор на модулирующий вход фазового модулятора (ФМ), включенного в опорный канал между делителем частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) и импульсно-фазовым детектором (ИФД). Для автокомпенсации искажений используется тот же ФМ, включенный между ДФКД и ИФД, сигнал управления которого формируется каналом обратной связи, состоящим из усилителя постоянного тока (УПТ) и инвертора (ИНВ).

Основным достоинством описанных в литературе классических двухточечных методов модуляции ЧМ12 является возможность получения равномерной амплитудно-частотной модуляционной характеристики синтезаторов, форма которой практически не зависит от инерционности ФНЧ в канале управления, что позволяет расширить полосу пропускания этого фильтра, а, следовательно, улучшить динамические свойства ЧМЦСЧ, что особенно важно при использовании их в системах радиосвязи с ППРЧ.

Однако на практике реализовать классический метод модуляции ЧМ12 с компенсацией или автокомпенсацией искажений не представляется возможным, так как выпускаемые в настоящее время микросхемы цифровых синтезаторов частот (ЦСЧ) объединяют в одном корпусе этой микросхемы ДФКД, ДПКД и ИФД, что не позволяет включать ФМ между ДФКД и ИФД.

В связи с этим актуальной является задача разработки и исследования схем ЧМЦСЧ с двухточечной угловой модуляцией, использующих микросхемы ЦСЧ, в которых для компенсации и автокомпенсации искажений имелась бы возможность включения ФМ в опорном канале до микросхемы ЦСЧ. Более того, с точки зрения улучшения отношения сигнал/шум желательно использовать ФМ на более высоких частотах, чем частота сравнения ИФД. Однако значение этих частот ограничивается невозможностью реализации линейного режима работы ФМ при заданном соотношении частот опорного кварцевого генератора (ОКГ) и УГ.

Исследования показали, что эта возможность реализуема при использовании дополнительного делителя частоты (ДЧ) сигнала ОКГ, осуществляющего деление частоты ОКГ до такого значения, при котором с одной стороны реализуется линейный режим работы ФМ, а с другой стороны обеспечиваются необходимые условия работы ДФКД микросхемы ЦСЧ.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка и исследование модуляционных свойств ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией искажений с дополнительным ДЧ в опорном канале для реализации возможности использования микросхем ЦСЧ.

Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:

1. Разработка структурных схем ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией искажений с дополнительным ДЧ в опорном канале.

2. Составление эквивалентных схем предложенных вариантов построения ЧМЦСЧ и получение их передаточных функций.

3. Анализ устойчивости исследуемых схем для различных режимов работы.

4. Теоретический анализ амплитудно-частотных модуляционных характеристик (АЧМХ) и амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) системы импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) синтезаторов.

5. Макетирование ЧМЦСЧ на основе разработанных схемных решений и экспериментальная проверка результатов теоретического исследования.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы теории автоматического управления, методы теории устойчивости, методы математического анализа радиотехнических систем, в частности операторный метод Лапласа, а также методы схемотехнического макетирования и экспериментального исследования.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной и выносимые на защиту:

1. Предложены варианты структурных схем ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией искажений методом двухточечной угловой модуляции с дополнительным ДЧ в опорном канале.

2. Получены передаточные модуляционные функции (ПМФ) и исследованы АЧМХ предложенных схем ЧМЦСЧ.

3. Получены передаточные функции (ПФ) и исследованы АЧХ предложенных схем ЧМЦСЧ, определяющие реакцию системы ИФАПЧ на паразитные возмущения частоты ОКГ и фазы ФМ.

4. Произведен теоретический анализ действия флуктуаци-онных помех на систему ИФАПЧ для предложенных схем ЧМЦСЧ.

5. Осуществлено проектирование предложенных схем ЧМЦСЧ методом схемотехнического макетирования и экспериментально получены АЧМХ и АЧХ синтезаторов, в пределах инженерной погрешности совпадающие с теоретическими характеристиками.

Практическая ценность работы. Практическая ценность работы состоит в том, что результаты исследований позволяют разработчикам, во-первых, производить расчет характеристик проектируемых ЧМЦСЧ по полученным конкретным выражениям частотных характеристик, во-вторых, практически использовать результаты расчета указанных характеристик для реализации заданных параметров предложенных вариантов схем ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией искажений, в-третьих, благодаря полученным новым схемным решениям, наиболее широко на практике использовать имеющуюся элементную базу интегральных микросхем ЦСЧ.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы в НИР Воронежского института МВД и внедрены в ОКР по проектированию и разработке синтезаторов для систем подвижной радиосвязи в Воронежском НИИ связи. Кроме того, результаты внедрены в учебный процесс в Воронежском институте МВД России.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. Межвузовской научно-практической конференции «Актуальные вопросы проектирования и эксплуатации средств охраны и защищенных коммуникационных систем». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2000.

