Переходные процессы в цифровых синтезаторах частоты на основе систем импульсно-фазовой автоподстройки частоты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат технических наук Прохладин, Геннадий Николаевич

• Прохладин, Геннадий Николаевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Прохладин, Геннадий Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АКТУАЛЬНОСТЬ ИЗУЧЕНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

ЦСЧ НА ОСНОВЕ ПЕТЛИ ИФАПЧ

ГЛАВА 2. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЦСЧ В РЕЖИМЕ МАЛЫХ

ОТКЛОНЕНИЙ

2.1. Система ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и фильтром первого порядка

2.2. Система ИФАПЧ с ШИЧФД и фильтром второго порядка

2.3. Двойной Т-образный мост в ЦСЧ

2.4. Влияние на процессы установления дополнительных интегрирующих звеньев

2.5. Использование в ЦСЧ сложных фильтров

2.6. Основные результаты

ГЛАВА 3. ПРОЦЕССЫ УСТАНОВЛЕНИЯ В РЕЖИМЕ БОЛЬШИХ

ОТКЛОНЕНИЙ

3.1. Система ИФАПЧ с ШИЧФД и ФНЧ в виде интегратора

3.2. Система ИФАПЧ с ИФД типа "в-зп и ПИФ

3.3. Система ИФАПЧ с ШИЧФД с учетом ФНЧ

3.4. Основные результаты

ГЛАВА 4. ДИНАМИКА РАБОТЫ ПОИСКОВОЙ СИСТЕШ ЦСЧ

Основные результаты

ГЛАВА 5. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ ИФАПЧ

5.1. Оптимизация параметров системы ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и ПИФ по быстродействию

5.2. Оптимизация параметров системы ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и ПИФ по показателю колебательности

5.3. Оптимизация параметров системы ИФАПЧ с

ШИЧФД и фильтром второго порядка

5.4. Основные результаты

ГЛАВА б. НЕКОТОРЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА, ПОВЫШАЮЩИЕ

БЫСТРОДЕЙСТВИЕ ЦСЧ

6.1. Усовершенствование структуры ДПКД как средство повышения быстродействия ЦСЧ

6.2. Использование ЦСО для повышения быстродействия ЦСЧ

Основные результаты

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Переходные процессы в цифровых синтезаторах частоты на основе систем импульсно-фазовой автоподстройки частоты»

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Техника синтеза частот находит с каждым годом все большее применение в различных областях радиотехники. Синтезаторы частоты (СЧ) широко используются в системах связи, телевидения и радиолокации, телеметрии и радиоастрономии.

Разрабатываемые СЧ должны обеспечивать компактное размещение каналов радиосвязи с предельно мелкой сеткой и минимальными допусками на долговременную нестабильность и точность установки частоты, широкий диапазон перестройки, высокую чистоту спектра выходного сигнала и минимально возможное время перестройки с одной частоты на другую. Широкое распространение СЧ в качестве гетеродинов в приемников и возбудителей передатчиков мобильных радиостанций требует компактности СЧ, устойчивости к механическим нагрузкам и изменениям питающего напряжения, низкого энергопотребления, обеспечения рабочих характеристик в широком диапазоне температур окружающей среды.

Удовлетворение перечисленных требований, являющихся в большинстве случаев противоречивыми, и создание высокоэффективных, компактных СЧ является актуальной задачей техники синтеза частот.

Наибольшее распространение в настоящее время получили СЧ, выполненные на основе колец импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ). Такие СЧ обеспечивают высокие качественные характеристики и являются, фактически, наилучшими при оценке по критерию качество/цена. Поэтому одной из актуальных задач, стоящих перед разработчиками СЧ, является теоретическое исследование методов построения и особенностей колец ИФАПЧ, анализ и синтез их качественных характеристик и параметров, разработка новых технических решений, использующих современную технологию изготовления устройств, для создания перспективных СЧ.

Переходные процессы являются весьма важным разделом в различных областях радиотехники, так как они определяют готовность разного рода систем, изделий и других устройств к исполнению поставленных перед ними требований, функций и прочих задач. Так любое устройство радиотехнической системы начинает действовать надлежащим образом через некоторый промежуток времени после его включения. Данный промежуток считается переходным.

Основным во всех системах автоматического регулирования (САР), к которым следует отнести синтезаторы частот (СЧ), построенные на кольцах импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ), является поведение системы в неустановившемся состоянии. Это вынуждает уделять большое внимание вопросам изучения и анализа переходных процессов данных систем, так как время установления синхронизма в петле ИФАПЧ - один из основных показателей эксплуатационно-технических характеристик реализованных на их основе СЧ. Поэтому такие системы должны изучаться в переходном состоянии: одни с целью уменьшения влияния вредных переходных процессов, другие с целью использования полезных переходных процессов. И какова бы ни была роль переходных процессов, полезной или вредной, их изучение представляет собой технически важную задачу, а их расчет часто наталкивается на значительные трудности [1].

