Синтезатор частот Советский патент 1987 года по МПК H03B21/02 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических устройствах различного назначения, в том числе в устройствах радиосвязи.

Цель изобретения - повышение спектральной чистоты выходного сигнала.

На чертеже представлена электрическая структурная схема синтезатора частот.

. Синтезатор частот содержит первый 1 и второй 2 и третий 3 фазовые детекторы, генератор 4 частоты, первый 5 и второй 6 фазовращатели, фильтр 7 нижних частот, первый 8 и второй 9 управляемые аттенюаторы, первый 10 и второй И аналоговые ключи, первый 12 и второй 13 генераторы пилообразного напряжения (ГПН) инвертирующий усилитель 14, параллельный сумматор 13, счетчик 16, дешифратор 17 и триггер 18 со счетным входом.

Синтезатор частот работает следу- ющим образом.

На первые входы первого 5 и .второго 6 фазовращателей подается гармо- нический сигнал с опорной частотой , на вторые входы первого 5 и второго 6 фазовращателей соответственно через второй 9 и первый 8 управляемые .аттенюаторы поступает управляющий сигнал с соответствующих второго 13 и первого 12 ГПН.

Управляющий сигнал первым 3 и вторым 6 фазовращателями представляет собой напряжение, изменяющееся по пипообразному закону. Если прираще- ние фазы на выходе первого 3 и второго 6 фазовращателей за время длительности пилообразного сигнала Т равно 27(, в спектре выходного сигнала первого 3 и второго 6 фазовраща- телей содержится одна составляющая частотой FptFf,, где F 1-/Т , при этом знак + соответствует положительной производной приращения фазы сигнала на выходе первого 3 и второ- го 6 фазовращателей, а знак - - отрицательной. Таким образом, формирование выходной частоты синте- . затора частот, снимаемой с выходов первого 10 и второго 11 аналоговых ключей, осуществляется без использования генератора, управляемого напряжением, который является основны .источником фазовых шумов в синтезат

5

д д

рах частот, выполненных на основе фазовой автоподстройки частоты.

Повьшение спектральной чистоты выходного сигнала синтезатора частот достигается установкой первого 5 и второго 6 фазовращателей непосредственно между входом и выходом синтезатора частот. Если из-за каких-либо дестабилизирующих факторов приращение фазы сигнала на выходе первого 3 и второго 6 фазовращателей за время Т отличается от 23г, в спектре выходного сигнала синтезатора частот появляются паразитные составляющие частотами, кратньми FJJ . Для стабилизации приращения фазы на выходе первого 5 и второго 6 фазовращателей равным 2Jr за. период Т в синтезаторе частот используется система регулирования, в которую входят первый 1, в торой 2 и третий фазовые детекторы, фильтр 7, инвертирующий усилитель 14, параллельный сумматор 13, первый 10 и второй I1 аналоговые ключи, первый 8 и второй 9 управляемые аттенюаторы.

Система регулирования работает следующим образом.

На входы первого фазового детектора 1 подаются сигналы с входов и выходов первого 3 и второго 6 фазовращателей. На выходе первого фазового Детектора 1 выделяется разность фаз сигналов на его входах, т.е. информация о приращении фазы сигнала на выходах первого 3 и второго 6 фазовращателей. Характеристика первого фазового детектора 1 описывается функцией cosL3, а начальная разность фаэ сигналов на выходах первого фазо, вого детектора 14 0. Ч - разность фаз, соответствующая моментам времени, когда управляющий сигнал первого 3 и второго 6 фазовращателей ра- вен нулю. Отличие приращения фазы сигнала на выходах первого 3 и вто-- рого 6 фазовращателей за время „ от 2Jt вьщеляется на втором 2 и третьем 3 фазовых детекторах.