2. Межвузовской научно-практической конференции «Методы и способы повышения эффективности радиоэлектронных средств охраны». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2001.

3. Всероссийской научно-практической конференции «Охрана и безопасность - 2001». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2001.

4. Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы разработки, эксплуатации и информационной защиты систем безопасности и телекоммуникационных систем». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2002.

5. Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы борьбы с преступностью». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2002.

6. Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы борьбы с преступностью». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2003.

7. Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы эксплуатации систем охраны и защищенных телекоммуникационных систем». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2003.

8. Всероссийской научно-практической конференции «Охрана, безопасность и связь - 2003». Воронежский институт МВД России, 2003.

9. Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы борьбы с преступностью». Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2004.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 18 печатных работах, включающих 6 статей, 8 работ, опубликованных в материалах Всероссийских научно-практических конференций, 3 свидетельства и 1 патент на полезную модель.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 103 наименований и приложения, изложена на 161 странице машинописного текста, в котором приведены 60 рисунков и 13 таблиц.

4.6. Выводы

На основе экспериментальных исследований, проведенных в этой главе, можно сделать следующие выводы:

1. Предложенные схемы ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией искажений с дополнительным ДЧ в опорном канале являются практически реализуемыми на основе современных интегральных микросхем ЦСЧ, имеющих объединенные в один блок ДФКД, ДПКД и ИФД, а, следовательно, позволяют в большей степени использовать современную элементную базу, что ведет к уменьшению габаритов ЧМЦСЧ без ухудшения его технических характеристик.

2. Дополнительный ДЧ в опорном канале для предложенных схем ЧМЦСЧ возможно реализовать на основе дополнительной интегральной микросхемы ЦСЧ, используя имеющийся в ней ДФКД, при этом управление этой дополнительной микросхемой будет производиться по тем же каналам и от того же контроллера, что и управление основной микросхемой.

3. Экспериментально полученные АЧМХ подтверждают выводы теоретических исследований о некотором преимуществе компенсационнного метода модуляции ЧМ12 над автокомпенсационным методом с точки зрения равномерности АЧМХ, а, следовательно, и неискаженной частотной модуляции выходного сигнала ЧМЦСЧ.

4. Экспериментально полученные АЧХ, характеризующие реакцию системы ИФАПЧ на паразитные воздействия, вызванные aFskTU 6 5 4

3 2 1

О 100 200 300 400 500 FMJ7u

С авт. \

Лg

1 7й Без авт.

Рис. 4.28. АЧМХ синтезатора с сумматором с автокомпенсацией и без автокомпенсации

AF,ktu

3 2,5 2 1.5 1

0.5

К =1 Ж! ^ Без авт. ч \

NA

К =10

К =100

Ш ^

0 100 200 300 400 500FMXu

Рис. 4.29. АЧХ системы ИФАПЧ синтезатора действием дестабилизирующих факторов на узлы ЧМЦСЧ, подтверждают выводы теоретических исследований о преимуществе автокомпенсационного метода модуляции над компенсационным методом модуляции ЧМ12 с точки зрения получения меньшей ПЧМ выходного сигнала ЧМЦСЧ, при этом имеется возможность уменьшения величины ПЧМ за счет изменения параметров канала автокомпенсации.

145

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований, результаты которых изложены в диссертационной работе, можно сделать ряд обобщающих выводов и рекомендаций:

1. Современные интегральные микросхемы ЦСЧ имеют объединенные в один блок ДФКД, ДПКД и ИФД, что делает невозможным реализацию с их помощью классических двухточечных компенсационного и автокомпенсационного методов модуляции, требующих введения ФМ между перечисленными выше элементами микросхемы.

2. Введение дополнительного ДЧ в опорный канал делает возможным использование современных интегральных микросхем ЦСЧ при проектировании ЧМЦСЧ с компенсационным и автокомпенсационным методами модуляции, при этом ухудшение динамических и модуляционных характеристик синтезатора не происходит.

