Синтезатор частот Советский патент 1987 года по МПК H03L7/18 

11

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиосвязи и радиоизмерительной технике в качестве источников опорных частот с высокой разрешающей способностью.

Цель изобретения - повышение спек .ральной чистоты и уменьшение величин паразитного отклонения фазы выходных колебаний синтезатора частот.

На чертеже представлена структурная электрическая схема синтезатора частот.

Синтезатор частот содержит управляемый генератор 1, первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД), второй ДПКД 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, первый преобразователь 6 ко частота, второй преобразователь частота - код 7, блок 8 сравнения частот , блок 9 выделения разностной частоты, фильтр 10 нижних частот, первый делитель 11 частоты второй делитель 12 частоты, опорный генератор 13, формирователь 14 сигналов опорной частоты. При этом управляемы генератор 1 содержит управляемый напряжением кварцевый генератор (КГ) 15 и умножитель 16 частоты, а формирователь 14 содержит регистр 17 кода частоты, блок 18 ключей и накаплива

ющий сумматор 19,

Синтезатор частоты работает следующим образом.

Выходной сигнал КГ 15 умножается в умножителе 16 и подается на входы первого даКД 2 и второго ДПКД 3, выходные сигналы которого преобразуются в смесителе 4, фильтруются и уси- ливгиотся в усилителе 5,

Выходной сигнал синтезатора часто f,,. можно представить в виде ,1 1

ьых

f

- fВЫх

N(i),

1 2

частота сигнала на выходе второго лителя 12 вь,х . fsKx

f

е f

кг

N

в KI

частота КГ 13; коэффициент умножения частот умножителем 16;

V. - коэффициенты деления частот соответственно первым ДПКД 2 и вторым ДПКД 3;

К- - коэффициент деления второго делителя 12 частоты.

Частота сигнала на выходе формирователя 14 определяется равенством V3

f. f.

к.

Кз

0

5

0

где f.

V К.

К„

частота опорного генератора 13;

код рабочей частоты синтезатора частот, записанный в регистр 17;

коэ4 фициент деления первого делителя частоты 11; емкость накапливающего сумматора 19,

Частота f используется в качестве опорной частоты блока 8 сравнения частот, где сравниваются с частотой ffebu и с помощью кольца фазовой автоподстройки подстраивает частоту fи управляемого генератора 1 сигналом с выхода фильтра 10, Когда система фазовой автоподстройки находится в синхронизме, то вьшоЛняется равенство

20

25 f 8ЦУ (- или f

. ,) f II

V Т7 ТГ OV . V

KoX v,

к,- к.

30

2 V Vjл, IX,

а выходная частота синтезатора част

f - V

Вых - , i

т,е,, в режиме синхронизма частота опорного сигнала fe равна частоте

0

0

fgti, полученной в результате вторичного синтеза из сигналов с выходов первого ДПКД 2 и второго ДПКД 3 и 5 поделенного во втором делителе частоты 11 на коэффициент Ki,

Параметры N, V , V рассчитываются по требуемому диапазону частот f J., Для этого выбирается частота f, а значения N, V , Vj , расчитываются так, чтобы исключить -на смесителе 4 комбинационные частоты низких порядков, попадающих в полосу частот выходного сигнала, Это условие выполняется, если ,

При выборе минимального коэффициента деления второго ДПКД 3 Vj мин следует руководствоваться неравенством

N(riU

5

0

N,

),

5

2ММН 2./ЛИН

где dfj полоса захвата системы фазовой автоподстройки. Максимальный шаг приращения частоты на выходе первого ДПКД 2 () определяется следующим равенством:

3 f. ..«„, и N(- - г IT)

1мс(к.с kr

N

1МИН

V +1

1МИН

где V ,,„ - минимальный коэффициент

7 М И п

деления частоты первым ДПКД 2. В синтезаторе частоты должно удовлетворяться

-кг

N(

следующее 1

N.

неравенство: --) / и f

-fMcxkc

2 мин ZMOKC

Если известен диапазон изменения частоты f с то, выбрав и N, можно рассчитать предельное значение коэффициентов деления первого и второго ДПКД 2 и 3, т.е. V и V .

Синтезатор частот работает в двух режимах (синхронизма и асинхронизма системы фазовой автоподстройки). Режим асинхронизма характерен тем, что бых fс. В этом случае на выходе блока выделения 9 будут наблюдаться импульсы, сформированные из разностной частоты fp(feKx Формирование указанных импульсов осуществляется блоком выделения 9 за счет его выполнения, например, в виде последовательно соединенных смесителя, полосового фильтра и формирователя им- иульсов (на чертеже не показаны). Пр этом полосовой фильтр рассчитывается таким образом, чтобы не пропускать сигналы ниже 4fj, а также частоты суммарного преобразования сигналов вых и f - .

