Синтезатор частот Советский патент 1986 года по МПК H03L7/18 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться рдя формирования сигналов в широком диапазоне частот с программируемым изменением частоты и фазы.

Цель изобретения - расширение диапазона синтезируемых частот при линейном законе управления частотой и фазой выкодного сигнала.

На фиг. 1 изображена электрическая структурная схема синтезатора частот на фиг. 2 - вариант выполнения дискретно-управляемого блока задержки для диапазона высоких частот; на фиг. 3 - то же9 для диапазона сверхвысоких частот.

Синтезатор частот содержит опорный генератор 1j дискретно-управляемый блок 2 задержки (ДУБЗ) 2, нако- пительньй сумматор 3, регистр 4 кода частоты, фазовый детектор 5,фильтр 6 нижних частот (ФНЧ), управляемый генератор 7. При ЭТОМ} ДУБЗ 2 для диапазона высоких частот содержит генератор 8 линейноизменяющегося напряжения (ГЛИН), компаратор 9 напряжения, преобразователь 10 код-напряжение (ПКН), блок 11 дифференцирования ДУБЗ 2 для диапазона сверхвысоких частот содержит ПКН 10, блок 11 дифференцирования усилитель 12 и диод 13с накоплением заряда.

Синтезатор частот работает следующим образом.

Высркостабильный сигнал с частотой i(jf опорного генератора 1 является сигналом тактовой частоты, поступающей на синхронизирующие входы ДУБЗ 2 и накопительного сумматора 3.

С регистра 4 на накопительньш сумматор 3 поступает код частотной отстройки N частоты сигнала управляемого генератора 7 от номинального значения, равног-о

i --k. ц,гном .f 7

J

где, j.- HOf-данальное, центральное значение частоты сигнала управляемого генератора 7, являющееся выходной частотой синтезс1тора частот; k - коэффициент кратности,

целое число, К 2. Код частотной отстройки N , например двоичный, при одном значении знака частотной отстройки - прямой код, а при другом значении знака частотной отстройки - дополнительный. Q - Н I 2 где п - число разрядов регистра 4 и накопительного сумматора 3.

Накопительный сумматор 3 с тактовой частотой 1QJ. преобразует код N в код фазы частотной отстройки v. , О 2 - 1 .

ДУБЗ 2 формирует импульсы выборки

с частотой .повторения , временное положение которых относительно фронта тактовой частоты iof- изменяется

о.г

на величину ut , прямопропорцио- нальную величине кода М ;

У

Фазовый детектор 5, выполненный в зид€ . устройства выборки-запоминания, ФНЧ 6 и управляемый генератор 7 образ тот схему фазовой автоподстройки частоты.

В момент прихода импульса выборки ;С выхода ДУБЗ 2 на управляющий вход ;фазового детектора 5 происходит .выборка мгновенного значения напряжения сигн;ала управляемого генератора 7 и запоминание этого значения до следующего импульса выборки, который вырабатывается ДУБЗ 2 через К периодов колебания сигнала управляемого генератора 7. Если момент прихода импульса выборки на фазовом детекторе 5 не совпадает с нулевьш значением напряжения сигнала управляемого генератора 7, то на выходе фазового детектора 5 образуется напряжение сигна,па ошибки, изменяющее частоту управ-аяемого генератора 7 таким об- pa3OMj что напряжение сигнала ошибки равно нулю.

При Н J отличном от нуля, на выходе накопительного сумматора 3 код изменяется периодически, ступенчато- пилообразно в направлении, соответствующем знаку N . Временное положение импульсов выборки ii: также изменяется периодически в соответствии с кодом М , При переполнении накопительного сумматора 3 временное положение следующего, после переполнения, импульса BFDi6opKH скачком изменяется на величину ui:,, равную периоду частоты сигнала управляемого генератора 7, и момент выборки значения напряжения сигнала управляемого генератора 7 происходит в (К+1)-м или (К-1)-м периоде в зависимости от напошибки с фазового детектора 5 в момент скачка не изменяется.

При периодическом изменении кода М фаза сигнала управляемого генератора 7 непрерывно изменяется относительно фазы сигнала -io.r со скоростью и в направлении, определяемыми числом и значением знака кода N ,

Выходная частота сигнала управляемого генератора 7 равна

.. JL),

ДУБЗ 2 может быть выполнен различным образом, например, для диапазона высоких частот (фиг. 2) - в виде последовательно соединенных ГЛИН 8, компаратора 9 и блока 11 дифференцирования. При этом к второму входу компаратора 9 напряжения подключен выход ПКН 10, также входящего в состав ДУБЗ 2.

Каждому значению кода М , поступающего на вход ПКН 10, соответствует определенное прямопропорциональное .величине кода М напряжение на его выходе. Это напряжение сравнивается на компараторе 9 с пилообразным напряжением с частотой повторения о,г , поступающим от ГЛИН 8. В момент равенства напряжений на выходе компаратора 9 формируется фронт напряжения который блоком 11 дифференцирования преобразуется в импульс выборки.

