Частотный синтез на основе ФАПЧ. Обзор методов синтеза | страница 81
4.5. Частотный детектор типа квадрикоррелятора
Однако обычный ЧД не всегда может обеспечить высокую точность приведения частоты в полосу захвата. Например, задача ввести ГУН со 100-мегагерцовой перестройкой в полосу захвата 100 кГц требует слишком высокой точности, недостижимой в обычном ЧД. В подобных случаях используют ЧД типа квадрикоррелятора [2], принцип действия которого иллюстрируется рисунком 4.4. На рисунке индексы «r’ и «c’ относятся соответственно к опорному и сигнальному источникам.
Рис.4.4. К пояснению принципа действия квадрикоррелятора
Две сравниваемые частоты смешиваются, и разностный сигнал с выхода смесителя дифференцируется, обеспечивая таким образом пропорциональность между разностной частотой и амплитудой сигнала. Дифференцированный сигнал синхронно детектируется таким образом, что одновременно получается амплитуда и полярность, представляющие собой частотную ошибку. Операцию дифференцирования может выполнять фильтр верхних частот. Частотную границу прозрачности фильтра необходимо выбирать несколько большей желаемой полосы захвата, чтобы предотвратить смешение напряжения с выхода частотного детектора с биениями на выходе фазового детектора, когда частотное рассогласование становится достаточно малым.
Схема квадрикоррелятора совместно с фазовым детектором в структуре автоподстройки ГУН представлена на рисунке 4.5 [6].
Рис.4.5. Схема квадрикоррелятора совместно с фазовым детектором
Схема построена с использованием смесителей (перемножителей), фильтров нижних частот, сумматора и дифференцирующей цепи. Схема включает три петли. Петли 1 и 2 выполняют роль частотного детектора, а петля 3 – фазового детектора. Генератор ГУН в этой схеме имеет два квадратурных выхода: Sinω>ct и Cosω>ct, а на входе схемы действует опорный сигнал Sinω>rt.
Схема работает следующим образом. После перемножения выходных квадратурных сигналов ГУН с опорным сигналом Sinω>rt и последующей фильтрации в фильтрах нижних частот ФНЧ-1 и ФНЧ-2 образуются квадратурные разностные сигналы Sin (ω>r-ω>c) t и Cos (ω>r-ω>c) t. Последний из полученных сигналов дифференцируется и смешивается с первым из них, в результате чего получается сигнал (ω>r-ω>c) Cos>2 (ω>r-ω>c) t. В нём заключена информация как о знаке, так и о величине частотного рассогласования, и он управляет частотой ГУН по цепи отрицательно обратной связи, приближая частоту ω>c к частоте ω>r
По мере уменьшения частотного рассогласования петля 3 переходит в режим биений, генерируя ассиметричный сигнал на выходе фильтра ФНЧ-1, помогающий процессу захвата частоты системой ФАПЧ. При ω