I

Импульсами разностной частоты осуществляется последовательный запуск первого и второго преобразователей частота - код 6 и 7. В результате происходит последовательное изменени состояний триггеров первого и второго преобразователей частота-код 6 и 7, соответствующее последовательному изменению коэффициентов V и V . В результате чего будет изменяться частота fp до тех пор, пока не будет выполняться условие

fp - 4f5.

При выполнении этого условия триггеры первого и второго преобразователей частота - код 6 и 7 фиксируются и в системе фазовой автоподстройк наступает переходный режим, после окончания которого система фазовой автоподстройки будет в синхронизме, т.е. gt,iV fc.

При изменении

больше полосы

удержания системы фазовой автоподстройки происходит очередной цикл поиска коэффициентов V и Vj, обесп,е

10

чивающих условие синхронизма для нового значения f.

Таким образом, осуществляется пе-- рестройка синтезотора частот при изменении выходной частоты формирователя 14 fj. в заданном диапазоне вне зависимости от ограниченной перестройки КГ 15 управляемого генератора 1.

Процесс перестройки выходной частоты fgnx осуществляется тремя этапами: первым ДПКД 2 (грубая перестройка fgj,); вторым ДПКД 3 (точная

еих ; подстройка f г

перестройка f.

Г

5 системе фазовой автоподстройки.

Система фазовой автоподстройки с КГ 15 позволяет обеспечить очень малую полосу пропускания (несколько Гц) кольца фазовой автоподстройки

2Q без ухудшения спектральных характеристик КГ 15 и, следовательно, можно эффективно фильтровать помехи, имей- щиеся в сигнале f, т.е., КГ 15 в режиме синхронизма обладает практичес25 ки таким же спектром на частотах, отстоящих от несущей более полосы пропускания кольца фазовой автбпод- стройки, что и колебания КГ 15, когда КГ 15 находится в свободном режи3Q ме (т.е. не охвачен системой фазовой автоподстройки). Следовательно, в режиме синхронизма практически не имеет паразитных спектральных составляющих, а уровень паразитных отклонений фазы определен параметрами КГ 15 и практически не зависят от качества спектра опорной частоты.

Формула изобр

35

е т е н и я

Синтезатор частот, содержащий по- . следовательно соединенные опорный генератор, формирователь сигналов опорной частоты, первый делитель частоты, блок сравнения частот, фильтр нижних частот и управляемый генератор, последовательно соединенные смеситель и усилитель промежуточной частоты, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения спектральной чистоты и уменьшения величины паразитного отклонения фазы выходных колебаний синтезатора частот, введены первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, второй делитель частоты с переменным коэффициентом деления, второй делитель частоты, последовательно- соединенные блок выделения разностной частоты, первый преобразователь частота

5 1

код и второй преобразователь частота - код, при этом формирователь сигналов опорной частоты выполнен в виде последовательно соединенных регистра кода частоты, блока ключей и накапливающего сумматора, при этом второй вход блока ключей является входом формирователя сигналов опорной частоты, управляемый генератор выполнен в виде последовательно соединенных управляемого напряжением кварцевого генератора и умножителя частоты, сигнальные входы первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления объединены и подключены к выходу умножителя частоты, первый и второй входы смесителя соединены соответственно с выходом первого и второго делителей час

Редактор М. Товтин

Составитель Ю, Ковалев

Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Король

Заказ 3399/55 Тираж 901Подписное

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

тоты с переменным Коэффициентом деления, управляющие входы первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления и второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления соединены соответственно с кодовым выходом второго преобразователя частота - код и первого преобразователя частота - код, первый и второй входы блока выделения разностной частоты подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения частот, который выполнен в виде частотно-фазового детектора, вход и выход второго делителя частоты соединены соответственно с выходом усилителя промежуточной частоты и вторым входом блока сравнения частот.

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повышение спектральной частоты и уменьшение величины паразитного отклонения фазы выходных колебаний синтезатора частот (СЧ). СЧ содержит управляемый генератор (УГ) 1, делители частоты с переменным коэф. деления (ДПКД) 2, 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, преобразователи частота - код-6,7, блок сравнения частот 8, блок выделения 9 разностной частоты, фильтр 10 нижних частот, делители частоты 11,12, опорный генератор 13, формирователь 14 сигнашов опорной частоты. УГ 1 содержит управляемый напряжением кварцевый генератор 15 и умножитель 16 частоты. Формирователь 14 содержит регистр 17 кода частоты, блок ключей 18 и накапливающий сумматор 19, Частота УГ 1 подстраивается с помощью кольца фазовой АПЧ .под опорный сигнал, формируемый формирователем 14, Перестройка СЧ ос тцествляется при изменении выходной частоты фор-. мирователя 14 в три этапа. Сначала осуществляется грубая перестройка выходной частоты СЧ при помощи ДПКД 2, потом точная перестройка с помощью ДПКД 3 и затем подстройка в сис- теме фазовой АПЧ, 1 ил. в(/-Г (Л Ьэ to М to 00 00 установка частоты