Умножитель частоты Советский патент 1979 года по МПК H03B19/00 

Изобретение относится к высокоча тотной технике и предназначено для формирования высокочастотных сигналов с малым фазовым дрейфом в устройствах различного назначения. Известен умножитель частоты, содержащий последовательно соединенные первый формирователь гармоник и первый пepecтpaивae ш й фильтр, а также последовательно соединенные второй формирователь гармоник и вто рой перестраиваемый фильтр, при это входы первого и второго формировате 1ей гармоник подключены к выходу ис точника опорной частоты l . Недостатком указанного умножителя частоты является значительная нестабильность частоты выходного сигнала. Цель изобретения - повышение фазовой стабильности выходного сигнала. Для этого в умножителе частоты, содержащем последовательные соединенные первый формирователь гармоник и первый перестраиваемый фильтр а также последовательно соединенные второй формирователь гармоник и второй перестраиваемый фильтр,при этом входы первого и второго формирователей гармоник подключены к выходу источника опорной частоты, первый и второй перестраиваемый фильтры выполнены в виде автоматически пepecтpaивae ttJx следящих фильтров, а выход первого перестраиваемого фильтра соединен с управляющим входом второго перестраиваемого фильтра через фазовращатель, причем первый перестраиваемый фильтр выполнен в виде замкнутых в кольцо первого резонансного фильтра, амплитудного детектора, синхронного детектора, первого фильтра нижних частот, сумматора и первого управляющего элемента, при этом к другим входам сумматора и синхронного детектора подключен выход низкочастотного генератора, а второй перестраиваемый фильтр выполнен в виде замкнутых в кольцо второго резонансного фильтра, фазового детектора, второго фильтра нижних частот и второго управляющего элемента. Па чертеже представлена структурная электрическая схема описываемого умножителя частоты. Умножитель частоты, содержащий последовательно соединенные.первый формирователь 1 гармоник и первый перестраиваекый фильтр 2, а также последовате1 ьно соединенные второй формирователь 3 гармоник и второй перестраиваемый фильтр 4, при этом входы первого и второго формировате лей гармоник подключены к выходу источника опорной частоты 5, первый и второй перестраиваемый фильтры 2, 4 выполнены в виде автс 4атически перестраиваемых следящих фильтров, выход первого перестраиваемого фильтра соединен с управляющим вхйдом второго перестраиваемого фильтр через фазовращатель 6, первый перестраиваешой фильтр 2 выполнен в вид замкнутых в кольцо первого резонанс ного фильтра 7, амплитудного детект pa 8, синхронного детектора 9, первого фильтра 10 нижних частот, сумматора 11, и первого управляющего элемента 12, при этом к другим вход сумматора 11 и синхронного детектор 9подключен выход низкочастотного генератора 13, второй перестраиваем фильтр 4 выполнен в виде замкнутых в кольцо второго резонансного фильт 14, фазового детектора 15, второго фильтра 16 нижних частот и второго управляющего элемента 17. Работа описываемого умножителя частоты происходит следующим образом. Петля обратной связи, состоящая из амплитудного детектора 8, синхронного детектора 9, первого фильтр 10низких частот,низкочастотного генератора 13, сумматора 11 и первого управляющего элемента 12 является контуром автоматической под стройки частоты первого резонансного фильтра 7 на частоту вьщеляемой им гармоники входного сигнала. Выходной синусоидальный сигнал низкочастотного генератора 13, про дя через сул®4атор 11 и первый упра ляющий элемент 12 (например, варикап) , модулирует частоту настройки первого резонансного фильтра 7. Благодаря этому сигнал на выходе первого резонансного фильтра 7 оказьшается амплитудно-модулирован ным, причем глубина модуляции и ее фаза зависят от величины и знака расстройки между частотой выделявмой гармоники и частотой настройки первого резонансного фильтра 7. Ин формация, заключенная в модуляции амплитуды выходного сигнала этого фильтра, последовательно выделяетс амплитудным и синхронным детектора 8 и 9. В результате постоянная составляющая выходного си: нала син ронного детектора 9 несет в себе всю информацию о расстройке между частотой выделяемой гармоники и частотой настройки первого резонан ного фильтра 7, причем величина и знак постоянной составляющей однозначно соответствуют величине и знаку расстройки. Далее выходной сигнал первого фильтра 10 низких частот подается на второй вход сумматора 11 и затем через первый управлянадий элемент 12 корректирует настройку первого резонансного фильтра 7, тем самым сводя к минимуму сдвиг фазы его выходного сигнала. Таким образом, постоянная составляющая фазы выходного сигнала первого резонансного фильтра 7 оказывается практически не зависящей от всехфакторов, влияющих на настройку этого фильтра (температуры, давления, влажности и т.д.), поскольку эта настройка, благодаря действию описанной части устройства, всегда совпадает с частотой выделяемой гармоники входного сигнала умножителя частоты. Следовательно, эта постоянная составляющая фазы в дальнейшем может использоваться в качестве опорной. Далее на фазовом детекторе 15 происходит сравнение фаз выходных сигналов первого и второго резона1ксных фильтров 7,14. В случае, если поворот фазы, вносимый фазовращателем 6, близок к 11/2 , выходной сигнал фазового детектора 15 практически пропорционален разности фаз сравниваеких сигналов. Постоянная составляющая этого сигнала выделяется вторь 4 фильтром 16 нижних частот, и с помощью второго управляющего элемента 17 компенсирует вариации фазы, возникакйцие во втором резонансном фильтре 14 путем соответствующей.подстрейки его резонансной частоты. ,-; Выходной сигнал второго резонансного фильтра 14 в отличие от первого резонансного фильтра 7 не содержит принудительной модуляции с частотой низкочастотного генератора 13 и может использоваться, в частности, для дальнейшего умножения. Формула изобретения 1. Умножитель частоты, содержащий последовательно соединенные первый формирователь гармоник и первый перестраиваемый фильтр, а также последовательно соединенные второй формирователь, гармоник и второй перестраиваемый фильтр, при этом входы первого и второго формирователей гармоник подключены к выходу источника опорной частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения фазовой стабильности выходного сигнала, первый и второй перестраиваемый фильтры выполнены в виде автоматически перестраиваемых следящих фильтров, а выход первого перестраиваемого фильтра соединен с управляющим входом : второго перестраиваемого фильтра через фазовращатель.

2,Умножитель по п.1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что первый перестраиваемый фильтр выполнен в виде замкнутых в кольцо первого резонансного фильтра, амплитудного детектора синхронного детектора, первого фильтра нижних частот, сумматора и первого управляющего элемента, при этом к другим входам сумматора и синхронного детектора подключен выход низкочастотного генератора.

3.Умножитель по пп.1 и 2, о т личающийся тем, что

второй перестраиваемый фильтр выполнен в виде замкнутых в кольцо второго резонансного фильтра, фазового детектора, второго фильтра нижних частот и второго управляющего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Воейков Д.Д. Конструирование низкочастотных генераторов. М.-л.,

Энергия

1964, с.172.

L..,.I