Синтезатор частот Советский патент 1983 года по МПК H03L7/18 

Изобретение относится к радиотехнике и моясет использоваться в устройствах синтеза частот, а такжё качестве гетеродина приемников и возбудителя радиопередатчиков.

Известен синтезатор частот, содер жащий последовательно соединенные опорный генератор, делитель частоты .с постоянньм коэффициентом деления, первый ключ, фазовый зкетектор, уст- , ройство памяти, фильтр нижних частот, управляемый генератор, делитель час-тоты с переменным коэффициенте деления и второй клвоч, выход которого ПОДКЛЮЧИ к второму входу фазового детектора, а также различитель знака Частотной ошибки, первый и второй входы которого соеданены соответственно с выходами делителей частоты с переменным и постоянншя коэффициентами деления , перк1й и второй входы различителя знака частотной сшибки подключ 1ы к соответствупщим входам устройства управления, первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами соответственно второго и первого ключей,при этом первый инверсный выход устройства управле ия соединен с вторам входом устройства памяти и с первым входом первого элемента И,, выход которого подключен к установочному входу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а второй инверсный выход устройства управления подключен к первому входу второго элемента И 1.

Однако известный синтезатор частот имеет недостаточное быстродействие. .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является синтезатор частот, содержащий после довательно соединенные генератор опорной частоты/ делитель частоты с постоянным коэффициентом деления,, фазовый детектор, фильтр нижних частот, первый ключ, управляемый генератор и делитель частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с лервым входом разделителя знака частотной ошибки, дру гим входсжк фазового детектора и первьм входом первого элемента;И и первым входом устройства управления, выход делителя частоты с постоянным коэффициентом деления соединен с вторым входом различителя знака час- тотной ошибки, первым уходом второго элемента И и вторым входом устройства управления первый выход которого подключен к второму ; входу первого элемента И и к управляющему вх ду второго ключа, второй выход устройства управления соединен с вторым входом второго элемента И и с управляющим входом третьего ключа, к другому входу второго и третьего ключа подключены соответственно выходы первого и второго источника постоянного напряжения, при этом вы ходы второго и третьего ключей объединены и подключены к выходу фазового детектора, выход первого элемента И через первый элемент ИЛИ со динен с установочным входом делителя частоты с,постоянным коэффициентом деления, выход второго элемента И через второй элемент ИЛИ подключен к установочному входу делите ля частоты с переменным коэффициентом деления, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ объединены с третьим входом различителя знака ча тотной ошибки и являются входом пре варительной установки, первый и вто рой выходы различителя знака частот ной ошибки подключены соответственно через третий и четвертый-элементы ИЛИ к первому и второму входам включения устройства управления, а к третьему выходу устройства управления подключен элемент задержки 2 Однако известный синтезатор частот имеет недостаточное быстродейст вие при перестройке с одной частот на другую. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем что в синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты, делитель часто ты с постоянным коэффициентом деления, фазовый детектор, фильтр нижних частот, первый ключ, управляемы генератор и делитель частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с первым входом различителя знака частотной оши ки, другим входом фазового детектор первым входом первого элемента И и первым входом устройства управления выход делителя частоты с постоянным коэффициентом деления соединен также с вторым входом, различителя знака частотной ошибки, первым входом второго элемента И и вторым входом устройства управления, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И и к управляющему входу второго ключа, второй выход устройства управления соединен с вт рым входом второго элемента И и с управляющим входом третьего ключа, к другому входу второго и третьего ключа подключены соответственно выходы первого и второго источника постоянного напряжения, при этом выходы второго и третьего ключей объединены и подключены к выходу фазового детектора, выход первого элемента И через первый элемент ИЛИ соединен с установочным входом делителя частоты с постоянным коэффициентом деления, выход второго элемента И через второй элемент ИЛИ подключен к установочному входу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ объединены с третьим входом различителя знака частотной ошибки и являются входом