Синтезатор частот Советский патент 1991 года по МПК H03B21/02 

Фиг. 1

Изобретение относится к радиотехнике vi может быть использовано в приемопередающих устройствах,

Целью изобретения является расширение диапазона выходных частот.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема синтезатора частот; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Синтезатор частот содержит опорный генератор 1, формирователь 2 частоты (ФОН), формирователь 3 импульсов, генератор 4 пилообразного напряжения (ГПН). усилитель 5 с регулируемым коэффициентом усиления, сумматор 6, дифференциальный усилитель 7. коммутатор 8, /правляемый фазовращатель 9, компаратор 10 напряжений, счетчик 11 импульсов, циф- роаналоговый преобразователь (ЦАП) 12.

Синтезатор частот работает следующим образом.

Из соотношения между частотой ю и фазой (f колебаний at - d (p/d t следует вывод о возможности управления частотой с помощью управляемого фазовращателя 9 с непрерывным изменением фазы. Непре рывное изменение фазы может быть заме нено пилообразным законом изменения, когда после плавного изменения фазы от О до 2 л: происходит резкое ее изменение к начальному значению.

Если на входе управляемого фазовращателя 9. имеющего линейную фазовую характеристику до 2 я, действует сигнал с частотой о)0 , то при испопьзовании пилообразного напряжения с частотой AF| частота сигнала на выходе управляемого фазовращателя 9 равна о)вых - оь + 2 я i Л F , где i --0; ±1; ±2;. . ±п. AF - шаг сетки частот, п характеризует максимальное изменение частоты выходного сигнала,

Знак -+ берется для положительной крутизны изменения пилообразного напряжения, знак для отрицательной крутизны

Шаг CPIKH частот AF формируется в ФОН 2 из частоты опорного генератора 1 (фиг. 2а).

В формирователе 3 из синусоидального сигнала ФОЧ 2 образуется последовательность коротких импульсов (фиг. 26), которая запускает ГПН 4 (фиг. 2о), период пилообразного напряжения Т 1/ AF

В синтезаторе частот с цепью уменьшения динамического диапазона управляемого фазовращателя 9 при любом i обеспечивяен;я постоянная амплитуда пи пообразного напряжения величина кого рой соогвеггтрув) изменению фазы

сигнала, прошедшего фазовращатель, на 2л.

Это достигается следующим образом. Амплитуда пилообразного напряжения

на выходе ГПН 4 выбирается равной Unop на втором входе компаратора 10. Напряжение на выходе усилителя 5 в I раз превышает амплитуду входного пилообразного напряжения. Регулирование коэффициента усиле0 ния осуществляется подачей на управляющие входы усилителя 5 управляющего кода, соответствующего значению i.

На фиг. 2г представлено напряжение на выходе усилителя 5 для значения I, равного

5 трем.

С выхода усилителя 5 напряжение поступает на прямой вход сумматора 6. На инверсный вход сумматора б поступает напряжение с выхода ЦАП 12 (фиг. 2д), которое

0 формируется следующим образом.

ЦАП 12 преобразует в напряжение сту пенчатой форммы код, поступающий с выхода счетчика 11. Напряжение ступенчатой формы изменяется от нулевого уровня (по5 еле воздействия импульса с выхода формирователя 3) до значения, равного (l-l) Unop. Счетчик 11 обнуляется импульсами с выхода формирователя 3. Счетными импульсами для счетчика 11 являются импульсы с

0 выхода компарагора 10, Число импульсов принимает знзчние от 0 до (1-1) за время периода импульсов с выхода формирователя 3. На входы компаратора 10 поступают напряжение с выхода сумматора 6 и порого5 вое напряжение Unop,

На выходе компаратора 10 импульсы появляются при равенстве напряжения на выходе сумматора 6 и порогового напряжения Unop (фиг. 2е).

0 При изменении кода на выходе счетчика

11на единицу напряжение на выходе ЦАП

12изменяется н величину, равную Unoo.