3. Предложенная схема ЧМЦСЧ с компенсацией искажений методом двухточечной модуляции имеет некоторые преимущества перед автокомпенсационным методом модуляции с точки зрения равномерности АЧМХ в области нижних модулирующих частот, а, следовательно, и неискаженной модуляции выходного сигнала.

4. Предложенная схема ЧМЦСЧ с автокомпенсацией искажений методом двухточечной модуляции обеспечивает значительно меньший уровень ПЧМ выходного сигнала ЧМЦСЧ, вызванной действием дестабилизирующих факторов на узлы синтезатора, по сравнению с компенсационным двухточечным методом модуляции ЧМ12.

5. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили результаты теоретического анализа и показали возможность практической реализации предложенных схем ЧМЦСЧ с компенсационным и автокомпенсационным методами модуляции с дополнительным ДЧ в опорном канале, а также некоторые преимущества компенсационного метода модуляции перед автокомпенсационным с точки зрения равномерности АЧМХ, но в то же время преимущества автокомпенсационного метода с точки зрения ослабления ПЧМ, вызванной действием дестабилизирующих факторов на ФМ и ОКГ.

147

1. Губернаторов О.И. Цифровые синтезаторы частот радиотехнических систем / О.И. Губернаторов, Ю.Н. Соколов. - М.: Энергия, 1973. - 175 с.

2. Рыжков А.В. Синтезаторы частот в технике радиосвязи / А.В. Рыжков, В.Н. Попов. М.: Радио и связь, 1991. - 264 с.

3. Левин В.А. Синтезаторы частот с системой импульсно-фазовой автоподстройки / В.А. Левин, В.Н. Малиновский, С.К. Романов. М.: Радио и связь, 1989. - 232 с.

4. Шапиро Д.Н. Основы теории синтеза частот / Д.Н. Шапиро, А.А. Паин. М.: Радио и связь, 1981. - 264 с.

5. Зарецкий М.М. Синтезаторы частоты с кольцом фазовой автоподстройки / М.М. Зарецкий, М.Е. Мовшович. Ленинград: Энергия, 1974. - 255 с.

6. ГОСТ 4.208.012-77. Аппаратура синтеза частот для радиосвязи. Термины и определения. М., 1979.

7. Ли У. Техника подвижных систем связи: Пер. с англ. / У. Ли. М.: Радио и связь, 1985. - 392 с.

8. Морган Д. Микроваттная схема ФАПЧ расширяет возможности разработчика / Д. Морган // Электроника. 1982. - №20. -С. 74-75.

9. Довженко С. А. Математическое описание систем ФАПЧ с учетом время импульсной модуляции / С.А. Довженко // Автоматика и вычислительная техника. - 1979. - № 9. - С. 2736.

10. Шахгильдян В. В. Перспективные направления развития динамической теории дискретных систем фазовой синхронизации для устройств синтеза и стабилизации частот / В.В. Шахгильдян, А.В. Пестряков // Электросвязь. 1993. - № 11- С. 38-42.

11. Капланов М.Р. Автоматическая подстройка частоты / М.Р. Капланов, В.А. Левин // Госэнергоиздат. М.-Л., 1962. - 320 с.

12. Каганов В.И. Системы автоматического регулирования в радиопередатчиках / В.И. Каганов. М.: Связь, 1969. - 232 с.

13. Галин А.С. Диапазонно-кварцевая стабилизация СВЧ / А.С. Галин. М.: Связь, 1976. - 255 с.

14. Федосеева В.И. Математическая модель цифровой фазовой автоподстройки частоты / В.И. Федосеева // Труды учебных институтов связи. Ленинград, 1976. - Вып. 74. - С. 60-65.

15. Кварцевые генераторы / В.В. Шувалов, В.М. Аксенов, К.Г. Кожемякин, С.В. Богуславский // Зарубежная радиоэлектроника. 1994. - № 1 (Специальный выпуск). - С. 3-94.

16. ГОСТ 12252-86. Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы. Типы. Основные параметры, технические требования и методы измерений. М., 1986.

17. Москвин Ю.Ф. Система автоподстройки частоты с цифровым частотно-фазовым детектором / Ю.Ф. Москвин, В.В. Озеров, Г.Г. Лаптенков // Техника средств связи. Сер. ТРС. 1977. -Вып. 9. - С. 36-42.

