СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ Российский патент 1994 года по МПК H03L7/22 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиоприемных и радиопередающих устройствах для генерирования сетки стабильных частот.

Достигаемый технический результат - повышение быстродействия, уменьшение паразитной частотной модуляции выходных сигналов при упрощении.

На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема синтезатора частот; на фиг. 2 а, б, в, г, д, е, ж - диаграммы работы.

Синтезатор частот содержит опорный генератор (ОГ) 1, первый перестраиваемый генератор (ПГ) 2, делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 3, первый фазовый детектор (ФД) 4, первый фильтр нижних частот (ФНЧ) 5, второй ПГ 6, второй ФД 7, второй ФНЧ 8, неинвертирующий сумматор 9, блок 10 установки частот, элемент задержки 11, блок выборки - хранения 12.

Синтезатор работает следующим образом.

Под действием напряжения опорной частоты, поступающего с выхода ОГ 1 (см. фиг. 2а) на второй вход первого фазового детектора 5, первое кольцо автоподстройки, содержащее первый перестраиваемый генератор 2, ДПКД 3, первый фазовый детектор 4 и первый ФНЧ 5 генерирует напряжение, частота которого в N раз больше опорной частоты, где N - коэффициент деления ДПКД 3.

Коэффициент деления N устанавливается с помощью n-разрядного цифрового кода, поступающего с первого выхода блока 10 установки частот на соответствующие установочные входы ДПКД 3, где Nмакс=2n. На выходе первого ФД 4 образуется последовательность импульсов прямоугольной формы положительной полярности (см. фиг. 2б). Период повторения этих импульсов равен периоду опорной частоты, а скважность импульсов соответствует частоте первого ПГ 2. Постоянная составляющая последовательности импульсов, возникающая на выходе первого ФНЧ 5 (см. фиг. 2в), является управляющим напряжением для первого ПГ 2. С увеличением синтезируемой частоты постоянная составляющая управляющего напряжения возрастает. Наряду с постоянной составляющей напряжения на управляющем входе первого ПГ 2 там же образуется переменное напряжение опорной частоты, вызывающее паразитную частотную модуляцию выходного сигнала первого ПГ 2 (см. фиг. 2г). Отметим, что при этом изменяется мгновенное значение частоты этого генератора, а среднее значение частоты в N раз превышает частоту опорного генератора. Скважность импульсов равна двум. Как уже отмечалось, снизить уровень паразитной модуляции путем увеличения постоянной времени первого ФНЧ 5 можно лишь до определенной величины, так как дальнейшее увеличение постоянной времени уменьшает полосу захвата, которая может достичь критического значения.