В результате напряжение на выходе сумматора 6 имеет вид пилообразного на5 пряжения, приведенного на фиг, 2ж. амплитуда которого равна напряжению Unop. a период равен T/i (частота повторения этого пилообразного напряжения равна i AF). Сформированное пилообразное напря0 жение поступает на вход дифференциального усилителя 7, на двух выходах которых формируются две последовательности пи лообразных импульсов одинаковой амплитуды с одинаковой частотой повторения,

5 отличающиеся знаком крутизны изменения пилообразного напряжения (на фиг 2ж приведена последовательность с положительной крутизной изменения пилообразного напряжений, на фиг. 2з - с отрицательной)

Обе последовательности пилообразных напряжений поступают на входы коммутатора 8. На управляющий вход коммутатора 8 поступает код знакового разряда, который определяет знак сдвига выходной частоты по отношению к аь . В зависимости от значения знакового разряда на выходе коммутатора 8 появляется одна из последовательностей пилообразных напряжений, изображенных на фиг. 2ж, з.

Выбранная последовательность с выхода коммутатора 8 поступает на управляющий вход управляемого фазовращателя 9, производя сдвиг частоты (DO на величину ± 2 л I A F , при этом динамический диапа- зон управпяемого фазовращателя 9 должен быть 2 п.

Создание управляемого фазовращателя 9 с непрерывным изменением фазы проходящего сигнала на 2 при п 1 представляет собой сложную техническую задачу. При практической реализации в синтезаторах частот п, как правило, не превышает 2,

В данном синтезаторе частот диапазон выходных частот определяется значением коэффициента усиления усилителя 5, который может достигать 50-100 и более, т.е. величина п; 50-100. Таким образом, диапазон выходных частот намного превышает диапазон выходных частот при отсутствии усилителя 5. При этом высокая скорость переключения с частоты на частоту, которая определяется временем переключения безынерционных, элементов коммутатора 8 и усилителя 5. полностью сохраняется. Формула изобретения Синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные опорный генера тор, формирователь опорной частоты, формирователь импульсов и генератор пи лообразного напряжения, управляемый фазовращатель, сигнальный вход которого соединен с вторым выходом опорного генератора, последовательно соединенные дифференциальный усилитель и коммутатор, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, поразрядные входы управления которого и вход управления коммутатора являются входами сигналов управления синтезатора частот, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона выходных частот, введены последовательно соединенные сумматор, компаратор напряжений, счетчик импульсов и цифроанзлого- вый преобразователь, выход которого подключен к первому входу сумматора, к второму входу которого соединен выход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход сумматора подключен к входу дифференциального усилителя, установочный вход счетчика импульсов соединен с выходом формирователя импульсов, выход коммутатора соединен с входом управления управляемого фазовращателя, а второй вход компаратора напряжений является входом порогового напряжения синтезатора частот.

Q

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - расширение диапазона выходных частот. Синтезатор частот содержит опорный генератор 1, блок 2 опорной частоты, формирователь 3 импульсов( генератор 4 пилообразного напряжения, усилитель 5 с регулируемым коэффициентом усиления, сумматор 6, дифференциальный усилитель 7, коммутатор 8, управляемый фз- зовращатель 9, компаратор 10 напряжений, счетчик 11 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 12. Если на входе управляемого фазовращателя 9 с линейной фазовой характеристикой до 2л:, действует сигнал с частотой а)о , то при использовании пилообразного напряжения с частотой AFj частота сигнала на выходе управляемого фазовращателя 9 будет совых (Оо + 1 л Д F , где I 0; ±1, ±2; ...; ± п. Поставленная цель достигается тем, что диапазон выходных частот определяется значением коэффициента усиления усилителя 5, который может достигать больших значений, а управляемый фазовращатель 9 при этом может быть реализован достаточно просто. 2 ил.

e

-Фиг 2