предварительной установки, первый и второй выходы различителя знака частотной Ошибки подключены соответственно через третий и четвертый элементы ИЛИ к первому и второму входам включения устройства управления, а к третьему выходу устройства управления подключен элемент задержки, введены последовательно соединенные пятый элемент ИЛИ, третий элемент И и трехстабильный триггер, а также четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, при этом первые входы четвертого и пятого элементов И подключены к выходу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а первые входы шестого и седьмого элементов И подключены к выходу делителя частоты с постоянным коэффициентом деления, первый выход трехстабильного триггера подключен к вторым входам четвертого элемента И, шестого элемента И и первого ключа, второй и третий входы трехстабильного триггера подключены к выходу соответственно четвертого и шестого элементов И, второй вход третьего элемента И подключен к выходу элемента задержки, первый и второй входы пятого элемента ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами различителя знака частотной ошибки,второй выход трехстабильного триггера соединен с третьим входом устройства управления и вторым входом пятого элемента И,выход которого подключен к другому входу третьего элемента ИЛИ,а третий выход трехстабильного триггера соединен с четвертым входом устройства управления и вторым входом седьмого элемента И, выход которого подключен к другому входу четвертого элемента ИЛИ. На чертеже изображена структурная электрическая схема синтезатора частот. Синтезатор частот содержит генератор 1 опорной частоты, делитель 2 частоты с постоянным коэффициентом деления, управляемый генератор 3, делитель 4 частоты с переменным коэффициентом деления, различитель 5 знака частотной .ошибки, фазовый детектор б, фильтр 7 нижних частот, первый ключ 8, первый элемент И 9, первый элемент ИЛИ 10, второй элемент И 11, второй элемент ИЛИ 12, второй ключ 13, третий ключ 14, пер вый источник 15 постоянного напряже ния, второй источник 16 постоянного напряжения, элемент 17 задержки, устройство 18 управления третий эле мент ИЛИ 19, четвертый элемент ИЛИ пятый элемент ИЛИ 21/ третий элемент И 22. трехстабильный триггер 2 четвертый элемент И 24, пятый элемент И 25, шестой элемент И 26, сед мой элемент И 27. В состав устройства 18 управлени входят управляющий трехстабильный триггер 28, восьмой элемент И 29, девятый элемент И 30, шестой элемен ИЛИ 31. В состав различителя 5 знака вхо дят различающий трехстабильный триг 32, деся-гый элемент И 33, одиннадцатый элемент И 34, двенадцатый элемент И 35, тринадцатый элемент И 36, седьмой элемент ИЛИ 37, и вос мой элемент ИЛИ 38. Синтезатор частот работает следу кицим образом. , Пусть при перестройке с одной ча тотах на другую начальная расстройка положительна {начальная расстройка это pc(i3HOCTb приведенных к входам фаэового детектора 6 частот опорног и синтезирующего сигналов при разом кнутом первом ключе 8, т.е. при нулевом напряжении на управляющем вхо де управляемого генератора 3, а -мгно венная расстройка отрицательна (мгно венная расстройка это разность приведенных к входам фазового детектора 6 частот опорного и синхронизируемого сигналов при замкнутом первом ключе 8, т.е. при наличии остаточного напряжения на выходе фильтра 7). К моменту перестройки синтезатор час тот находится в синхронизме, т.е. разрешающий потенциал на втором выходе .устройства 18 управления, а так же на третьем выходе трехстабильного триггера 23. Тхерестройка по частоте осуществля ется изменением коэффициента деления делителя 4 частоты. Одновременно на вход предварительной установки подается импульс, который поступает на третий вход разлнчителя 5 знака и через первый и второй элементы ИЛИ 10 и 12 на установочные входы делителей 2 и 4 частоты, т.е. производится сйнфазирование. Так как мгновенная расстройка отрицательна, частота управляемого генератора 3 выше частоты синхронизма, а следовательно, раньше появится импульс с выхода делителя 4 частоты. Этот импульс поступает на первый вход различителя 5 знака, на первые входы первого четвертого и пятого элементов И 9, 24 и 25. Одновременно появляется импульс на первом выходе различителя 5 знака который через пятый элемент ИЛИ 21 и третий элемент И 22 поступает на первый вход трехстабильного триггера 23, также импульс с первого выхода раэличителя 5 знака через третий элемент ИЛИ 19 поступает -на первый вход включения устройства 18 управления, где он приводит к появлению разрешающего потенциала на его первом выходе, который поступает на второй вход первого элемента И 9 и разрешает прохождение импульса с выхода делителя 4 частоты на установочный вход делителя 2 частоты для его синфазироваиия. Разрешающий потенциал с первого выхода устройства 18 управления - замыкает второй