18. Gardner I.M. Charge-pump phase-lock loops / I.M. Gardner // IEEE Trans. 1980. - Vol. COM-28. - №11. - P.1849-1859.

19. Романов С.К. Искажения сигнала при частотной модуляции в цифровых синтезаторах частот / С.К. Романов, Н.М. Тихомиров // Техника средств связи. Серия ТРС. 1982. - Вып. 7. -С. 68-76.

20. Филимонов Н.Н. Угловая модуляция в синтезаторах частот / Н.Н. Филимонов // Радиотехнические системы и устройства.- 1984. № 5. - С. 53-60.

21. Москвин Ю.Ф. Формирование частотно-модулированного сигнала с помощью автогенератора, синхронизированного кольцом ФАПЧ / Ю.Ф. Москвин, В.А. Новицкий // Техника средств связи. Серия ТРС. 1985. - Вып. 9. - С. 85-90.

22. Одиноков В.Ф. Частотно-модулированный автогенератор / В.Ф. Одиноков // Электросвязь. 1984. - № 6. - С. 53-54

23. Пат. 4068198 США. МКИ Н03 С 3/08. Опубл. 10.01.78.

24. Новаковский С.В. Частотная модуляция / С.В. Новаковский. М.: Связьиздат, 1946. - 248 с.

25. Новаковский С. В. Техника частотной модуляции в радиовещании / С. В. Новаковский, Г.П. Самойлов. М.: Госэнерго-издат, 1952. - 304 с.

26. Артым А.Д. Применение фазовой автоподстройки частоты / А.Д. Артым // Радиотехника. 1958. - № 8. - С. 76-79.

27. Артым А.Д. Теория и методы частотной модуляции / А.ДЧ Артым. М.: Госэнергоиздат, 1961. - 244 с.

28. Чупраков Б.А. Частотная модуляция в системе фазовой АПЧ с делением частоты в кольце обратной связи / Б.А. Чупраков // Вопросы радиоэлектроники. Серия Радиоизмерительная техника. 1969. - Вып.1. - С. 5-9.

29. А.с. 1774465 (СССР). МКИ6 Н03С 3/10, H03L 7/18. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией / И.П. Усачев, П.А. Попов (СССР).

30. Пат. 5062841 В4 (Япония). МКИ6 НОЗС 3/00. Опубл. 09.09.93.

31. Пат. 9513651 А1 РСТ (WO). МКИ6 НОЗС 3/00. Опубл. 18.05.95.

32. Пат. 9516304 А1 РСТ (WO). МКИ6 НОЗС 3/09. Опубл. 15.06.95.

33. Свид. на ПМ № 8183 РФ, 7 Н 03 С 3/10. Цифровой синтезатор с частотной модуляцией / А.А. Саликов, И.А. Курилов, Н.А. Ююкин. Заявл. 16.01.98; Опубл. 16.10.98. - Бюл. № 10.

34. Леныпин А.В. Обзор способов угловой модуляции в цифровых синтезаторах частот радиосистем передачи информации / А.В. Леныпин, П.А. Попов, Н.А. Ююкин // Научно-практическая конференция ВВШ МВД России: Тез. док. -Воронеж: ВВШ МВД России, 1996. С. 110.

35. Попов П.А. Методы частотной модуляции в синтезаторах частот систем подвижной радиосвязи / П.А Попов, И.П. Усачев // Средства связи. 1991. - Вып. 2.- С. 11-18.

36. А.с. 869068 СССР. МКИ6 H03L 7/18. Цифровой синтезатор частот / А.А. Анисифоров, В.И.Котляр, Б.Б.Чесноков (СССР). Бюл. №36. 1981.

37. Альтшуллер Г.Б. Управление частотой кварцевых генераторов / Г.Б. Альтушлер. М.: Связь, 1975. - 304 с.

38. Пат. 4068199 США. МКИ6 НОЗС 3/00. Опубл. 10.01.78.

39. Козлов В.И. Синтезатор частот с модуляцией дробных коэффициентов деления в петле ФАПЧ / В.И. Козлов, А.В. Пален-ков, А.А. Ряполов // Электросвязь. 1988. - № 9. - С. 48-50.

40. Underbill M.J. Wide range frequency synthesizers with improved dynamic performance // The Radio and Electronic Engineer. June 1980. - Vol. 50. - N6. - P. 291-296.

41. A.c. СССР №919040, H03C 3/10, H03L 7/16. 1982.

42. A.c. 1166267 (СССР). МКИ6 НОЗС 3/00. Частотный модулятор / С.Д. Борисов, Ю.А. Лада. Заявл. 09.11.82; Бюл. №25.

43. Пат. 4052672 (США). МКИ6 Н03С 3/06. Опубл. 4.10.77.

