Синтезатор частот Советский патент 1981 года по МПК H03L7/06 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться вкачестве гетеродинньах устройств радиоприемников, задающих устройств радиопередатчиков, а также в качестве диапазонных генераторов точных частот. Известен синтезатор частоты, содержащий выходное кольцо автоподстройки , включающее перестраиваемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, фазовый детектор, фильтр нижних частот, при этом к другому входу фазового детектора через преобразователь и делитель частоты подключен выход делителя частоты с переменным коэффициентом деления, изменение коэффициентов деления которого сопряжено с изменением коэффициентов деления делителя выходного кольца TI. Однако известный синтезатор частот не обеспечивает достаточной.чистоты спектра- выходного сигнгша. Наиболее близким к предлагаемому является синтезатор частоты, содержащий соединенные в кольцо автогенератор, первый делитель частоты с дробно-переменньом коэффициентом деле ния, фазовый детектор и фильтр нижни частот, а также последовательно соед ненные генератор эталонной частоты, двоичный счетчик, коммутатор и сумматор 2 . Однако данный синтезатор частоты также не обеспечивает достаточной спектральной чистоты выходного сигнала. Цель изобретения - улучшение спектральной чистоты выходных сигналов. . Поставленная цель достигается тем, что в синтезаторе частот, содержащем соединенные в кольцо автогенератор, первый делитель частоты с дробно-переменным коэффициентом деления, фазовый детектор и фильтр нижних частот, а также последовательно, соединенные генератор эталонной частоты, двоичный счетчик, коммутатор, и сумматор, между выходом сумматора и другим входом фазового детектора включены последовательно соединенные логический цифровой преобразователь импульсной последовательности, второй делитель частоты с дробно-переменным коэффициентом деления и полосовой фильтр, при :этом другой вход логического цифрового преобразователя импульсной последовательности подключен к выходу генератора эталонной частоты, первый вход управления коммутатора и входы управления первого и второго делителей частоты с дробно-переменным коэффициентом деления объединены, а точка их объединения и второй вход управления коммутатора являются вйодами управления частотой. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого синтезатора частот. Синтезатор частот содержит генератор 1 эталонной Частоты, двоичный счетчик 2, коммутатор 3, сумматор 4, логический цифровой преобразователь 5 импульсной последовательности, второй делитель б с дробно-переменным коэффициентом деления (ДЦП КД), .полосовой фильтр 7, автогенератор 8, первый делитель 9 с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД) , фазовый детектор (ФД)10, фильтр 11 нижних частот .(ФНЧ) . Синтезатор частот работает следующим образом. Генератор 1, двоичный счетчик 2, коммутатор 3 и сумматор 4 образуют обычным путем из эталонной частоты fp последовательность импульсов с нарушенной периодичностью повторения, которой соответствует дискретный спектр частот с шагом Af - . Логи ческий цифровой преобразователь 5 очи щает этот сигнал от, составляющейтшумов стохастической фазовой модуляции фронтов, приобретенной в счетчике 2. Логический цифровой преобразователь 5 осуществляет логическое вычитание импульсной последовательности с выхо да сумматора 4 из импульсной последовательности эталонной частоты гене ратора 1. При взаимодействии импульс ной последовательности с выхода сумматора 4, обладающей стохастической фазовой модуляцией фронтов импульсов и импульсной последовательности эталонной частоты генератора 1 образует ся новая последовательность с вырезами на месте импульсов первой последовательности (обратная по цифрово му кодовому значению), В ее.спектре подчер кнута частота, разностная между эталонной и частотой синтеза в сп тре на выходе сумматора 4. Так как новая, последовательность составлена из импульсов эталонной частоты, не имеющих стохастической :фазовой модуляции фронтов, то составляющие шумов обусловленные этим явлением, в ней отсутствуют и общее отношение скгнал .шум .оказывается выше,, чем для сигна па на выходе сумматора 4. , Если представить, что синтезатор должен синтезировать 10 л 10 значений частот с шагом Af, значение частоты на выходе логического цифрового преобразователя 5 может быть обозначено, как f - fo-l-(A.) uf, где А 0,1, 2... в 0,1, 2... 10 ; fQ- наименьшее значение синтезируемых частот. При этом установка частоты в коммутаторе 3 производится кодом Л, определяющим старшие изменяемые разряды значения, и кодом В, определяющим ее младшие разряды. Частота с выхода логического цифрового преобразователя 5. делится с помощью делителя 6 с дробно-переменным коэффициентом деления в (No+AaN) раз, где Nр - наименьшее значение коэффициента деления; AN - шаг его изменения, вследствие чего частота на выходе делителя б понижается до значения f+(A--fO +e)flt NO А а N Если шаг коэффициента деления дМ подобрать таким образом, что при и каждом изменении А на единицу значения f будет оставаться одним и тем же, рабочая полоса синтеза 10 будет приведена к зна. TigtA-uH Т.е. за счет изменения коэффициента деления синхронно с изменением значения старших разрядов синтезируемого, значе-ния частоты, она при каждом изменении А на единицу будет покусочно переноситься в ту же самую полосу шириной 10 --.д f и одновременно сжиматьс.я за счет наличия деления до значения дрр . Шаг разноса побочных составляющих.спектра, равный Afh, при этом не претерпевает сжатия вследствие отмеченного свойства. Если установить uFj д fy, и пропустить сигнал через полосовой фильтр 7 с полосовой прозрачностью фильтра-/iF такой, что &f, свернутая и сжатая рабочая полоса синтеза окажется в полосе прозрачности полосового фильтра 7, а побочные составляющие спектра вне ее. При использовании фильтров с малым коэффициентом прямоугольности (кварцевых или электромеханического типа) может быть достигнуто подавление побочных составляющих на 60-70 дБ относительно .их уровня на входе фильтра 7. Покусочное ввертывание рабочей полосы фильтра в 10 раз, достигаемое соединением управляющего входа делителя 6 с входом кода А в сумматоре 3, д&ет возможность получить практически реализуемое в высйк.оселективных фильтрах необходимое для укаэаннрйфильтрации соотношение частоты фильтра fj, и полосы, прозрачности дРф независимо от относительного значения рабочей полосы синтеза (поскольку заменяет отнсшение отношением