Рассмотрим работу второго кольца автоподстройки, выполняющего функцию следящего фильтра, выделяющего напряжение синтезируемой частоты и ее гармоник. При смене кода, поступающего с первого выхода блока 10 установки частот, в первом кольце автоподстройки наступает переходный процесс вхождения в синхронизм первого перестраиваемого генератора 2. Одновременно со второго выхода блока 10 установки частот на элемент задержки 11 поступает одиночный импульс, который в момент окончания переходного процесса в первом кольце автоподстройки или несколько позднее поступает с выхода элемента задержки 11 на управляющий вход блока выборки-хранения 12. Под действием этого импульса блок выборки-хранения 12 запоминает уровень напряжения, поступающего на управляющий вход первого ПГ 2. По окончании действия импульса напряжения блок выборки-хранения 12 переходит в режим хранения информации. Почти без потерь управляющее напряжение с выхода блока выборки хранения 12 через неинвертирующий сумматор 9 поступает на вход управления второго ПГ 6. Это напряжение не содержит в себе переменной составляющей с частотой опорного напряжения, как это имеет место в первом кольце ФАПЧ, так как постоянная времени блока выборки - хранения 12 в режиме хранения достаточно велика. Если бы второй ФНЧ 8 был отключен, то под действием напряжения, поступившего на управляющий вход второго перестраиваемого генератора 6, последний увеличивал бы частоту колебаний от весьма малой величины до величины, достаточно близкой к частоте колебаний первого ПГ 2. В процессе регулировки синтезатора частот путем плавного изменения коэффициента передачи неинвертирующего сумматора 9 по первому входу частота колебаний второго ПГ 6 устанавливается равной 0,98 - 0,99 от частоты первого ПГ 2. При замыкании второго контура ФАПЧ в последнем наступает переходный процесс вхождения в синхронизм второго ПГ 6. Второй ФД 7 сравнивает частоты сигналов, поступивших с выходов первого ПГ 2 и второго ПГ 6. На выходе второго ФД 7 возникает последовательность импульсов положительной полярности, период повторения которых равен периоду синтезируемой частоты (см. рис. 2д). При этом имеет место весьма незначительное изменение скважности последовательности импульсов, которое происходит по закону изменения напряжения на выходе первого ФНЧ 5. Происходит это потому, что напряжение, поступающее на второй вход второго ФД 7, подвержено значительной паразитной частотной модуляции. Однако в силу селектирующих свойств второго ФД 7 и второго ФНЧ 8 вредное влияние частотной модуляции будет сильно ослаблено. В относительных единицах это ослабление примерно соответствует установленному значению коэффициента деления ДПКД 3.

На выходе второго ФНЧ 8 возникает напряжение постоянного тока, пилообразное напряжение, повторяющее изменение напряжения на выходе первого ФНЧ 5 и напряжение, частота которого равна синтезируемой частоте (фиг. 2е). Последние два вида напряжений сильно ослаблены. По этой причине напряжение на выходе второго ПГ 6, а следовательно, на выходе синтезатора частот имеет вид меандра с сильно подавленной паразитной модуляцией (фиг. 2ж). Начальная расстройка второго ПГ 6 может быть установлена весьма незначительной. Это обстоятельство обеспечивает повышение быстродействия. Более высокая, чем в прототипе, частота сравнения на втором ФД 7 позволяет снизить постоянную времени второго ФНЧ 8, что дополнительно повышает быстродействие. Все ФНЧ могут быть выполнены в виде интегрирующих RС-цепочек. Оба ФД выполнены по схеме частотно-чувствительных фазовых детекторов.

Использование: радиоприемные и радиовещательные устройства для формирования сетки стабильных частот. Сущность изобретения: синтезатор частот содержит опорный генератор (ОГ), два перестраиваемых генератора (ПГ), делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД), два фазовых детектора (ФД), два фильтра нижних частот (ФНЧ), неинвертирующий сумматор, блок установки частот, элемент задержки, блок выборки-хранения. Это позволяет повысить быстродействие, уменьшить паразитную частотную модуляцию выходных сигналов при упрощении. 2 ил.

СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ, содержащий соединенные в кольцо первый перестраиваемый генератор, первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, первый фазовый детектор и первый фильтр нижних частот, последовательно соединенные второй перестраиваемый генератор, второй фазовый детектор и второй фильтр нижних частот, опорный генератор и блок установки частот, первый выход которого подключен к установочному входу первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, при этом выход второго перестраиваемого генератора является выходом синтезатора частот, отличающийся тем, что введены элемент задержки, блок выборки-хранения и неинвертирующий сумматор, первый вход которого подключен к выходу блока выборки-хранения, при этом второй выход блока установки частот соединен с входом элемента задержки, вход блока выборки-хранения подключен к выходу первого фильтра нижних частот, выход элемента задержки подключен к управляющему входу блока выборки-хранения, управляющий вход второго перестраиваемого генератора соединен с выходом неинвертирующего сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго фильтра нижних частот, второй вход второго фазового детектора соединен с выходом первого перестраиваемого генератора, выход опорного генератора подключен непосредственно к второму входу первого фазового детектора.