203920. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és áramköri elrendezés frekvenciaszintézerek hangolási sebességének növelésére
1 HU 203 920 A 2 rátör (5) referenciabemenetére pedig állandó referenciaosztón (3) keresztül referencia-jelforrás (4) csatlakozik. A frekvenciakimenetű jelforrás (1) előhangoló áramkörrel (10) van ellátva. Az áramköri elrendezés úgy van kialakítva, hogy időmérő áramkört (7) tartalmaz, amelynek jelbemenete a változtatható osztási arányú ffekvenciaosztó (2) kimenetével, referencia-jelbemenete pedig a fáziskomparátor (5) referenciabemenetével van összekötve. Az időmérő áramkör (7) kimenete a változtatható osztási arányú frekvenciaosztó (2) osztásarányt vezérlő bemenetével van összekötve. (3. ábra) A találmány tárgya eljárás és áramköri elrendezés frekvenciaszintézerek hangolási sebességének növelésére. A találmány szerinti megoldás előnyösen felhasználható a híradástechnika, a méréstechnika, a rádió-vételtechnika számos területén, ahol azt igen széles körben al- 15 kalmazzák. Az ismert indirekt digitális frekvenciaszintézerek elektronikusan hangolható oszcillátort, programozható frekvenciaosztót, fázis/frekvenciakomparátort, hurokszűfőt, referencia-jelforrást és esetleg frekvenciatranszponáló eszközt is tartalmaznak. A felhasználói igé- 20 nyéknek jelenleg az alacsony fáziszajú, rövid hangolási idejű, finom frekvencialépésben hangolható szintézerek felelnek meg minden szempontból. Az ismert, ezekkel az előnyös tulajdonságokkal rendelkező frekvenciaszintézerek többféleképpen is megvalósíthatók. 25 A frekvenciahangolás gyorsításával foglalkozik a 2 812 377 lajstromszámú NSZK szabadalmi leírás. A leírás szerinti megoldás esetén a PLL szabályozókörének hurokszűrőjében a nagy időállandójú áramköri elem gyors feszültségváltozását külön műveleti erősí- 30 tővel biztosítják. Frekvenciaszintézereknél a legfőbb hátrány a fáziskomparátor tranziens működésének kezdeti pillanatában lévő, az ismert rendszerekben spontán módon kialakuló, bizonytalan fázishelyzetből adódó és ennek következté- 35 ben mind időtartamban, mind pedig lefolyási módban bizonytalan tranziens viselkedés. Ezért az ismert frekvenciaszintézerek esetében a szokásos, néhányszor 10 ms-nél lényegesen rövidebb áthangolási idők biztosítása nagy nehézségeket okoz, illetve az adott hangolási sebesség el- 40 éréséhez az elméletileg szükséges elrendezéseknél lényegesen bonyolultabb elrendezések alkalmazása szükséges (például többhurkos, magas egyedi mintavételi frekvenciájú szintézerek). Ismeretes továbbá a 2 735 642 lajstromszámú, szin- 45 tén NSZK-beli szabadalmi leírás, amely olyan megoldást ismertet, amelynél a PLL hurokszűrőjének automatikus átváltása biztosítva van. Hangoláskor egy szélessávú alul áteresztő szűrő, stabil állapotban pedig egy keskenysávú alul áteresztő szűrő kapcsolódik a szabá- 50 lyozókörbe. Az átkapcsolást külön áramkör végzi, amely VCO (feszültséggel vezérelt oszcillátor) hangolófeszültsége pillanatnyi értékének és átlagértékének eltérését érzékeli, megfelelő különbség esetén pedig az átkapcsolást elvégzi. 55 A gyors, alacsony fáziszajú, finom frekvenciafelbontású frekvenciaszintézerek előállításánál nagy lépést jelentett a frakcionális (törtosztású) technika megjelenése. Ismeretes ugyanis, hogy a frakcionális osztású szintézerekben a szabályozás gyakorlatilag elérhető 60 sávszélességét korlátozó mintavételi frekvencia lényegesen nagyobbra választható a legkisebb, realizálni kívánt frekvencialépésnél. Az ismert frekvenciaszintézereknél az alacsony fáziszajt, egyéb áramköri szempontok mellett, a PLL hurokszűrőjének optimális tervezése biztosítja. A frekvenciaáthangolást a szabályozás elméletileg elérhetőnél általában lényegesen alacsonyabb sávszélessége és a frekvenciatranziens során spontán kialakuló bizonytalan kezdeti fázishelyzet lassítja. Szakember számára szabályozástechnikából ismeretes, hogy a szabályozás gyorsasága (a hangolás sebessége) a lineáris tartományon belül a szabályozás sávszélességétől függ, amit a diszkrét idejű - mintavételezett - rendszerekben a mintavételi frekvencia korlátoz. A szabályozott jel a referenciajel változásait a szabályozási sávszélességen belül a szabályozás fokszámának és a hurokerősítés nagyságának megfelelő hibával követi, a szabályozási tartományon kívül pedig a hurokerősítés frekvenciafüggésének megfelelően csillapítja a referenciajel változásait. Az elmúlt évek során ezen a területen az elsődleges cél az alacsony fáziszaj elérése volt, amit többek között a szabályozási sávszélesség alacsony értéken tartásával - ily módon leszűrve a referenciaforrásból, illetve az áramköri elemekből származó zajfeszültséget a VCO hangolóbemenetéről - értek el. Az így kialakuló, viszonylag lassú hangolási időt a kritikus esetekben frekvenciaelőhangoló áramkörrel csökkentették. A hangolási idő csökkentésének további megoldása ismerhető meg a 194 454 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásból. A megoldás a hangolási időt növelő hurokszűrő energiatároló elemét a hangolás pillanatában egy olyan új hurokszűrőelemmel cseréli ki, amely feszültsége az új állapotban felvett frekvenciaértéknek megfelelően van előkészítve külső feszültségkényszerrel, és ugyanakkor a programozott osztó osztásarányát is megváltoztatja. Az átkapcsolás előtti és az átkapcsolás utáni néhány összehasonlítási periódusban a fáziskomparátor helyes működéséhez állandó műjelet alkalmaznak. A megoldás hátránya, hogy az új hurokszűrő előkészítése időt vesz igénybe, a kicseréléskor nem kívánt kapcsolási tranziensek lépnek fel a VCO hangolóbemenetén és a kicserélési tranziens, valamint a programozott osztó osztásarány változtatása miatti késleltetési bizonytalanság következtében a VCO leosztott jelének fázishelyzete határozatlan. A találmány célja olyan megoldás létrehozása, amellyel a frekvenciaszintézerek hangolási sebessége növelhető, s amely egy adott hangolási sebességhez elméletileg elengedhetetlenül szükséges mintavételi frek2