Анализ систем ИФАПЧ в общем виде - достаточно сложная задача даже при использовании в п-етле простейших фильтров нижних частот

ФНЧ), так как требует применения сложного математического аппарата и вычислений. Однако весьма часто для улучшения спектральных характеристик выходного сигнала СЧ применяются более сложные типы ФНЧ, введение которых может значительно изменить устойчивость системы. Поэтому отыскание упрощенных моделей, достаточно точно описывающих переходные процессы в данных системах, и позволяющих оптимизировать ее параметры - является также весьма актуальной задачей . а

Следует отметить, что, если анализу линеаризироййных моделей посвящено достаточно много публикаций, то нелинейные модели изучены недостаточно. Поэтому представляет практический интерес отыскание упрощенных моделей и методов анализа для нелинейных структур.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Целью настоящей диссертационной работы является анализ и исследование динамических характеристик СЧ на основе имеющихся и новых математических моделей колец ИФАПЧ, справедливых в широкой области параметров, а также разработка методик инженерного расчета качественных характеристик СЧ.

Для достижения поставленной цели в работе рассматриваются следующие задачи по теоретическому исследованию и практической разработке СЧ:

1. Разработка математической модели кольца ИФАПЧ, позволяющей всесторонне исследовать количественные и качественные характеристики и параметры системы в широкой области изменения частотных расстроек с различными типами импульсно-фазовых детекторов (ИФД) и видами фильтров^ нижних: -частот (ФНЧ) .

2. Исследование динамических характеристик СЧ на основе петли ИФАПЧ, анализ устойчивости, определение времени переходных процессов и полосы захвата для линейных и нелинейных моделей колец с различными типами ИФД и видами ФНЧ.

3. Параметрический синтез исследуемых систем ИФАПЧ, рекомендации по выбору оптимальных параметров системы по заданным критериям качества.

4. Разработка методики инженерного расчета и проектирования СЧ на основе колец ИФАПЧ с различными типами ИФД и видами ФНЧ.

5. Разработка на основе новых технических решений опытных образцов СЧ.

6. Отыскание новых оригинальных технических решений по реализации СЧ на основе кольца ИФАПЧ и входящих в его состав блоков и устройств.

МЕТОДЫ ИСЛЕДОВАНИЯ. Для решения поставленных в диссертации задач использованы методы теории непрерывных и импульсных линейных и дискретных САР; математический аппарат разностных уравнений; дискретное преобразование Лапласа; z- и w-пpeoбpaзoвaния; методы кусочно-линейной аппроксимации; графоаналитический метод; математический аппарат векторно-матричных дифференциальных уравнений; метод пространства состояний; гармонический анализ периодических сигналов; метод дихотомии и последовательных приближений; метод частотных характеристик; приближенные методы определения корней характеристического уравнения высокого порядка; метод минимизирующих карт Карно-Вейча.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научная новизна работы заключается в следующем :

- получены математические выражения, описывающие переходные процессы в линейных системах ИФАПЧ с ИФД типа "выборка-запоминание" ("в-з") и широтно-импульсным частотно-фазовым детектором (ШИЧФД), на выходе которых использовались ФНЧ с порядком от первого до четвертого. Показано влияние обобщенных параметров системы на устойчивость и характер переходного процесса установления фазы. Для системы с ИФД типа "в-з" с фильтром первого порядка при колебательном характере затухания найдено соотношение, определяющее длительность переходного процесса установления фазы для заданного отклонении от положения равновесия. Для такой же системы, но с фильтром в виде двойного Т-образного моста (ДТМ) построены зависимости, позволяющие оптимизировать параметры системы по следующим критериям: показателю колебательности; коэффициенту перерегулирования и быстродействию.

- представлена методика анализа нелинейной системы ИФАПЧ с частотно-фазовым детектором (ЧФД) без запоминания. Для нелинейной системы с ШИЧФД и ФНЧ в виде интегратора получено аналитическое выражение, описывающее процессы установления при переключении коэффициентов деления с одного края диапазона на другой. Приведены соотношения, определяющие устойчивость системы для различных видов затухания. Получена формула, оценивающая время установления переходного процесса для заданного отклонения от положения равновесия.

- найдено рекуррентное решение для нелинейной системы ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и фильтром первого порядка в режиме слежения по частоте. Причем при линейных коэффициентах передач отдельных звеньев приведена общая формула, описывающая процесс установления системы. Графически представлены области устойчивости в зависимоI сти от изменения обобщенных параметров системы. Выведено соотношение для оценки длительности переходного процесса.

- найдено рекуррентное решение для нелинейной системы ИФАПЧ с ШИЧФД и фильтром второго порядка для режима слежения по частоте, и приведены выражения, определяющие устойчивость данной системы при линейных коэффициентах передач отдельных звеньев. Приведены соотношения, позволяющие определять длительности импульсов замыкания и паузы на отдельных участках анализируемой нелинейной системы.

- приведено оригинальное решение цифрового устройства поисковой системы частотной автоподстройки (ЧАП), обеспечивающего допустимую первоначальную расстройку частоты для режима фазовой синхронизации. Показана методика анализа данной структуры. Для линейных коэффициентов передач отдельных звеньев получены выражения, описывающие динамику ее работы. Приведены соотношения, определяющие области устойчивости, а также оценивающие длительность процесса установления. Изложены причины, ограничивающие применяемость данного устройства.

