Умножитель частоты Советский патент 1981 года по МПК H03B19/00 

(54J УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве умножителя частоты в устройст вах формирования дискретного множества частот. Известны умножители частоты на ос нове устройств импульсно-фазовой автоподстройки частоты, содержащие соединенные в кольцо подстраиваемый генератор, импульсно-фазовый детектор, запоминающее устройство, фильтр нижних частот, управляющий элемент. На второй вход импульсно-фазового детектора поступает последовательность опорных импульсов, выход подстраиваемого генератора является выходом уст ройства . Недостатком данных устройств является невысокая стабильность фазы выходного колебания подстраиваемого генератора, обусловленная недостаточной крутизной характеристики фазового дискриминатора в точке устойчивого равновесия кольца обратной связи, а также смещением самой точки дискриминации фазы под воздействие дестабилизирующих факторов на ключевой фазовый детектор. Наиболее близким к предлагаемому является умножитель частоты, содержащий последовательно соединенные фильтр нижних частот, управляющий элемент, подстраиваемый генератор, ключевой фазовый детектор и запоминающее устройство 2. .. Однако такой умножитель не обеспечивает достаточной точности умножения фазы вследствие того, что реальные схемы ключевых фазовых детекторов имеют значительный дрейф нуля. Цель изобретения - повышение точности умножения фазы. Для достижения этой цели в умножителе частоты, содержащем последовательно соединенные фильтр нижних частот, управляющий элемент, подстраиваемый генератор, ключевой фазовый.детектор и запоминающее устройство, меж ду выходом запоминающего устройства и входом фильтра «ижних частот введены последовательно соединенные полосовой фильтр, усилитель и фазочувствительный выпрямитель, к другому входу которого подключен выход введенного делителя частоты на два, вход которого объединен с другим входом ключевого фазового детектора и является Входом опорного сигнала умножителя частоты.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного умножителя частоты.

Умножитель частоты содержит запоминающее устройство 1, полосовой фильтр 2, усилитель 3, фазочувствительный вСлпрямитель 4, фильтр нижних частот (ФНЧ) 5, управляющий элемент подстраиваемый генератор 7, ключевой фазовый детектор 8, делитель 9 частоты на два.

Умножитель частоты работает еледующим образом.

На один вход ключевого фазового детектора 8 поступает последовательность опорных импульсов Е (t), длительность и период повторения которых, соответственно С и Т, причем Ci.T. На второй вход ключевого фазового детектора 8 поступает сигнал подстраиваемого генератора 7.

Продукт нелинейного преобразоваВИЯ на выходе ключевого фазового детектора 8 при выполнении соотношения

-(k-i), (i)

т

где k - любое из ряда k 0,1,2,..., содержит компоненту с частотой F 2у и амплитудой, пропорциональной s i п Р где Ф - фаза сигнала подстраиваемого генератора 7 в моменты поступления опорных импульсов.

После выделения этой компоненты полосовым фильтром 2 и усиления усилителем 3 сигнал рассогласования поступает на вход фазочувствительного выпрямителя 4 ,на второй вход которого подается опорный сигнал с выхода делителя 9 частоты на два. С выхода фазочувствительного выпрямителя 4 через ФНЧ 5 напряжение, величина которого пропорциональна sin-p, а полярность определяется знаком рассогл сования, поступает на управляющий элемент б, который подстраивает частоту генератора 7, т.е. замыкается кольцо ФАПЧ. В режиме синхронизации частота подстраиваемого генератора 7 удовлетворяет условию (l). При этом на выходе усилителя 3 амплитуда сигнала частоты F f равна нулю при Ф f}% независимо от нестабильности параметров-ключевого фазового детектора 8 и усилителя 3. При отклонении фазы колебания подстраиваемого генератора 7 от значения Ф пТС под действием дестабилизирующих факторов кольцо ФАПЧ уменьшает это отклонение до величины, определяемой коэффициентом передачи этого кольца. Увеличение крутизны характеристики фазовой дискриминации в точке устойчивого равновесия кольца ФАПЧ в данном умножителе частоты не сопровождается смещением точки устойчивого равновесия под действием дестабилизирующих факторов, характерным для известных устройств, поскольку на выходе усилителя 3 амплитуда сигнала частоты f 2Т рэвна нулю независимо от нестабильности параметров ключевого фазового детектора 8 и усилителя 3, Относительный дрейф параметров фазочувствительного выпрямителя 4 в значительной мере можно скомпенсировать увеличением амплитуды сигнала, поступающего на его вход. Фазовая нестабильность усилителя 3 приводит в этом случае лишь к изменению крутизны характеристики фазовой дискриминации, не вызывая смещения самой точки дискриминации.

Таким образом, в предложенном умножителе частот увеличивается крутизна характеристики фазовой дискриминации кольца ФАПЧ, не вызывая при этом смещения точки дискриминации, харак терного для известных устройств. При этом повышается стабильность фазы колебания подстраиваемого генератора 7 а, следовательно, и точность умножения фазы.

Формула изобретения

Умножитель частоты, содержащий последовательно соединенные фильтр нижних частот, управляющий элемент, подстраиваемый генератор, ключевой фазовый детектор и запоминающее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности умножения фазы, между выходом запоминающего устройства и входом фильтра нижних частот введены последовательно соединенные полосовой фильтр, усилитель и фазочувствительный выпрямитель, к другому входу которого подключен выход введенного делителя частоты на два, вход которого объединен с другим входом ключевого фазового детектора и является входом опорного сигнала умножителя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

с. 25-30 (прототип).