Рассмотрим работу второго 2 и третьего 3 фазовых детекторов. Предпо. ложим, что приращение фазы сигнала за период Т меньше 271. Сигнал с выхода первого фазового детектора 1 подается на первьш вход второго фазового детектора 2 непосредственно,

а на первый вход третьего фазового детектора 3 через инвертирующий усилитель 14, который может быть выполнен, например, на операционном усилителе. На вторые-ВХОДЫ второго 2 и третьего 3 фазовых детекторов подаются опорные сигналы соответственно с второго и третьего выходов дешиф- j ратора 17, сдвинутые относительно друг друга на время . Кроме того, . задний фронт опорного сигнала с второго выхода дешифратора 17 сдвинут относительно начала пилообразного fO управляющего сигнала первого 5 и второго 6 фазовращателей на время Тп/4. Запуск второго фазового детектора 2 осуществляется задним фронтом опорного сигнала, а сброс - в момент 5 прохождения сигнала, характеризующего приращение фазы сигнала через нуль с отрицательной производной. На выходе второго фазового детектора 2

тоте F , из-за конечной длительно ти обратного хода управляющего сиг ла первым 5 и вторым 6 фазовращате лями, используется два канала форм рования выходной частоты, работающ поочередно. Первьй из каналов вклю ет в себя первый ГПН 12, первый управляемый аттенюатор 8, второй фазо вращатель 6 и первый аналоговый ключ 10. Второй канал содержит вто рой ГПН 13, второй управляемый атте нюатор 9, первый фазовращатель 5 и второй аналоговый ключ 1I. При этом первый 1 2 и второй 13 ГПН могут быть ре лизованы, например, на основе интег ратора со сбросом.

Рассмотрим формирование опорных сигналов второго 2 и третьего 3 фа зовых детекторов и сигналов коммута

сигнал частотой F

поступает на сче в -виде двоичног

30

выделяется информация, пропорциональ- 0 ции каналов. С выхода генератора 4 ная разности набега фаз сигналов на его входах за время Т„/4. Запуск третьего фазового детектора 3 осуществляется задним фронтом опорного сигнала, а сброс - в момент прохожде- НИН сигнала с выхода инвертирующего усилителя 14 через нуль с отрицательной производной. На выходе третьего фазового детектора 3 вьщеляется информация, пропорциональная разности набега фаз сигналов на его входах за время 3/4 Т.

Сигналы с выходов второго 2 и третьего 3 фазовых детекторов суммируются с разными знаками в параллельном сумматоре 15, который может быть выполнен, например, на операционном усилителе.

Из выходного сигнала параллельного сумматора 15 фильтром 7 выделяется постоянная составляющая, которая подается на управляющие входы первого 8 и второго 9 управляемых аттенюаторов, при этом изменяется крутизна пилообразного сигнала на уп-45 равляющих входах второго 6 и первого 5 фазовращателей и следовательно осуществляется подстройка приращения фазы сигнала к 2Ji за период „ .

35

40

чик 16, выполненный счетчика.

Первый и второй разряды счетчика 16 соединены с входом первого и второго разряда дешифратора 17. Пер вый, второй и третий выходы дешифра тора 17 являются соответственно выходами его первого, второго и четве того разрядов.

Сигналы с выходов второго и четвертого разрядов дешифратора 7 используются в качестве опорных сигна лов второго 2 и третьего 3 фазовых детекторов.

На первом разряде дешифратора 17 формируется сигнал управления триггером 18, который включен в режиме счета. На первом и втором выходах триггера 18, которые являются соответственно неинвертирующим и инвертирующим выходами, фopмIipyютcя сигн лы управления каналами, при этом

4Т

Oh

Формула изобретения

Синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные первый и второй фазовые детекторы, третий фазовый детектор, генератор частоты, первый фазовращатель и фильтр нижних частот, при этом первый вход первого фазового детектора является входом опорной частоты синтезатора частот, отличающийся тем, что, с целью повышения спектральной чистоты выходного сигнала, введены последова тельно соединенные счетчик , дешифра

Первый 8 и второй 9 управляемые аттенюаторы могут быть выполнены, например, на p-i-n диоцах. Использование двух фазовых детекторов 2 и 3 позволяет исключить влияния смещения Ч;,, т.е. когда i О, на установившийся режим синтезатора частот.