44. Шахгильдян В.В. Системы фазовой автоподстройки частоты / В.В. Шахгильдян, А.А. Ляховкин. М.: Связь, 1972. - 448 с.

45. Манасевич. В. Синтезаторы частот. Теория и проектирование: Пер. с англ. М.: Связь, 1979. - 386 с.

46. Патент на ПМ № 31080 РФ, 7Н03С 3/10, H03L 7/18. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией / Е.А. Печенин, П.А. Попов, С.А. Шерстюков. № 2002134209; Заявл. 20.12.02.; Опубл. 10.07.03. Бюл. № 19.

47. Автоматическая подстройка фазового набега в усилителях /

48. Под ред. М.В. Капронова. М.: Советское радио, 1972. - 176 с.

49. Амплитудно-фазовая конверсия / Под ред. Г.М. Крылова. -М.: Связь, 1979. 256 с.

50. Уидроу Д.С. Адаптивные компенсаторы помех, принципы построения и применения / Д.С. Уидроу // ТИИЭР. 1 975. - № 12.-С. 69-90.

51. Курилов И.А. Системы компенсации фазы и амплитуды в измерительных устройствах / И.А. Курилов, П.А. Попов, В.В. Ромашев // Автоматизация геомагнитных исследований / Под ред. Е.Н. Федорова. М.: Наука, 1984. - С. 144-145.

52. Курилов И.А. Передаточные характеристики автокомпенсаторов фазовых помех на основе комбинированной системы АПЧ / И.А. Курилов, П.А. Попов, А.И. Юров // Техника средств связи. Сер. ТРС. 1987. - Вып. 7. - С. 28-35.

53. Усачев И.П. Автоматическая компенсация реакции кольца ИФАПЧ на модулирующее возмущение в частотно-модулированных цифровых синтезаторах частот / И.П. Усачев, П.А. Попов // Техника средств связи. Сер. ТРС. 1990. -Вып.7. - С. 30-34.

54. Автоматические компенсаторы амплитудно-фазовых искажений / Под ред. П.А. Попова. Воронеж: Воронежская высшая школа МВД России, 1998. - 200 с.

55. А.с. 1707765 (СССР). МКИ6 H03L 7/16. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией / И.П. Усачев, П.А. Попов (СССР). Бюл. № 3. 1992.

56. Щипанов Г.В. Теория и методы проектирования регуляторов / Г.В. Щипанов // Автоматика и телемеханика. 1930. - № 3. - С. 18-31.

57. Петров Б.Н. Принцип инвариантности и его применимость при расчете линейных и нелинейных систем / Б.Н. Петров // Труды I конгресса ИФАК. Т.1: Теория непрерывных систем. М.: АН СССР, 1961. - С. 25-32.

58. Уланов Г.М. Регулирование по возмущению / Г.М. Уланов. -M.-JL: Госэнергоиздат, 1960. 110 с.

59. Уланов Г.М. Статистические и информационные вопросы управления по возмущению / Г.М. Уланов. М.: Энергия, 1970. 256 с.

60. А.с. 163217 (СССР). МКИ6 H03L 7/10. Усторойства фазовой автоподстройки частоты / В.П. Сизов (СССР). Бюл. № 12. 1964.

61. Свид. на ПМ № 9544 (Россия) МКИ6 Н03С 3/10. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией / А.А. Саликов, И.А. Курилов, Е.В. Шаталов (РФ). Бюл. № 3. 1999.

62. Свид. на ПМ № 22729 РФ, 7Н03С 3/10, H03L 7/18. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией / П.А. Попов, Е.А. Печенин. № 2001128994; Заявл. 31.10.01; Опубл. 20.04.02. Бюл. № 11.

63. Свид. на ПМ № 29813 РФ, 7Н03С 3/10, H03L 7/18. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией / Е.А. Печенин, П.А. Попов, С.А. Шерстюков. № 2002134208; Заявл. 20.12.02.; Опубл. 27.05.03. Бюл. № 15.

64. Угловая модуляция цифровых синтезаторов частот: Монография / П.А. Попов, Н.А. Ююкин, А.В. Леньшин и др.; Под ред. П.А. Попова. Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2001. - 262 с.