- приведена методика оптимизации обобщенных параметров линейной системы ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и пропорционально-интегрирующим фильтром (ПИФ) по быстродействию и по показателю колебательности, а для линейной системы ИФАПЧ с ШИЧФД и фильтром второго порядка -методика оптимизации по заданному запасу устойчивости по фазе.

- приведены оригинальные схемные решения построения делителей с переменным коэффициентом деления (ДПКД) и цифровых синтезаторов отсчетов (ЦСО), позволяющие при их проектировании получить от данных устройств максимальное быстродействие. Приведена формула образования частот на выходе ДПКД.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Аналитические выражения для исследования динамики работы и расчета переходных процессов, систем ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и ШИЧФД в режиме "малых" отклонений от положения равновесия, причем с различными типами фильтров.

2. Аналитические выражения для исследования динамики работы и расчета переходных процессов системы ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и ПИФ, а также системы ИФАПЧ с ШИЧФД и фильтром второго порядка в режиме "больших" отклонений.

3. Результаты исследования динамических характеристик систем: зависимости характера и длительности переходных процессов системы от изменения ее параметров; возможность параметрической оптимизации времени перестройки; границы устойчивости систем; графическое представление функциональных зависимостей показателей, характеризующих устойчивость и длительность переходного процесса системы, от обобщенных параметров системы.

4. Модель для анализа динамики работы системы ИФАПЧ с ШИЧФД и фильтром второго порядка, справедливая для режима "больших" отклонений, где не проявляется нелинейность характеристики ФНЧ.

5. Модель для анализа динамики работы поисковой системы ЧАП. Аналитические выражения для исследования динамики работы и расчета переходных процессов, а также оценки времени установления данной системы. и

6. Алгоритмы оптимизации: системы ИФАПЧ с ИФД типа "в^з" и ПИФ по быстродействию и показателю колебательности; системы ИФАПЧ с ШИЧФД и фильтром второго порядка по быстродействию и запасу устойчивости по фазе.

7. Оригинальные технические решения и рекомендации по построению и усовершенствованию узлов и блоков, входящих в структуру системы ИФАПЧ, улучшающие их качественные показатели.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Полученные выкладки позволяют моделировать процессы установления в линейных и нелинейных системах ЙФАПЧ с различными типами ИФД и ФНЧ. Это облегчает оптимизацию параметров проектируемых СЧ, выполненных на основе колец ИФАПЧ, с требуемым запасом устойчивости, что повышает их надежность в процессе эксплуатации.

Ряд предлагаемых оригинальных схемных решений блоков и устройств, входящих в состав системы ИФАПЧ, могут быть использованы как самостоятельные приборы. Так поисковую систему можно применить в системах частотной автоподстройки (ЧАП), Самостоятельно можно использовать ДПКД для получения сетки частот, а также ЦСО при построении пассивных цифровых синтезаторов.

ЛИЧНОЕ УЧАСТИЕ. Все основные результаты,' изложенные в диссертации, получены автором лично.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы использованы при проведении опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ с целью создания новой, усовершенствованной техники связи СВЧ диапазона. Созданные опытные образцы СЧ, выполненные на основе колец ИФАПЧ, внедрены при разработке и изго

12 товлении специальных средств связи, а также средств связи для народного хозяйства на предприятии НИИТП, что подтверждается соответствующими актами о внедрении.

ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 20 печатных работах, включая оригинальные технические предложения автора в области повышения эффективности работы системы ИФАПЧ, защищенные 6 авторскими свидетельствами.

Заключение диссертации по теме «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», Прохладин, Геннадий Николаевич

6.3. Основные результаты.

1. Предложены ряд оригинальных решений, используя которые можно спроектировать относительно простой и достаточно быстродействующий ДПКД для ЦСЧ. Показан алгоритм формирования выходных частот и указаны причины, ограничивающие предельное значение входной частоты. Приведена методика определения входной граничной частоты и способы ее повышения. Так при реализации данного ДПКД на любой элементной базе, К/МОП, ТТЛ и ЭСЛ технологии, предпочтение следует отдавать бескорпусной элементной базе, так как при этом меньше влияние паразитных емкостей и помех. В основном, все технические решения защищены авторскими свидетельствами.

2. Предложена структура построения ЦСО, позволяющая выполнить его с наибольшим быстродействием, поскольку позволяет уменьшить число элементов, включенных между блоками регистров памяти. Причем, переключая блоки дешифраторов, можно изменять форму синтезируемого сигнала.