Для умеь ьшения уровня помех на выходе синтезатора частот, кратных частоте F , из-за конечной длительности обратного хода управляющего сигнала первым 5 и вторым 6 фазовращателями, используется два канала формирования выходной частоты, работающих поочередно. Первьй из каналов включает в себя первый ГПН 12, первый управляемый аттенюатор 8, второй фазовращатель 6 и первый аналоговый ключ 10. Второй канал содержит второй ГПН 13, второй управляемый аттенюатор 9, первый фазовращатель 5 и второй аналоговый ключ 1I. При этом первый 1 2 и второй 13 ГПН могут быть реализованы, например, на основе интегратора со сбросом.

Рассмотрим формирование опорных сигналов второго 2 и третьего 3 фазовых детекторов и сигналов коммутасигнал частотой F

поступает на счет- в -виде двоичного

ции каналов. С выхода генератора 4

чик 16, выполненный счетчика.

Первый и второй разряды счетчика 16 соединены с входом первого и второго разряда дешифратора 17. Первый, второй и третий выходы дешифратора 17 являются соответственно выходами его первого, второго и четвертого разрядов.

Сигналы с выходов второго и четвертого разрядов дешифратора 7 используются в качестве опорных сигналов второго 2 и третьего 3 фазовых детекторов.

На первом разряде дешифратора 17 формируется сигнал управления триггером 18, который включен в режиме счета. На первом и втором выходах триггера 18, которые являются соответственно неинвертирующим и инвертирующим выходами, фopмIipyютcя сигналы управления каналами, при этом

4Т

Oh

Формула изобретения

Синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные первый и второй фазовые детекторы, третий фазовый детектор, генератор частоты, первый фазовращатель и фильтр нижних частот, при этом первый вход первого фазового детектора является входом опорной частоты синтезатора частот, отличающийся тем, что, с целью повышения спектральной чистоты выходного сигнала, введены последовательно соединенные счетчик , дешифратор,триггер со счетным входом, первый генератор пилообразного напряжения, первый управляемый аттенюатор, второй фазовращатель и первьй анало говый ключ, последовательно соединенные второй генератор пилообразного напряжения и второй управляемый аттенюатор, параллельный сумматор, инвертирующий усилитель и второй аналоговый ключ, вход которого подключен к выходу первого фазовращателя, выход первого аналогового ключа объединен с выходом второго аналогового ключа и соединен с вторым входом первого фазового детектора, выход которого подключен к входу инверти- рукяцего усилителя, выход которого соединен с первым входом третьего фазового детектора, второй вход второго фазового детектора и второй вход третьего фазового детектора подключены соответственно к второму и третьему выходам дешифратора, выходы второго и третьего фаРедактор А. ПЬшкина

Составитель RJ. Ковалев

Техред М.Х9Данич Корректор О. Луговая

Заказ 7533/55 Тираж 89 9Подписное

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

зовых детекторов подключены к соот ветствующим входам параллельного сумматора, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот, управляющий вход первого управляемого аттенюатора объединен с управляющим входом второго управляемого аттенюатора и подключен к выходу фильтра нижних частот, вход второго генератора пилообразного напряжения объединен с управляющим входом второго аналогового ключа и соединен с прямым выходом триггера со счетным входом, а управляющий вход первого аналогового ключа соединен с инверсным выходом триггера со счетным входом, выход второго управляемого .аттенюатора подключен к управляющему входу первого фазовращателя, сигнальный вход которого объединен с сигнальным входом второго фазовращателя и подключен к первому входу первого фазового детектора, а выход генератора частоты соединен с входом счетчика.