ключ 13, через который к входу фильтра 7 подключается первый источник 15 постоянного напряжения, напряжение на выходе фильтра 7 начнет уменьшаться, уменьшая частоту управляемого генеjiaTopa 3 и компенсируя мгновенную расстройку. Разрешающий потенциал на первом входе третьего элемента И 22 действует на протяжении всего выходного импульса различителя 5 знака, благодаря элементу 17 задержки, поэтому по заданному фронту выходного импульса различителя 5 знака трехстабильный триггер 23 устанавливается в положении, при котором на его первом выходе появляется разрешающий потенциал, который разомкнет контур регулирования q помощью первого ключа 8. Поскольку контур разомкнут, а начальная расстройка положительна следующий импульс появится на шине опорного сигнала. Этот импульс не .проходит через различитель 5 знака. Поскольку не нарушается очередность поступления импульсов на его первый и второй входы. Этот импульс также не проходит через седьмой элемент И 27, поскольку на втором его входе отсутствует разрешающий потенциал.. При этом не изменяется состояние устройства 18 управления. Установка в исходное состояние делителя 4 частоты запрещается, так как на первом входе второго элемента И 11 присутствует запрещающий потенциал с второго выхода устройства 18 управления. Импульс с выхода делителя 2 частоты проходит через шестой элемент И 26 на вход трехстабильного триггера 23 и по заднему фронту установит его в положение, при котором разрешакндий потенциал будет на его третьем выходе. В этот момент первый ключ 8 замкнет контур регулирования, и, поскольку напряжение на выходе фильтра 7 уменьшается, будет уменьшаться частота управляемого генератора 3, оставаясь выше частоты синхронизма . В течение всего времени уменьшения частоты управляемого генератора 3 импульсы с выхода делителя 4 часто ы проходят через различитель знака 5 и третий элемент ИЛИ 19 на первый вход включения устройства управления 18, т.е. подтверждает его состояние, что повышаетпомехоустойчивость. . Устройство управления 18 содержит например, управляющий трехстабильный триггер 28, первый, второй и третий выходы которого, являются соответственно первым, вторым-и третьим выходами устройства 18 управления, а первый и второй входы трехстабильного триггера 28 являются, соответственно первым и ВТО1Ж1М входами вклю чения. Кроме того, устройство управления содержит восьмой и девятый элемент И 29 и 30, а также.шестой элемент ИЛИ 31. При поступлении импульсов на первом или втором входах включения устройства управления 18 разрешающий потенциал возникает соответственно на первом или третьем его выходах, причем по времени возникновения разрешающий потенциал совпадает с первым фронтом импульса Так.как все выходы устройства 18 уп равления взаимодействуют, то разреш ющий потенциал может быть только на одном из выходов устройства 18 управления. Когда частота управляемого генера тора 3 станет несколько меньше частоты синхронизма, т.е. мгновенная расстройка станет положительной, пе риод следования импульсов на выходе делителя 4 частоты станет больше пе риода следования опорного сигнала, выходе делителя 2 частоты появится импульс, который пройдет через седь мой элемент И 27 и четвертый элемент ИЛИ 20 на второй вход включения устройства 18 управления и на его втором выходе появится разрешающий потенциал, который замыкает тр тий ключ 14 и подключает второй источник 16 постоянного напряжения к входу фильтра 7. Напряжение на выхо де фильтра 7 и, следовательно, частота управляемого генератора 3 начнут быстро увеличиваться. 1 . Таким образом, осуществляется ре версирован 1е релейного управления, поскольку, хотя мгновенная расстрой ка и уменьшилась по абсолютной величине , она изменила знак и при сло жившихся с учетом синфазирования де лителей 2 и 4 частоты фазовых соотношениях выхс5дное напряжение фазово гр детектора 6 с пилообразной харак теристикой должно было быть близким к минимальномуj в то время как для компенсации большой положительной начальной расстройки выходное напряжение фазового детектора 6 должно быть близким к максимальному. Разрешающий потенциал с второго выхода устройства 18 управления поступает на первый вход второго элемента И 11, где он разрешает синфазирование делителя 4 частоты импульсами с выхода делителя 2 частоты. Таким Образом, пока частота управляемого генератора 3 ниже частоты синхронизма, делитель 4 частоты будет синфазироваться импульсами опорной частоты с выхода делителя 2 частоты. При изменении знака делителя 4 частоты, который поступает на первый вход устройства 18 управления, на четвертом входе которого присутствует разрешающий потенциал с третьего выхода трехстабильного триггера 23 и устанавливается разрешающий потенциал на втором выходе устройства 1.8 управления. Третий ключ 14 размыкается и отключает второй источник 1-6 от входа фильтра 7, т.