Другая структура ЦСО, выполненная на двух последовательно соединенных НС, позволяет получить на выходе сигнал с параболической формой, в спектре которой отсутствуют четные гармоники, а спад нечетных гармоник имеет сильное затухание. Это позволяет иметь выходной спектр много чище чем у сигнала с пилообразной формой, причем при достаточно простом схемном решении. Использование ограничителя на выходе параболического сигнала позволяет перераспределить уровень гармоник в выходном спектре вплоть до подавления особо опасных составляющих для ЦСЧ. Данные технические решения также защищены авторскими свидетельствами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. Методом г-преобразования получены аналитические выражения, позволяющие анализировать переходные процессы линейных систем ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и ШИЧФД, на выходе которых имелись ФНЧ от первого до четвертого порядка. Данные выкладки дают возможность построить временные диаграммы, в которых отображалось влияние изменения обобщенных параметров системы на характер процесса установления, что значительно облегчает моделирование этих систем при их проектировании. При этом возможно анализировать динамические процессы при изменении частоты сравнения, что не удается при использовании методов для непрерывных систем.

Для системы ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и ПИФ в случае колебательного процесса затухания выведено соотношение, оценивающее длительность переходного процесса установления фазы при заданном отклонении от положения равновесия. Причем при сравнении вычисленного двумя способами времени установления замечено, что ошибка составляет не более одного дискрета.

Для системы ИФАПЧ с ШИЧФД и фильтром второго порядка приведены соотношения, определяющие характер затухания переходного процесса.

Для системы ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и ДТМ найдены соотношения, определяющие показатель колебательности. Построены зависимости влияния нормированного коэффициента усиления системы на показатель колебательности, коэффициент перерегулирования и длительность процесса установления. Найдена оптимальная величина коэффициента усиления для наиболее употребительного значения показателя колебательности. Рекомендовано при введении ДТМ в систему ИФАПЧ для обеспечения необходимого запаса устойчивости снижать коэффициент усиления в 1,5.2 раза.

Для системы ИФАПЧ с ШИЧФД и фильтром второго порядка, а также введенным в нее дополнительным интегрирующим звеном, приведены соотношения, определяющие устойчивость системы. Изложено условие, при котором влияние дополнительного звена не сказывается, а также показано, что при введении в систему интегрирующих звеньев можно получить дополнительное ослабление дискретных составляющих частоты сравнения без ухудшения устойчивости.

Показан общий подход для получения решения, описывающего процессы установления в системе ИФАПЧ со сложными фильтрами, при воздействии на систему ступенчатой функции. В качестве примера рассмотрена система ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и ПИФ, с введенными в нее дополнительным интегрирующим звеном и ДТМ, для которой получено выражение, отображающее переходной процесс.

2. Предложена методика анализа нелинейной системы ИФАПЧ с ЧФД без запоминания. Для случая петли ИФАПЧ с ШИЧФД и ФНЧ в виде интегратора найдено аналитическое выражение, описывающее процессы установления. Приведены соотношения, определяющие устойчивость системы с различным характером затухания. Получена формула, оценивающая длительность переходного процесса для заданного отклонения от положения равновесия при переключении коэффициентов деления ДПКД с одного края диапазона на другой.

Методом пространства состояния выведено соотношение, описывающее динамику процесса установления в нелинейной -системе ИФАПЧ с

ИФД типа "в-з" и ПИФ в режиме слежения по частоте. Показаны условия устойчивости в зависимости от характера затухания. Найдено выражение, определяющее время установления системы для апериодического характера затухания. Показано, что, для короткого времени замыкания системы, на процесс установления в основном влияют коэффициент усиления разомкнутой системы и параметр ПИФ Т2. Построено семейство характеристик, определяющих область устойчивости при колебательном характере затухания. Из приведенных характеристик было замечено, что при соизмеримых значениях длительности импульса замыкания и скважности, то есть при стремлении системы к непрерывной, и отношении параметров фильтра Тг/Тг«! на устойчивость системы дополнительно влияет длительность импульса и параметр ФНЧ Т1=Т,/Т0. Приведено условие завершения процесса за один такт.

Методом пространства состояний выведено рекуррентное выражение, описывающее динамику процесса установления в нелинейной системе ИФАПЧ с ШИЧФД и фильтром второго порядка в режиме слежения по частоте. Показаны условия устойчивости в зависимости от характера затухания, из которых следует, что система всегда будет устойчива при монотонном характере затухания. Изложена методика вычисления очередных отсчетов системы в процессе установления частоты. Представлены соотношения, определяющие текущее значение частоты и длительность замыкания ключа системы.

3. Получено выражение, описывающее динамику работы поисковой системы ЧАП. Изложены условия устойчивости. Приведено соотношение, оценивающее время установления для заданного отклонения от положения равновесия. Показано, что быстродействие системы ЧАП повышается при небольших изменениях коэффициентов деления ДПКД, где отпадает необходимость использования поисковой системы. При большом отличии крайних значений диапазона перекрытия ДПКД система ЧАП, с целью повышения быстродействия, требует компенсации изменения коэффициентов деления в виде принудительной первоначальной установки, чем снижается коэффициент полезного действия системы ЧАП.

4. Представлена методика оптимизации обобщенных параметров линейной системы ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и ПИФ по быстродействию.

