Частотно-модулированный кварцевый генератор Советский патент 1982 года по МПК H03B5/32 

(54) ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫЙ КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах диапазонной стабилизации частоты .

Известен частотно-модулированный кварцевый генератор, содержащий усилитель на транзисторе, между коллектором и эмиттером и между базой и амиттером которого включены фазирующие конденсаторы, а в цепь эмиттера включен нагрузочный LC-контур, между шинами источников питания и смещения включены последовательно соединенные первый варикап, первый резистор, второй резистор и второй варикап, первый кварцевый резонатор, один электрод которого подключен к месту соединения первого варикапа и первого резистора, второй кварцевый резонатор, один электрод которого подключен к месту соединения второго резистора и второго варикапа, при этом другие электроды кварцевых резонаторов обьединены, а место соединения резисторов является входом управляющего сигнала 1. .Однако это устройство имеет недостаточно большой диапазон перестройки частоты .и,

невысокую стабильность частоты генерируемых колебаний.

Цель изобретения - увеличение диапазона перестройки и повышение стабильности частоты генерируемых колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в частотно-модулированный кварцевый генератор, содержащий усилитель на транзисторе, между коллектором и эмиттерюм и между базой и эмиттером которого включены фазирующие конденсаторы, а в цепь эмиттера включен нагрузочный LC-контур, между шинами источников питания и смещения включены последовательно соединенные первый варикап, первый резистор, второй резистор и второй варикап, первый кварцевый резонатор, один электрод которого подключен к месту соединения первого варикапа и первого резистора, второй кварцевый

