Умножитель частоты Советский патент 1981 года по МПК H03B19/00 

(54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для умножения частот в аппаратуре радиосвязи и измерений. Известен умножитель частот, содержащий последовательно соединенные синтезатор частот, формирователь гармоник и блок переключаемых полосовых фильтров, а также блок управления, первый., и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами синтезатора частот и блока переключаемых полосовых фильтров ClJ Однако данный умножитель частот без существенного усложнения блока переключаемых полосовых фильтров не обеспечивает достаточно высокой спект ральной чистоты выходных колебаний, а кроме того, наличие в спектре колебания на выходе умножителя частот всех гармоник сигнала синтезатора делает возможным появление на выходе умножителя ложного сигнала, например при сбое устройства управления фильт рами или за счет просачивания одно из побочных гармоник. Цель изобретения - повышение спек ральной чистоты выходных колебаний и подавление на выходе колебаний, некогерентных колебаниям синтезатора частот. Для этого в умножитель частот-, содержащий последовательно соединенные синтезатор частот, формирователь гармоник и блок переключаемых полосовых фильтров, а также блок управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами синтезатора частот и блока переключаемых полосовых фильтров, введены фазовый различитель и последовательно соединенные автогенератор и электронный ключ, при этом выход блока переключаемых полосовых фильт- , ров соединен с входом автогенератора и первым входом фазового различителя, второй вход которого подключен к выходу автогенератора, выход фазЬвого различителя соединен с управляющим входом электронного ключа, а управляющий вход фазового различителя подключен к третьему выходу блока управления. При этом фазовый различитель содержит последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр верхних частот, первый амплитудный детектор и триггер, а между выходом фазового детектора и вторым входом триггера включфны последовательно соединенные фильтр нижних частот и второй амплитудный детектор, при этом первый и второй входы фазового детектора являются соответственно первым и вторым входами фазового различителя, а первый входетриггера является управляющим входом фазового различителя.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого умножителя частот.

Умножитель частот содержит синтезатор частот 1, формирователь гармоник 2, блок управления 3, блок переключаемых полосовых фильтров 4, автогенератор 5, электронный ключ б, фазовый различитель 7, содержащий фазовый детектор 8, фильтр верхних частот (ФВЧ) 9, фильтр нижних частот (ФНЧ) 10, первый и второй амплитудные детекторы 11 и 12 и триггер 13.

Умножитель частот работает следующим образом.

На вход формирователя гармоник 2 поступает одна частота из сетки частот синтезатора 1. Наилучший (оптимальный) формирователь выходного колебания Nfo , где N - коэффициент умножения, в данном случае такой, в спектре на выходе которого составляющая Nfo превышает по амплитуде все другие составляющие.Оптимальный формирователь гармоник 2 может быть выполнен из последовательйо соединенны удвоителей частоты,каждый из которых представляет собой смеситель частот, выполненный по сложным балансным схемам и имеющий на обоих входах Одинаковые частоты. При этом формируется колебание Nfj, с N 2 , где k 1, 2, ... - число удвоителей. По команде с блока управления 3 в виде напряжения постоянного тока каждый из удвоителей формирователя гармоник 2 может переключаться в режим усиления. Таким образом, в умножителе частот осуществляется выбор любого из коэффициентов умножения N 2 , а блок управления 3 переключает частоты синтезатора 1 так, чтобы шаг сетки, на выходе умножителя был постоянный при смене коэффициента N. При этом на выходе формирователя гармоник 2 получается сигнал, спектр которого имеет подчеркнутую требуемую .гармонику с ослаблением всех побочных составляющих относительно полезной не менее, чем на 30 дБ. Это колебание поступает через блок переключаемых полосовых фильтров 4, выделяющий нужные составляющие из спектра, образованного формирователем гармоник 2, на многочастотный автогенератор 5, захватывает ближайшую по частоте составляющую спектра автогенератора 5 и подтягивает его частоту к своей частоте, т.е. синхронизирует. Обеспечивая с помощью амплитуды напряжения колебания

с формирователя гармоник 2, полосу синхронизации ДРс ДР|-/2 , т.е. несколько больше половины частотного интервала гребенчатого спектра ДР , имеем плавную синхронизацию автогенератора 5 во всем диапазоне, при этом выходное колебание умножителя частот дополнительно фильтруется в пределах узкой полосы избирательности автогенератора 5, обеспечивая дополнительное ослабление всех остальных гармоник в спектре, а нестабиль.ность частоты равна нестабильности частоты синтезатора 1. На выходе автогенератора 5 включен электронный ключ 6. Управление им осуществляется от триггера 13 фазового различителя 7 который переключается и запирает электронный ключ б по команде от блока управления 3 при любой смене частоты на выходе синтезатора 1. Импульс для переключения триггера 13 и отпирания электронного ключа б формируется с помощью фазового детектора 8, на входы которого поступают колебания с блока переключаемых полосовых фильтров 4 и автогенератора 5. При различи частот.этих колебаний на выходе фазового детектора 8 образуются биения. Биения низких частот, которые образуются при сближении входных частот фазового детектора 8 до режима синхронизации, проходят через ФНЧ 10, детектируются амплитудным детектором 12 и переключают триггер 13. Электронный ключ б отпирается, и на выходе умножителя частот появляются колебания заданной частоты. В случае нарушения синхронизации автогенератора 5 биения высокой частоты через ФВЧ 9 и амплитудный детектор 11 переключают триггер 13, и электронный ключ б запирается .

Таким образом, в предлагаемом умножителе частот обеспечивается значительное повышение спектральной чистоты выходных колебаний и подавление на выходе колебаний, некогерентных колебаниям синтезатора частот.

Формула изобретения

фазового детектора и вторым входом триггера включены последовательно соединенные фильтр ни)(сних частот и второй амплитудный детектор, при этом первый и второй входы фазового детектора являются соответственно первым и вторым входами фазового различителя, а -первый вход триггера является управляющим входом фазового различителя.

Источники, информации, принятые во внимание при зкспертизе 1. Microwave Journal, 1970, № 10, с. 29 (прототип).