Показано: что для данной системы, в которой постоянные интегрирования ПИФ достаточно разнесены, существует оптимальная полоса пропускания, определяемая только форсирующей постоянной интегрирования фильтра Т, . Замечено, что введение в систему ПИФ, форсирующую цепь, позволяет увеличить полосу пропускания и быстродействие системы без ухудшения устойчивости даже при значительном увеличении коэффициента усиления Кв и полосы удержания. -Причем при Т-2 >-63 параметр Тч имеет практически постоянное -значение, а параметр К0 растет пропорционально постоянной интегрирования фильтра Тт.

Предложена методика оптимизации обобщенных параметров линейной системы ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и ПИФ по одному из критериев устойчивости - показателю колебательности.

Показано при каких соотношениях форсирующей постоянной интегрирования Т1 ФНЧ и частоты среза система устойчива. Причем при приближении данных параметров - устойчивость определяется теоремой Котельникова, а при удалении, когда система переходит к следящей без фильтра, границы устойчивости определены ^как 4)<Х0<2.

Приведено семейство характеристик, в которых представлена зависимость показателя колебательности от обобщенных параметров системы. Даны рекомендации по выбору оптимальных параметров.

Предложена методика оптимизации обобщенных параметров системы ИФАПЧ с ШИЧФД и фильтром второго порядка. Причем сначала были определены параметры системы для одного из критериев устойчивости -запаса по фазе. В результате чего было построено семейство характеристик обобщенных параметров системы для заданного запаса устойчивости по фазе. После этого по формулам, определяющим длительность переходного процесса, было найдено время установления для заданных обобщенных параметров системы. Приведены рекомендации по использованию оптимальных параметров системы для двух углов запаса устойчивости по фазе. Показана методика вычисления длительности переходного процесса системы ИФАПЧ с ШИЧФД и фильтром второго порядка как в частотном, где система имеет нелинейную структуру, так и в фазовом режимах. Рекомендовано при переходе от частотного режима работы к фазовому менять значение коэффициента усиления, что позволит сократить время установления системы.

5. Предложен ряд оригинальных решений, используя которые можно спроектировать относительно простой и достаточно быстродействующий ДПКД для ЦСЧ. Показан алгоритм формирования выходных частот и указаны причины, ограничивающие предельное значение входной частоты. Приведена методика определения входной граничной частоты и способы ее повышения. Так при реализации данного ДПКД на любой элементной базе, К/МОП, ТТЛ и ЭСЛ технологии, предпочтение следует отдавать бескорпусной элементной базе, так как при этом меньше влияние паразитных емкостей и помех.

Предложена структура построения ЦСО, позволяющая выполнить его с наибольшим быстродействием, поскольку позволяет уменьшить число элементов, включенных между блоками регистров памяти. Причем, переключая блоки дешифраторов, можно изменять форму синтезируемого сигнала.

Другая структура ЦСО, выполненная на двух последовательно соединенных НС, позволяет получить на выходе сигнал с параболической формой, в спектре которой отсутствуют четные гармоники, а спад нечетных гармоник имеет сильное затухание. Это позволяет иметь выходной спектр много чище чем у сигнала с пилообразной формой, причем при достаточно простом схемном решении. Использование ограничителя на выходе параболического сигнала позволяет перераспределить уровень гармоник в выходном спектре вплоть до подавления особо опасных составляющих для ЦСЧ.

Полученные выкладки позволяют моделировать процессы установления в линейных и нелинейных системах ИФАПЧ с различными типами ИФД и ФНЧ. Это облегчает оптимизацию параметров проектируемых СЧ, выполненных на основе колец ИФАПЧ, с требуемым запасом устойчивости, что повышает их надежность в процессе эксплуатации.

Ряд предлагаемых оригинальных схемных решений блоков и устройств, входящих в состав системы ИФАПЧ, могут быть использованы как самостоятельные приборы. Так поисковую систему можно применить в системах частотной автоподстройки (ЧАЛ). Самостоятельно можно использовать ДПКД для получения сетки частот, а также ЦСО при построении пассивных цифровых синтезаторов.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 20 печатных работах, включая оригиналь-ные технические предлож-ения ав

157 тора в области повышения эффективности работы системы ИФАПЧ, защищенные 6 авторскими свидетельствами.

Результаты диссертационной работы использованы при проведении опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ с целью создания новой, усовершенствованной техники связи СВЧ диапазона. Созданные опытные образцы СЧ, выполненные на основе колец ИФАПЧ, внедрены при разработке и изготовлении специальных средств связи, а также средств связи для народного, хозяйства на предприятии НИИТП, что подтверждается соответствующими актами о внедрении. Одно из оригинальных решений реализовано на КМОП вентильных матрицах в виде БИС, имеющую децимальный номер 1-80-6 ВП1-214.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Прохладин, Геннадий Николаевич, 1999 год

1. Гарднер М.Ф., Берне Дж.Л. Переходные процессы в линейных системах. - М.: Физматгиз, 1961.

2. ОСТ 4.208.012-77, 1979. Аппаратура синтеза частот для радиосвязи, Термины и определения.

3. Манассевич В. Синтезаторы частот (теория и проектирование).: Пер. с англ./Под ред. A.C. Галина. М.: Связь, 1979.

4. Шапиро Д.Н., Дайн A.A. Основы теории синтеза частот. М.: Радио и связь, 1981.