е. синтезатор частот переходит на линейный режим. Таким образом, обеспечиваются, бла-гоприятные для захвата начальные условия, т.е. мгновенная расстройка минимальна по абсолютной величине и отрицательна, начальная расстройка положительна и расстройка по фазе минимальна, так как производилось синфазирование. При нарушении режима синхронизма синтезатор частот работает полностью автоматически, т.е. появляется импульс на одном из входов разлкчителя 5 знака, включается устройство 18 управления для компенсации возникшей мгновенной расстройки и Дсшее синтезатор частот будет работать по вышеприведенной схеме. Различитель 5 знака содержит, на пример, различающий трехстабильный триггер 32, первый, второй и третий входы которого являются соответственно первым, вторым и третьим входами различителя 5 знака, а также дерятый и одиннадцатый элементы и 33, 34, двенадцатый и тринадцатый элементы И 35 и 36, а также седьмой и восьмой (элементы ИЛИ 37 и 38, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами различителя 5 знака. -При поступлении на третий вход различителя 5 знака импульса предварительной установки различитель 5 знака переходит в такое состояние, при IkoTopOM первый же импульс, поступивший на первый или второй его входы, пройдет, на его первый или второй выход. В дальнейшем на этих выходах импульсы появятся только тогда, когда соответственно на его первый или второй входы поступят подряд два или более импульсов. При поочередном по ступлении импульсов на указанные вхо ды импульсы на его выходах не появл ются. Формула изобретения Синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты, делитель частоты с постоянным коэффициентом деления, фазовый детектор, фильтр нижних частот, первый ключ, управляемый генератор и делитель частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с первым входом различителя знака частотной ошибки, другим входом фазового детектора, первый входом первого элемента И и первым входом устройства управления выход делителя частоты с постоянным коэффициентом деления соединен также с вторым входом разделителя знака частотной сшибки, первым входом второго элемента И и вторим входом устройства управления, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И и к управляющему входу второго ключа, второй выход устройства управления соединен с вто рым входом второго элемента И и с управляющим входом третьего ключа, к другому входу второго и третьего клю чей подключены соответственно выходы первого и второго источников постоянного наТ1ряжения, при этом выходы второго и третьего ключей объединены и подключены к выходу фазового детектора, выход первого элемента И через первый элемент ИЛИ сое диней с установочным входом делителя частоты с постоянным коэффициентом деления, выход второго элемента И через второй элемент ИЛИ подключен к установочному входу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, вторые входы первого и второго элементов Ш1И объединены с третьим входомразличителя знака частотной ошибки и являются входом предварительной установки, первый и второй выходы различителя знака частотной сшибки подключены соответственно через третий и четвертый элементы ИЛИ к первому и второму входам включения устройства управления, а к третьему выходу устройства управления подключён элемент задержки, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены последовательно соединенные пятый элемент ИЛИ, третий элемент И и трехстабильный триггер, а также четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, при этом первые входа четвертого и пятого элементов И подключены к выходу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а первые входы шестого и седьмого элементов И подключены к выходу делителя.частоты с постоянным коэффициентом деления, первый выход трехстабильного триггера подключен к вторим входам четвертого элемента И, шестого элемента И и первого ключа, второй и третий входы трехстабильного триггера подключены к выходу соответственно четвертого и шестого элементов И, второй вход третьего элемента И подключен к выходу элемента задержки, первый и второй входа пятого элемента ИЛИ соответственно соединены с первым и вторым выходами различителя знака частотной ошибки, второй выход трехстабильного триггера соединен с третьим входом устройства управления и вторым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к другому входу третьего элемента ИЛИ, а третий выход трехстабильного триггера соединен с четвертым входом устройства управления и вторым входом седьмого элемента И, выход которого подключен к другому входу четвертого элемента ИЛИ. Источники информации, принятые во внимание,при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 479215,.кл. Н 03 В 21/02 от 05,02.73, 2,Авторское свидетельство СССР № 555534, кл. Н 03 L 7/18 от 01.02-.74 (прототип). ZZHZZ т Е

Ы о

ro

Л «7

7ПН I