Наклон пилообразного напряжения и размах выходного напряжения ПКН 10 при изменении величины кода М от О до 2 - 1 должны быть такимиi чтобы моменты совпадения этих напряжений при коде М ОиМ 2 -1 отличались по времени на величину, равную периоду частоты сигнала управляемого генератора 7.

Для обеспечения более коротких импульсов выборки и малой величины при частоте управляемого генерато- ра 7 порядка единиц гигагерц, может быть применен ДУБЗ 2 на основе диода с накоплением заряда (фиг. 3). Дли- тельность импульсов выборки, формируемых при этом на выходе ДУБЗ 2, должна быть меньше половины периода частоты управляемого генератора 7 для обеспечения коэффициента передачи фазового детектора 5, близкого к единице. Кроме диода 13 с накоплением заряда в состав ДУБЗ 2 должны

дифференцирования.

ДУБЗ 2 на основе диода 13 с накоплением заряда работает следующим об- разом.

Напряжение с выхода ПКН 10, прямо- пропорциональное коду М , определяет ток в диоде 13 с накоплением заряда в прямом направлении. Синхронно с частотой напряжение с усилителя 12 закрывает диод 13 с накоплением заряда, йО момент закрытия задерживается на время рассасывания накопленного заряда в диоде 13 с накоп- лением заряда, пропорционального току, протекавщему в прямом направлении через него.

Фронт напряжения в момент закрытия диода 13 с накоплением заряда дифференцируется блоком 11 дифференцирования и сформированный импульс поступает на выход ДУБЗ 2.

Использование предлагаемого синтезатора частот позволяет синтезиро- вать частоты от единиц килогерц до нескольких гигагерц с линейной зависимостью частоты и фазы выходного сигнала от значения кодов N и М с выбранной дискретностью, не зависящей от коэффициента кратности )( .

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Синтезатор частот, содержапщй опор- ньй генератор, последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр нижних частот и управляемый генератор, последовательно соединенные регистр кода частоты и накопительный сумматор, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона синтезируемых частот при линейном законе управления частотой и фазой выходного сигнала, между выходом опорного генератора и опорным входом фазового детектора введен дискретно-управляемый блок задержки, информационные входы которого подключены к соответствующим кодовым выходам накопительного сумматора, вход синхронизации которого соединен с выходом опорного генератора, а выход управляемого генератора подключен к сигнальному входу фазового детектора, при этом фазовый детектйр выполнен в виде блока выборки-запоминания, а временное At положение импульсов на выходе дискретно-управляемого блока задержки относительно фронта частоты опорj12.3000

генератора определяется по фор

, М

U С ,J

9. -f I u,r

где М - код на выходе накопительного сумматора. О M где К 2; 2 - 1-, О „,,

ча

- ЧИСЛО разрядов накопительного сумматора

1- номинальное значение выходной частоты управляемого генератора.

.г о,г J

;

частота опорного генератора,

Изобретение относится к радиотехнике. Расширяется диапазон синтезируемых частот при линейном законе управления частотой и фазой выходного сигнала. Устр-во содержит опорный генератор 1, дискретно-управляемый блок задержки (ДУБЗ) 2 накопительный сумматор (НС) 3, регистр 4 кода частоты и схему фазовой автоподстройки частоты, состоящую из фазового детектора 5, фильтра 6 нижних частот и управляемого генератора (УГ) 7. Высоко- стабильный сигнал тактовой частоты с выхода генератора 1 поступает на синхронизирующие входы ДУБЗ 2 и НС 3, на который поступает код N частотной отстройки с регистра 4, НС 3 пре- .образует код h в код М фазы частотной отстройки. Код Мпоступает на ин- формац. входы ДУБЗ 2, который формирует импульсы .вы борки. Они поступают, на управляющий вход детектора 5, вьтолненного в виде блока выборки-запоминания, производящего выборку мгновенного значения напряжения сигнала УГ 7 и запоминание этого значения до следу- кщего импульса выборки через К периодов колебания сигнала УГ 7. Напряжение сигнала ошибки с выхода детектора 5 изменяет частоту УГ 7 так, чтобы это напряжение равнялось нулю. Устр-во синтезирует частоты от единиц кГц до нескольких ГГц с линейной зависимостью частоты и фазы выходного сигнала от значения кодов N и М с выбранной дискретностью, не зависящей от коэф. кратности К. 3 ил. с (С (Л Is9 ( со О со фиг.1

for

бь/х.

вш.

Редактор И.Де.рбак

Составитель Ю.Ковалев

ТехреуЦ О.Сопко Корректор О,Луговая

Заказ 3716/55

Тираж 816 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

(кодМ фиг.З