5. Зарецкий М.М., Мовшович М.Е. Синтезаторы частоты с кольцом фазовой автолодстройки. Jl.: Энергия, 1974.

6. Галин A.C. Диапазонно-кварцевая стабилизация СВЧ. М. : Связь, 1976.

7. Левин В.А. Стабилизация дискретного множества частот. -М. : Энергия, 1970.

8. Левин В.А., Норкин Г.А. Радиотехнические системы фильтрации с возвратным гетеродинированием. М. : Сов. радио, 1979.

9. Губернаторов О.И., Соколов Ю.Н. Цифровые синтезаторы частот радиотехнических систем. М. : Энергия, 1973.

10. Левин В.А., Малиновский В.Н., Романов С.К. Синтезаторы vîs-ctot с системой импульсно-фазовой автоподстройки. м. : Радио и связь, 1989.

11. Рыжков A.B., Попов В.Н. Синтезаторы частот в технике радиосвязи. М. : Радио и связь, 1991.

12. Цыпкин Я.З. Переходные и установившиеся процессы в импульсных цепях. М.: Госэнергоиздат, 1951.

13. Цыпкин Я.З. Теория импульсных систем. М.: Физматгиз,1958.

14. Цыпкин Я.З. Теория линейных импульсных систем. М. : Физматгиз , 1963.

15. Джури Э. .Импульсные системы автоматического регулирования. Пер. с анг./ Под ред. Я.З. Цыпкина, М.: Физматгиз, 1963.

16. Кузин Л. Г. Расчет и проектирование дискретных систем управления. М.: Машгиз, 1962.

17. Кунцевич В.М., Чеховой Ю.Н. Нелинейные системы управления с ЧИМ и ШИМ. Киев: Техника, 1970.18* Первачев C.B., Валуев A.A., Чиликин В.М. Статистическая динамика радиотехнических систем. М.: Сов. радио, 1973.

18. Бесекерский В,А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975.

19. Цифровые системы фазовой синхронизации. / Под ред. М.И, Жодзишского. М.: Сов. радио, 1980.

20. Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений. М.: Связь, 1973.

21. Мартынов Е.М. Синхронизация в системах передачи дискретных сообщений. М.: Связь, 1972.

22. Системы фазовой автоподстройки частоты с элементами дискретизации./ Под ред. В.В. Шахгильдяна. М.: Связь, 1979.

23. Системы фазовой синхронизации с элементами дискретизации./ Под ред. В.В. Шахгильдяна. М.: Радио и связь, 1989.

24. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления. М.: Машиностроение, 1986.

25. Шахгильдян В.В., Ляховкин A.A. Системы фазовой автоподстройки частоты. М.: Связь, 1972.

26. Гаврилюк М.С. Исследование импульсно-фазовой автоподстройки частоты.: Дис. на степень канд. техн. наук. Одесса. 1970. В надзаг.: М-во связи СССР, ОЭИС. 258 с.

27. Макаров А.К,, Павлов Б.А. Полоса захвата цифровых синтезаторов частоты, Труды МЭИ. Теория колебаний и прецизионная радиотехника, 1975, вып. 256, с. 81-84.

28. Корякин Ю.А., Леонов Г.А. Определение полосы захвата в системах импульсно-фазовой автоподстройки частоты. Радиотехника, 1977, N 6, с. 65-72.

29. Карничев A.M., Корякин Ю.А., Леонов Г.А. Аппроксимация захвата многосвязных дискретных систем фазовой синхронизации. Изв. вузов СССР, Сер. Радиоэлектроника, 1982, N 1, с. 81-84.

30. Бесекерский В.А. Цифровые автоматические системы. М.: Наука, 1976.

31. Кабанов А.И., Козлов В.Н., Пестряков A.B. Предельное быстродействие СЧ на основе однокольцевой системы ИФАПЧ, Тр. учеб. ин-тов связи, 1985, Вып. 123, с. 52-58.

32. Кабанов А.И., Пестряков A.B. О предельном быстродействии синтезаторов частот на основе комбинированной системы ИФАПЧ-ЧАП. -В Кн: Стабилизация частоты и прецизионная радиотехника. Ч. 1., ВИМИ. М., 1983, с. 100-102.

33. Макаров А.К. Анализ цифровых синтезаторов частоты.: Дис. на степень канд. техн. наук. М., 1975. В надзаг.: М-во высш. и сред. спец. образования СССР, МЭИ. 260 с.

34. Sharpe С.A. A 3-State phase detector car Improve your next PLL design EDN,.1976, N 20, p. 55-59.

35. Sharpe C.A. Speed up PLL's in digital Synthesizer. -Electronic Design, 1977, Vol. 25, N 24, p. 124-127.

36. Балтарагис И.Г.Б. Оптимизация по быстродействию частотно-фазовых детекторов для цифровых синтезаторов частот. Техника средств связи, Сер. Рит., 1982, Вып. 4, с. 92-101.

37. Малиновский В.Н., Романов С.К. Динамические процессы в цифровом синтезаторе частоты с--импульсным частотно-фазовым детектором. Электросвязь, 1983, N 6, с. 50-54.

