Устройство автоподстройки частоты сверхвысокочастотного генератора Советский патент 1982 года по МПК H03L7/00 

(54) УСТРОЙСТВО АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ГЕНЕРАТОРА Изобретение относится к области элек роники СВЧ и может быть исполЬаовано для стабилизации частоты СВЧ генератора с электронной настройкой. Известно устройство автоподстройки частоты СВЧ содержащее соединенные последовательно направленный ответвитель, амплитудный модулятор, эта;лонный резонатор, смеситель, другой вход которого подключен к другому выходу направ ленного ответвителя,. усилитель промежуточной частоты, дополнительный выход которого подключен к другому входу амп тудного модулятора, фазовый детектор, щлугой вход которого соединен с выходом опорного генератора промежуточной частоты, ({)ильтр нижних частот и управляемый сверхвысокочастотный генератор, а также нагрузку l . Однако наличиев известном устройстве инерционньос элементов, приводящих к сниженюо уровня подавления частотных флуктуации с ростом частоты, и ограниченные возможности подавперия частопных флуктуации уровнем собственных шу мов системы стабилизации приводят к ухудшению спектральных характеристик сигнала стабилизируемого СВЧ генератора. Цель изобретения - улучшение спектральных характеристик выходного сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в устройство автоподстройки частоты сверхвысокочастотного генератора, содержащее соединенные последовательно направленный ответвитель, амплитудный модулятор, эталонный резонатор, смеситель, другой вход которого подключен к другому выходу направленного ответвителя, усилитель промежуточной частоты, дополнительный выход которого ПОДКЛ}0чен к другому входу амплитудного модулятора, фазовый детектор, другой вход которого соединен с выходом огторного генератора промежуточной частоты, (Ьильтр нижних частот, и управляемый сверхвысокочастотныЙ генератор, а также нагрузку, между выходом управляемого еь :|жвысокочастотного генератора и входом направленного ответвителя включены по следовательно аттенюатор и фазовращатеяь, основной выход н4правленного ответвителя подключен к н|агрузке через эталонный резонатор, при этом эталонный резонатор настроен на два несвязанных вида колебаний, значения частот которых отличаются на величину, равную частоте -настройки усилителя промежуточ ной частоты. На чертеже дана принципиальная электрическая схема предложенного устройства. . Устройство автоподстройки частоты сйерхвысокочастотного генератора содержит направленный ответвитель 1, амплитудный модулятор 2, эталонный резонатор 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты (УПЧ), фазовый детектор 6, опорный генератор 7 промежуточной частоты, фильтр 8 нижних частот, управляемый сверхвысокочастотный генератор 9, нагрузку 10, аттенюатор 1 фазовращатель 12. Устройство работает следующим образом. Кольцо из последовательно соединенных смесителя 4, УПЧ 5, амплитудного модулятора 2, эталонного резонатора 3 и смесителя 4 представляет собой yciv. ройство с самовозбуждением. Часть мощности управляемого СВЧ генератора 9 через направленный ответвитель 1 поступает на вход смесителя 4 и вход амплитудного модулятора 2, входящих в состав устройства с самрвозбувдением. Если частота сигнала управляемого СВЧ генератора 9 отличается от резонансной частЬты COpHOi Колебания вида Н возбуждаемого в эталонном резонаторе 3, на величину, равную частоте настройки -Sli УПЧ 5. то при условии баланса фаз и амплитуд кольцо самовозбудится на частотеб рИ( При этом флуктуации частоть ДСО управялемого СВЧ генератора 9 переносят ся в флуктуации частоты А 5i УПЧ 5. Сигнал с выхода УПЧ 5 сравнивается в фазовой детекторе 6 с сигналом опорно го генератора 7 промежуточной частоты В результате образуется сигнал ошибки, величина и полярность которого зависят от величины и направления отклонения частоты й.СО управляемого СВЧ генератора 9 от номинального значения, задаваемого эталонным резонатором 3, работающим в виде колебания Нслт. и опор ным генератором 7 промежуточной частоты. Полученный на выходе фазового детектора 6 сигнал ошибки через фильтр нижних частот 8 подается на управляпощий вход управляемого СВЧ генератора 9, осуществляя подстройку его частоты до номинал1ьного значения. Сигнал от управляемого СВЧ генератора 9 поступает через аттенюатор 11, фазовращатель 12, направленный ответвитель 1 в эталонный . резонатор 3. С помощью аттенюатора 11 и фазовращателя 12 обеспечивается такой режим работы, при котором реактивная проводимость эталонного резонатора 3, вносимая в контур управляемого СВЧ генератора 9, будет противодействовать юменению значения генерируемой им частоты от номинального значения, равного резонансной частоте колебания вида Н о г( эталонном резонаторе 3. Виды колебаний HQ, и HQ, возбуждаются в эталонном резонаторе 3 независимо с помощью раздельных элементов связи, и значения их частот отличаются на , равную частоте настройки УПЧ 5. Сигнал стабильной частоты снимается в нагрузку 10 с выхода эталонного резонатора 3 через элемент связи для вида колебаний HQIJ Таким образом, предложенное устройство. позволяет улучшить спектральные характеристики выходного сигнала. Это связано с наличием в устройстве цепи фазовой автоподстройки частоты управляемого СВЧ генератора и цепи, обеспечивающей затягивание частоты стабилизируемого СВЧ генератора по схеме с эталонным резонатором,, включенным на проход. Эталонный резонатор является общим для обоих указанных цепей и возбуждается в процессе работы устройства на двух несвязанных видах колебаний и Н(з,я . Работа цепи фазовой автоподстройки и цепи с затягиванием осуществляется одновременно. Коэффициент стабилизации предложенного устройства равен произведению коэффициентов стабилизации этих Цепей. Выбранные виды колебаний эталонного резонатора позволяют получать максимальные значения его собственной добротности, что приводит к значительному (Ослаблению частотных шумов сигнала стабилизируемого СВЧ генератора (как вблизи несущей частоты, так и при удалении от нее) при высокой долговременной стабильности частоты стабилизируемого СВЧ генератора.

Формула

и 3 о б

. р е т е н и я

Устройство автоподстройки частоты сверзсвысокочастотного генератора, содержвщее соединенные последовательно Н 1прввяенный ответвнтель, амплитудный мрдалятор, эталонный резонатор, смеситель, другой вход которого подключен к дщгому выходу направленного ответв№- Л твЙя, усилитель промежуточной частоты,

ДОПСМШИТеЛЬНЫЙ выход которого ПОДКЛ10чен к другому входу амплитудного модудятора, фазовый детектор, другой вход которого соединен с выходом опорного ; генератора промежуточной частоты, фильтр нижних частот и управляемый сверхвысокочастотный генератор, а также нагрузку, отличающееся тем, что, с целью улучшения спектральных характеристик выходного сигнала, межау выходом управляемого сверхвысокочасто ного генератора и входом направленного, ответвителя включены последовательно аттенюатор и фазовращатель, оснсданой выход направленного ответвителя подключен к нагрузке через эталонный резонатор, при этом эталонный резонатор настроен на два насвязанных вада колебаний, значения частот которых отличаются на величину, равную частоте настройки усилителя промежуточной частоты.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе 1. Менде Ф. Ф, и др, Сверхпроводя щие и охлаждаемые резонансные системы. Киев, Наукова думка, 1976, с. 188 (прототип).