65. Попов П.А. Алгоритмы расчета модуляционных характеристик частотно-модулированных синтезаторов частот при одноточечных методах модуляции / П.А. Попов, Н.А. Ююкин //

66. I научная сессия, посвященная дню радио: Тезисы докладов. Ч. И. М., 1997. - 137 с.

67. Бесекерский B.JI. Теория систем автоматического регулирования / В.Л. Бесекерский, Е.П. Попов. М.: Наука, 1988. -786 с.

68. Свид. на ПМ № 18029 РФ, 7Н03С 3/10, H03L 7/18. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией / Е.А. Печенин. № 2000132065; Заявл. 22.12.00; Опубл. 10.05.01. Бюл. № 13.

69. Справочник по теории автоматического управления. М.: Наука, 1987. - 524 с.

70. Андронов А.А. Теория колебаний / А.А. Андронов, А.А. Витт, С.Э. Хайкин. М.: Физматгиз, 1959.

71. Айзерман М.А. Теория автоматического регулирования / М.А. Айзерман. М.: Наука, 1966.

72. Малкин И.Г. Теория устойчивости движения / И.Г. Малкин. -М.-Л.: ГИТТЛ, 1952.

73. Моисеев Н.Н. Асимптотические методы нелинейной механики / Н.Н. Моисеев. М.: Наука, 1969.

74. Красовский Н.Н. Некоторые задачи теории устойчивого движения / Н.Н. Красовский. М.: Физматгиз, 1959.

75. Каннингхэм В. Введение в теорию нелинейных систем / В. Каннингхэм. M.-JL: Госэнергоиздат, 1962.

76. Бабаков И.М. Теория колебаний / И.М. Бабаков. М.: Гос-техиздат, 1958.

77. Барбашин Е.А. Введение в теорию устойчивости / Е.А. Бара-башин. М.: Наука, 1967.

78. Лурье А.И. Некоторые нелинейные задачи теории автоматического регулирования / А.И. Лурье. М.: Гостехиздат, 1951.

79. Попов П.А. Автоматическая компенсация искажений и помех в цифровых синтезаторах частот с угловой модуляцией / П.А.

80. Попов, Е.А. Печенин // Радиотехника. 2002. - № 11. - С. 61-64 .

81. Печенин Е.А. Частотные характеристики цифрового синтезатора частот с угловой модуляцией с дополнительным контуром авторегулирования в опорном канале / Е.А. Печенин // Вестник Воронежского института МВД России. 2003. - №1. - С. 145-150.

82. Печенин Е.А. Компенсация и автокомпенсация искажений в частотно-модулированных цифровых синтезаторах частот /

83. Е.А. Печенин // Всероссийская научно-практическая конференция «Современные проблемы борьбы с преступностью»: Сборник материалов. Часть 2. Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2003. - С. 117-118.

84. Левин Б.Р. Теоретические основы статической радиотехники / Б.Р. Левин. М.: Советское радио, 1974. Т.1. 552 с.

85. Стариков О. ФАПЧ-синтезаторы частоты типа Integer-N/Fractional-N и двойные Integer-N/Fractional-N синтезаторы частоты / О. Стариков // Chip News. 2001. - № 8. - С. 32-38; № 10. - С. 6-13.

86. Analog Devices' Data Sheets: ADF4001. Rev. 0. 2001; ADF4110/11/12/13. Rev. A. 2001; ADF4252. Rev. PrM. 03/02 (www. analog, com).

87. Голуб В. С. Новые синтезаторы частот серии ADF4xxx / B.C. Голуб // Chip News. 2002. - № 4. - С. 20-23.

88. National Semiconductor' Data Sheets: LMX2306/LMX2316/LMX2326. Rev. PrM. 01/98 (www. national. com).

89. Underhill M . J . and S cott R. J. H . Wideband frequency modulation of frequency synthesizers // Electronics Letters. 1979. -№13. - P. 393-394.

90. A.c. 1252909 СССР. МКИ H03C 3/10,H03L 7/18. Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией / И. П. Усачёв, Н. М. Корецкий (СССР). // Бюл. №31. 1986.

91. Беллами Дж. Цифровая телефония: Пер. с англ. / Дж. Беллами. М.: Радио и связь, 1986. - 544с.

92. Бехаи Н.Р. Высококачественный интегратор на двух операционных усилителях / Н.Р. Бехаи // Электроника. ~ 1974. -Т.47. №7.

93. Фолкенберри JI. Применения операционных усилителей и линейных ИС: Пер. с англ. / Л. Фолкенберри. М.: Мир, 1985.- 572 с.