38. Rohde Ulrich L. Digital PLL Frequensy Synthesizers. -New-York: Prentice-Hall, 1983.

39. Gardner I.M. Charge-pump phase-lock loops. IEEE Trans, 1980, Vol. COM-28, N 11, p. 1849-1859.

40. Теория автоматического регулирования. Книги 1,2,3 / Под ред. Солодовникова В.В. М.: Машиностроение, 1967.

41. Малиновский В.Н., Романов С.К. Определение длительности переходных процессов в системе импульсно-фазовой автоподстройки частоты с частотно-фазовым детектором. Техника средств связи, сер. ТРС, 1979, вып. 7(24), с. 95-102.

42. Евстафьев Б.н. Анализ нелинейной астатической системы импульсно-фазовой автоподстройки частоты. Техника средств связи, сер. ТРС, 1979, вып. 7(24) , с. 103-11Ö.

43. Романов С.К. Анализ системы автоподстройки частоты- с ши-ротно-импульсным частотно-фазовым детектором и фильтром второго порядка, Техника средств связи, сер. ТРС, 1980, вып. 7(25) , с. 71-77.

44. Макаров А. К. Исследование ИФАП асимптотическим методом. Тр. МЭИ, 1974, Вып. 193, с. 18-22.

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

46. Романов С.К. Определение времени переключения частоты в цифровом синтезаторе с импульсным частотно-фазовым детектором с тремя состояниями. Техника средств связи. Сер. ТРС, 1983, Вып. 7, с. 74-82.

47. Романов С.К. Математическая модель системы ИФАПЧ со счет-чиковым делителем в цепи обратной связи и нелинейным управителем частоты. Техника средств связи. Сер. ТРС, 1985, Вып. 7, с. 6776.

48. Oberst I.F. Generalized Phase Comparators for Improved Phase Looked Loop Aquesition. IEEE Trans, 1971, Vol. COM-19, N 6, p. 1142-1148.

49. Романов C.K. Определение полосы захвата в системе импульсно-фазовой автоподстройки частоты с пилообразной характеристикой фазового детектора. Техника средств связи. Сер. ТРС, 1979, Вып. 4, с. 90-95.

50. Павлов Б.А. Применение метода импульсно-частотных характеристик в теории фазовой автоподстройки. Вопросы радиоэлектро-. ники. Сер, ТРС, 1972, Вып. 2, с. 146-159.

51. Башарин A.B. Расчет динамики и синтез нелинейных систем управления. М., Л.: Госэнергоиздат, 1960.

52. Эльсгольц Л.Э. Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление. М.: Наука. 1969.

53. Рыжков A.B. Комбинированная система ФАПЧ с реверсивным поиском Электросвязь, 1975, N 10, с. 68-70.

54. Кабанов А.И., Пестряков A.B. Исследование динамических характеристик системы ИФАПЧ с частотным детектором. Тр. учеб. ин-тов связи. Радиотехнические системы и устройства., ЛЭИС, 1983, с. 107-114.

55. Карякин В.Л., Другов М.И. Система частотно-фазовой автоподстройки. Электросвязь, 1981, N 9, с. 48-51.

56. Кабанов А.И. Динамические характеристики импульсной системы ФАПЧ с двумя каналами управления. Радиотехника, 1983, N 10, с. 32-34,

57. A.c. 10124 4 4 СССР. Устройство фазовой автоподстройки частоты. Кабанов А.И., Пестряков A.B., Шахгильдян В.В.

58. Кабанов А.И., Пестряков A.B. Сравнительный анализ некоторых моделей синтезаторов частот на основе систем ИФАПЧ. Электросвязь, 1984, N 2, с. 59-61.

59. A.c. 1160564 СССР. Устройство фазовой автоподстройки частоты. Кабанов А.И., Пестряков A.B., Шахгильдян В.В.

60. Саликов Л.М., Резцов В.П. Линейная модель синтезатора частот с широтно-импульсным регулированием. Изв. вузов СССР. Сер. Радиоэлектроника, 1978, т. 21, N 3, с. 108-111.

61. Романов С.К., Малиновский В.Н., Корнюшин И.Н. Расчет цифровых синтезаторов частоты с ШИЧФД. Техника средств связи, сер. ТРС, 1980, вып. 7, с. 86-95.

62. Малиновский В.Н. Влияние изменения параметров системы ИФАПЧ с широтно-импульсным частотно-фазовым детектором на ее динамические характеристики. Техника средств связи, сер. ТРС, 1982, вып. 7, с. 60-67.

63. Кудрявцев С.А., Ляховкин A.A. О моделях системы ИФАПЧ с частотно-фазовым дискриминатором. Техника средств связи, сер. ТРС, 1984, вып. 3, с. 38-47.

64. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. М.: Наука, 1986.

65. Корн Г.К., Корн Т.К. Справочник по математике Для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984.

66. Dikmann Р. Digitele Frequenz und Phasenvergleiche Schaltung fur nachgestuerte Oszillatoren.- 1ER, 1970, N 9, s. 231-232.