2Q резонатор, один электрод. которого подключен к месту соединения второго резистора и второго варикапа, при этом другие электроды кварцевых резонаторов обьединены, .а место соединен га резисторов является вхо39дом управляющего сигнала, между точками соединения первого варикапа и первого резистора, а также второго варикапа и второго резистора введена первая катушка индуктивности, а объединенные электроды кварцевых резонаторов подключены к базе транзистора через дополнительно введенную вторую катушку индуктивности. На фиг. 1 приведена электрическ ая принципиальная схема; на фиг. 2 - эквивалент- 10 нгя схема колебательной системы частотномодулированного кварцевого генератора. Частотно-модулированный кварцевый; генератор содержит усилитель на транзисторе 1, кварцевые резонаторы 2 и 3, варикапы 4 и S, резисторы 6 и 7, фазирующие конденсаторы 8 и 9, катушки 10 и 11 индуктивности, нагрузочный LC-контур 12. Устройство работает следующим образом. В генераторе возбуждаются колебания некратных частот fi и fj, близких к собственным резонансным частотам кварцевых резонаторов 2 и 3. Устойчивость асинхронного режима обеспечивается, во-первых, выбором соответствующих параметров кварцевых резонаторов 2 и 3 (полосы нормальных колебаний не должны перекрываться), во-вто рых, выбором соответствующего режима тра зистора 1 и, в-третьих, включением в эмиттерную цепь транзистора 1 последовательного нагрузочного LC-контура 12. . Поскольку на варикапы 4 и 5 поданы на пряжения управления разной полярности, то при изменении этого напряжения одна из частот поворачивается, а другая уменьшается Перестройка указанных частот осуществляется в окрестности резонансных промежутков кварцевых резонаторов 2 и 3. Выходной частотой генератора является частота fp fi-fj. а следовательно, относительный диа пазон перестройки разностной частоты fр ок зывается в fi + f2/fp раз больше относител ного диапазона перестройки каждой из частот f| или fz. Естественно, что чем выше суммарная частота fi+fa и чем меньше разнос между частотами fj и fj, тем больше относительный диапазон перестройки fp и при соответствуюшем выборе частот кварцевых резонаторов 2 и 3 этот диапазон может достигать единиц и даже десятков процентов, при этом стабильность выходной частоты остается достаточно высокой. Это объясняется тем, что, во-первых, стабильность частот fi и fj при перестройке в указанных пределах ухудшается незначительно, а во-вторых, однозначностью уходов частот fj и f2 под действием большинства дестабилизирующих факторов, поскольку час тотозадающие цепи, образованные последовательным соединением кварцевых резонаторов 2(3) и варикапов 4(5), включены параллельно по высокой частоте и одинаково связаны с злементами активной части схемы генератора. Значительное увеличение диапазона перестройки частоты за- счет использования известного для одночастотных частотно-модулированных кварцевых генераторов способа включения последовательно с их кварцевыми резонаторами катушек индуктИвностеи, в частности катущки 10 индуктивности, приводит к увеличению управляющего сопротивления колебательной системы на частоте, определяемой этой индуктивностью, и уменьшению управляющего сопротивления на кварцованных частотах, что приводит к перескоку частоты на частоту паразитного колебания, определяемого катушкой 10 индуктивности и резкому ухудшению ее стабильности. Включение катушки И индуктивности между частотнозадающими цепями существенно ослабляет этот недостаток в силу того, что при выборе индуктивности катущки 11, обеспечивающей параллельный резонанс контура Cg bg-ctp (фиг. 2) на частоте, близкой к частоте паразитного колебания, управляющее сопротивление колебательной системы на этой частоте значительно уменьшается и условия возбуждения паразитного колебания ухудшаются. Это позволяет еще увеличивать номинальное значение индуктивности катушки 10 и сопровождается индуктивным характером цепей на зажимах варикапов 4 и 5 обеих частотнозадающих цепей (так как частота паразитного колебания и, следовательно, частота настройки контура Сд Cg cip- выще частот кварцевых резонаторов 2 и 3), что в свою очередь приводит к возможности дальнейшего увеличения диапазона перестройки, при котором сохраняется устойчивая генерация кварцованных колебаний, или к получению того же диапазона перестройки частоты при использовании катушек 10 и 11 с меньшими индуктивностями и более широких зонах устойчивой работы генератора. Реальные генераторы обеспечивают диапазоны перестройки частоты до 20% при частотах выходного колебания порядка 1 МГц. Кроме этого, устройство-прототип имеет однозначные вариации частот кварцованных колебаний, обусловленные температурными вариациями емкостей варикапов 4 и 5 и частот кварцевых резонаторов 2 и 3, а также вариациями всех элементов активной части генератора, вызванными всеми существующими дестабилизирующими факторами. Для этих вариаций осуществляется компенсация нестабильности разностной частоты вы59хо.дного колебания. BapHaiuiu емкостей варикапов 4 и 5, обусловленные их шумовыми напряжениями, независимы и в разности частот не компенсируются. В предлагаемом устройстве включение катушки 11 индуктивности приводит к тому, что постоянному току и на низких частотах, где сосредоточена основная 4actb энергии шумовых напряжений варикапо 4 и 5, источники этих шумов оказываются включенными параллельно и представляют собой один общий источник шумового напряжения, что определяет однозначные вариации кварцованных частот и, следовательно, повышение стабильности раз ностной частоты выходного колебания, опред ляемой этим дестабилизирующим фактором. Включение катушек 10 и 11 индуктивности приводит к увеличению диапазона перестройки и стабильности частоты выходного колебания. Кроме этого, в предлагаемом генераторе уменьшается возможность генерации паразитных колебаний и, следовательно, улуч шается серийнопригодность и уменьшаются затраты на наладочные работы, что определяет экономический эффект при применении предлагаемого устройства. Формула изобретения Частотно-модулированный кварцевый генера тор, содержащий усилитель на транзисторе.

fe. / между коллектором и эмиттером и между базой и эмиттером которого включены фазирующие конденсаторы, а в цепь эмиттера включен нагрузочный LC-контур, между шинами источников питания и смещения включены последовательно соединенные первый варикап, первый резистор, второй резистор и второй варикап, первый кварцевый резонатор, один электрод которого подключен к месту соединения первого варикапа и первого резистора, второй кварцевьш резонатор, один электрод которого подключен к месту соединения второго резистора и второго варикапа, при этом другие электроды кварцевых резснаторов объединены, а место соединения резисторов является входом управляющего сигнала, от. ли чающийся тем, что, с целью увеличения диапазона перестройки и повышения стабильности- частоты renepiyjyeмых колебаний, между точками соединения первого варикапа и первого резистора, а также второго варикапа и второго резистора введена первая катушка индуктивности, а объединенные электроды кварцевых резонаторов подключены к - базе транзистора через дополнительно введенную вторую катушку индуктивности. Источники информаш1и, принятые во внимание при экспертизе . Авторское свидетельство СССР И 623246, кл. Н 03 В 5/32, 1976 (прототип).