ПАТЕНТНО- ^. Советский патент 1969 года по МПК H03L7/81 

Известны устройства автоматической стабилизации частоты генератора гармонических колеба-ний, содержащие высокостабильный опорный генератор, усилитель мощности, умножитель частоты, полосовой фильтр, смеситель, амплитудный детектор, фазовый детектор, исполнительный элемент управления частотой стабилизируемого генератора и дискретный переключатель частоты генератора гармонических колебаний.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в тракт опорного сигнала дополнительно включен фазовый модулятор, подключенный через фазовращатель к модулирующему генератору гармонических колебаний низкой частоты, который соединен с одним входом фазового детектора, ко второму входу которого через амплитудный детектор подсоединен дискриминационный видеоусилитель.

Это позволяет повысить точность стабилизации частоты и уменьщить уровень побочных частот на выходе стабилизируемого генератора.

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства.

Позиции на чертеже обозначают соответственно: 1 - опорный кварцевый генератор, 2 - фазовый модулятор, 3 - усилитель мощности опорной частоты, 4 - однокаскадный щирикополосный умнол итель частоты (генератор гармоник) на кристаллическом СВЧ диоде, 5 - щирокополосный неперестраиваемый полосовой СВЧ фильтр, 6 - балансный СВЧ смеситель, 7 - стабилизируемый СВЧ генератор синусоидальных колебаний, 8 - частотнозависимый усилитель, содержащий фильтр нижних частот, 9 - выделитель огибающих амцлитудно-модулированных колебаний (амплитудный детектор), 10 - фазочувствптельный

резонансный усилитель, 11 - вспомогательный модулирующий генератор синусоидальных колебаний ВЧ, 12 - фазовращатель и 13 - управитель частоты. Колебания опорного кварцевого генератора

7 с частотой, равной интервалу между соседними рабочими частотами стабилизируемого СВЧ генератора 7, подвергаются синусоидальной фазовой модуляции в модуляторе 2 под воздействием напрял ения низкой частоты

вспомогательного генератора 11. При синусоидальной фазовой модуляции отклонение частоты сигнала от своего среднего значения на выходе фазового модулятора будет также синусоидальным, но сдвинутым но фазе на 90° по

отнощению к модулирующему напряжению. Поэтому для обеспечения синфазности модулирующего напряжения и девиации частоты опорных колебаний между вспомогательным модулирующим генератором 11 и фазовым молученные с выхода модулятора 2 частотномодулированные (ЧМ) колебания усиливаются в усилителе мощности опорной частоты 3. Затем их частота умнож:ается в несколько сот раз однокаскадным широкополосным диодным умножителем частоты 4 сверхвысокой кратности, на выходе которого в диапазоне СВЧ образуется равномерная качающаяся по синусоидальному закону с небольшой девиацией и с индексом модуляции, значительно большим единицы, сетка опорных частот (гармоник кварца). Средние значения этих частиц совпадают с рабочими частотами стабилизируемого генератора 7 во всем диапазоне его перестройки. Затем эта сетка частот через широкополосный неперестраиваемый полосовой СВЧ фильтр 5 с частотами среза, лежащими вне диапазона перестройки генератора 7, поступает на балансный СВЧ смеситель 6, где опорные колебания смешиваются с колебаниями стабилизируемого генератора 7.

Этот полосовой СВЧ фильтр и балансная схема смесителя обеспечивают устранение помех в системе АПЧ от ненужных частот сетки, лежащих за пределами рабочего диапазона генератора 7. Полученные на выходе смесителя 6 ЧМ колебания с частотой, равной разности частот стабилизируемого генератора СВЧ 7 и ближайшей из гармоник кварца, преобразуются Б амплитудно-модулированные (AM) в частотно-зависимом усилителе 8, имеюпдем монотонно-возрастающую зависимость коэффициента усиления от частоты. В тракте усилителя 8 включен простой фильтр иижних частот с частотой среза, не превосходящей половины промежутка между частотами сетки. Этот фильтр обеспечивает устранение помех в системе АПЧ от соседних опорных частот сетки. Огибающая AM колебаний выделяется амплитудным детектором 9 и затем сравнивается по фазе со вспомогательным модулирующим сигналом генератора // с помощью резонансного фазочувствительного усилителя 10, настроенного на частоту генератора П. Фазочувствительный усилитель вырабатывает напряжение ошибки, полярность которого зависит от соотношения фаз сравниваемых сигналов, а следовательно, от знака расстройки стабилизируемого генератора 7 относительно ближайшей из гармоник кварца.

Напряжение ошибки подается иа управитель частоты 13, с помощью которого осуществляется коррекция частоты генератора 7.

Работа описываемого устройства основана на модуляционном способе определения знака расстройки стабилизируемого генератора относительно эталонной частоты.

Сущность этого сиособа состоит в том, что если частота стабилизируед-юго генератора выше эталонной, то увеличение последней ведет к уменьшению абсолютной разности этих частот и наоборот. В зависимости от этого изменяется и напряжение на выходе частотно-зависимого усилителя, через который пропускается сигнал разностной частоты. Получение вспомогательной синусоидальной

ЧМ всей сетки опорных частот посредством синусоидальной фазовой модуляции сигнала опорной частоты на выходе у кварцевого генератора обладает тем преимуществом, что фазовый модулятор работает на фиксированной

.частоте, и что при этом обеспечивается отсутствие влияния модулирующего сигнала непосредственно на частоту кварца и частоту стабилизируемого генератора, благодаря чему достигается более высокая стабильность всего

устройства в целом.

Так как информация о расстройке стабилизируемого генератора заключена в фазе вспомогательного синусоидальиого сигнала, имеющего постоянную частоту, в даином устройстве включено узкополосное устройство - резонансный фазочувствительный усилитель, который ограничивает полосу частот и внутренние шумы системы АПЧ, позволяет работать при малых уровнях опорных частот и получать большую величину выходного управляющего напряжения ошибки и, следовательно, большую результирующую крутизну и разрешающую способность системы АПЧ.

Сравнение стабилизируемой и эталонной частот по нулевым биениям иозволило исключить из системы АПЧ перестраиваемые полосовые СВЧ фильтры, выполнить все устройство на печатной полосовой СВЧ плате и обычных транзисторах, благодаря чему оно получилось

малогабаритным, экономичным и недорогим в производстве. Кроме того, это позволило устранить ошибки системы АПЧ за счет нестабильности нуля дискриминаторов.

Предмет изобретения

Устройство автоматической стабилизации частоты генератора гармонических колебаний с дискретной перестройкой частоты, содержаЩее высокостабильный опорный генератор, усилитель мощности, умножитель частоты, полосовой фильтр, смеситель, амплитудный детектор, фазовый детектор, исполнительный элемент управления частотой стабилизируемого генератора и дискретный переключатель частоты генератора гармонических колебаний, отличающееся тем, что, с целью повышения точности стабилизации частоты и уменьшений уровня побочных частот на выходе стабилизируемого генератора, в тракт опорного сигнала дополнительно включен фазовый модулятор, подключенный через фазовращатель к модулирующему генератору гармонических колебаний низкой частоты, который соединен с одним

входом фазового детектора, ко второму входу которого через амплитудный детектор подсоединен дискриминационный видеоусилитель. Ssxcd