67. Lier H.P., Oberbeck H. Oktavbreite digitell Frequenzeinstellung von Mikrowellenoszillatoren. Wissenschaftliche Berichte AEG - Telefunken, 1970, N 1, s. 35-46.

68. Проектирование радиоэлектронных устройств на интегральных микросхемах./Под ред. С.Я. Шаца М.: Сов. радио, 1976.

69. Mantevaldo R., Shinn С. Programmoble divider performs at 140 MHz 1971, April 15.

70. Ипатов Ю.А. Делители с переменным коэффициентом деления для синтезаторов частот ДЦМВ-диапазона. Техника средств связи, сер. ТРС, 1983, вып. 6, с. 96-100.

71. Шишов С.Я. Быстродействующий делитель частоты с переменным коэффициентом деления. Техника средств связи, сер. ТРС, 1981, вып. 9, с. 83-88.

72. Гольденберг J1.M. и др. Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи. М. : Связь, 1979.

73. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах. М.: Радио и связь, 1979.

74. Трохименко Я.К., Любич Ф.Д. Радиотехнические расчеты на микрокалькуляторах. М.: Радио и связь, 1983.

75. Трохименко Я.К., Любич Ф.Д. Искусство программирования программируемых микрокалькуляторов, 8. Численное решение нелинейных уравнений Изв. ВУЗов, Радиоэлектроника, 1984, N 1, с. 50.

76. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1964.

77. Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров М.: Наука, 1965.

78. Прохладин Г.Н., Осетров М.Я. Расчет переходного процесса в цифровых синтезаторах частоты. Радиотехника, 1988, N 9, с. 9496.

79. Прохладин Г.Н. Переходные процессы с системе ИФАПЧ с фильтром второго порядка. Радиотехника, 1989, N 3, с. 11-14.

80. Прохладин Г.Н. Двойной Т-образный мост в синтезаторах частот. Радиотехника, 1990, N 11, с. 19-21.

81. Прохладин Г.Н. Моделирование системы ИФАПЧ с фильтром третьего порядка. Радиотехника, 1990, N 1, с. 35-37.

82. Прохладин Г.Н. Моделирование системы ИФАПЧ со сложными фильтрами. -М., 1990 12 е., Деп. в ЦНТИ "Информсвязь" 01.08. 90, N 1640-св. '

83. Прохладин Г.Н. Система ИФАПЧ с широтно-импульсным частотно-фазовым детектором в частотном режиме. Радиотехника, 1991, N 7, с. 55-56.

84. A.c. 1363457 СССР. Синтезатор частот. Прохладин Г.Н., Осетров М.Я. Опубл. в В.И., 1987 N 48.

85. Прохладин Г.Н. Динамика работы поисковой системы синтезаторов частот. Радиотехника, 1993, N 2-3, с. 30-33.

86. Прохладин Г.Н. Оптимизация параметров системы ИФАПЧ с фильтром первого порядка. Радиотехника, 1991, N 8, с. 30-31.

87. Прохладин' Г.Н. Оптимизация по быстродействию параметров системы ИФАПЧ с фильтром первого порядка. Радиотехника, 1993, N 5-6, с. 28-29.163

88. Прохладин Г.Н. Оптимизация параметров системы ИФАПЧ с фильтром второго порядка по быстродействию. - Радиотехника, 1997, N 3, с. 55-58.

89. Прохладин Г.Н. Алгоритм расчета системы ИФАПЧ с фильтром первого порядка. Радиотехника, 1997, N 8, с. 37-39.

90. Прохладин Г.Н. Модель нелинейной системы ИФАПЧ с фильтром второго порядка. Радиотехника, 1999, N5, с

91. Прохладин Г.Н. Программируемый делитель частоты СВЧ синтезаторов. Радиотехника, 1990, N 10, с. 23-24.

92. Прохладин Г.Н. Прескалер для маломощного делителя с переменным коэффициентом деления. Радиотехника, 1994, N 2, с. 94-96.

93. A.c. 1319275 СССР. Делитель частоты следования импульсов с переменным коэффициентом деления. Прохладин Г.Н. Опубл. в Б.И., 1987 N 23.

94. A.c. 1354416 СССР. Делитель частоты с переменным коэффициентом деления. Прохладин Г.Н. Опубл. в Б.И., 1987 N 43.

95. A.c. 1443172 СССР. Делитель частоты с переменным коэффициентом деления. Прохладин Г.Н. Опубл. в Б.И., 1988 N45.

96. A.c. 1443122 СССР. Цифровой синтезатор частот. Прохладин Г.Н. Опубл. в Б.И., 1988 N 45.

97. A.c. 1529403 СССР. Цифровой синтезатор частоты. Прохладин Г.Н. Опубл. в Б.И., 1989 N 46.

98. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника (Справочник)/Пер. с нем. Под ред. А.Г. Алексенко. М.: Мир, 1982.

99. Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1994 .

100. Баскаков С.И. Лекции по теории цепей. М.: МЭИ, 1991.

101. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1966.

102. Радиопередающие устройства, /под ред. Шахгильдяна В.В. -М.: Радио и связь, 1996.164