Управляемый по частоте автогенератор 8, делитель 9, фазовый детектор 10 и фильтр 11 нижних частот образуют систему автоподстройки частоты, .. опирающуюся на.частоту fgф с выхода фильтра 7,.Соединение управляющего входа делителя 9 с -управляющим входом кода А коммутатора 3, которое дает возможность установки коэффициента деления делит-еля 9 синхронно со значением-синтезируемой частоты, как f (NQ+AAN), приводит к тому, что система автоподстройки с помощью авто,генератора 8 производит восстанавливающее развертывание .свернутой рабочей полосы синтеза путем умножения частоты foф в f (NP+AAN) раз. выбор коэффициента деления делителя 9, кратным коэффициенту деления делителя б, дает возможность выбором кратности устанавливать, желательный масштаб сетки. выходных частот синтезатора по отношению к сетке первичного синтеза на выходе логического цифрового преобразователя 5.

Предлагаемый синтезатор частот дает возможность получить малый уровень шумов и достичь малого уровня побочных гармонических составляющих спектра еще до системы автоподстройки и, следовательно, снять с последней функции подавления шумов и побочных гармонических составляющих спектра опррHO.ro сигнала. Это дает возможность получить подавление побочных составляющих спектра не хуже 75-80 дБ, независимо от шага синтезируемых значений частоты и значения граничной частоты системыавтоподстройки; использовать за счет этого в 10-100 раз меньший шаг последовательнрсти синтезируемых частот и соответственно увеличить в той же полосе их количество ; оптимизировать параметры выходной системы автоподстройки, исходя из достижения ее быстродействия и лучшего подавления собственных шумов и сохранить при этом все положительные качества выполнения синтезаторов на основе сложения импульсньос последовательностей.

Формула изобретения

Синтезатор частот, содержащий со0единенные в кольцо автогенератор, первый делитель частоты с дробно-переменным коэффициентом деления, фазовый детектс и фильтр нижних частот, а также последовательно соеди5ненные генератор эталонной частоты, двоичный счетчик, коммутатор и сумматор, о тличающийся тем, что, с целью улучшения спектральной чистоты выходных сигналов, мелщу выходом сумматора и другим входом фазо0вого детектора включены последовательно соединенные логический цифровой преобразователь импульсной последова.тельности, второй делитель частоты с, дробно-переменным коэффициентом.деле5ния и полосовой фильтр, при этом другой вход логического цифрового преобразователя импульсной последовательности подключен к выходу генератора эталонной частоты, первый вход управ0ления коммутатора и входы управления первого и второго делителей частоты с дробно-переменным коэффициентом деления объединены, а точка их объединения и второй вход управления коммута5тора являются входг1ми управления частотой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3435367, кл. 331-2, 24.08.67.

0

2. Патент Великобритании № 1264903, кл. Н 3 А, 23.02.72 (прототип).