Термокомпенсированный кварцевый генератор

 

ТЕРМОКОМПЕНСИРОВАННЫЙ КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий двухмодовый кварцевьй автогенератор и последовательно соединенные смеситель, первый фильтр нижних частот, усилитель я блок термокомпенсации, выход которого подключен к входу управления частотой двухмодового кварцевого автогенератора, при этом выход сигнала основной моды и выход сигнала температурной моды двухмодового кварцевого автогенератора под- . ключены соответственно к первому и второму входам смесителя, выход сигнала основной моды двухмодового кварцевого автогенератора является выходом термокомпенсированного кварцевого генератора, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения спектральной чистоты выходного сигнала путемподавления сигнала температурной моды, введены: амплитудньй детектор и второй фильтр нижiних частот, выход которого подключен к входу управления усилением Двух- S модовогокварцевого автогенератора, :при этом амплитудный детектор включен между выходом усилителя и входом второго фильтра нижних частот.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,;„ЯК„,1145450

4(5!) Н 03 В 5/32

Р, 1

1 аж,».

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двтсн скоью свидятяльствм

М

ФФЮ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

re I1AM ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй

4 (21) 3663866/24-09 (22) 15. 11. 83 (46) 15.03.85. Бюл. ¹ 10 (72) В.Ф.Самойленко (71) Омский политехнический институт (53) 621.373.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР . № 623246, кл. Н 03 В 5/32, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР . № 357882, кл. Н 03 В 5/32, 1972 (прототип). (54)(57) TEPNOKONIIEHCHPOBAHHbN КВАРЦЕВКОЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий двухмодовый кварцевый автогенератор и последовательно соединенные смеситель .первый фильтр нижних частот, усилитель и блок термокомпенсации, выход которого подключен к входу управления частотой двухмодового кварцевого автогенератора, при этом выход сигнала основной моды и выход сигнала температурной моды двухмодового кварцевого автогенератора подключены соответственно к первому и второму входам смесителя, выход сигнала основной моды двухмодового кварцевого автогенератора является выходом термокомпенсированного кварцевого генератора, о т л и ч а юшийся тем, что, с- целью повышения спектральной чистоты выходного сигнала путем подавления сигнала температурной моды, введены: амплитудный детектор и второй фильтр нижних частот, выход которого подключен к входу управления усилением двух- 3 .модового кварцевого автогенератора, при этом амплитудный. детектор включен между выходом усилителя и входом второго фильтра нижних частот.

Изобретение относится к радиотехнике и может бить использовано для получения высокостабильных гармонических колебаний.

Известен двухчастотный кварцевый генератор, содержащий общую активную часть, выполненную на биполярном транзисторе по схеме емкостной трехточки с общим коллектором, и фильтр нижних частот, включенный между эмит-10 тером транзистора и общей шиной (11 .

Однако выходной сигнал двухчастотного кварцевого генератора имеет значительньй уровень комбинационных составляющих, что осложняет возмож- 15 ность его практического использования.

Наиболее близок к предложенному по технической сущности термокомпен сированный кварцевый генератор, со- .2О держащий двухмодовый кварцевый автогенератор и последовательно соединенные смеситель, первый фильтр нижних частот, усилитель и блок термокомпенсации, выход которого подключен к входу управления частотой двухмодового кварцевого автогенератора, при этом выход сигнала основной моды и выход сигнала температурной моды двухмодового кварцевого,автогенератора подключены, соответственно, к первому и второму входам смесителя, выход сигнала основной моды двухмодового кварцевого автогенератора является выходом термокомпенсирован35 ного кварцевого генератора (2j:, Недостатком данного термокомпенсированного кварцевого генератора является то, что в выходном сигнале, кроме сигнала с частотой основной моды, присутствует сигнал с частотой температурной моды, что обуславливает его "грязный" гармонический состав.

Цель изобретения — повышение спектральной чистоты выходного сигнала путем подавления сигнала температурной моды.

Для достижения поставленной цели в термокомненсированный кварцевый 50 генератор, содержащий двухмодовый кварцевый автогенератор и последова1 тельно соединенные смеситель, первый фильтр нижних частот, усилитель и блок термокомпенсации, выход которо- 55

ro подключен к входу управления частотой двухмодового кварцевого ав

:тогенератора, при этом выход сигна"

1145450 а ла основной моды и выХод сигнала. температурной моды двухмодового кварцевого автогенератора подключены соответственно к первому. и второму входам смесителя, выход сигнала основной моды двухмодового кварцевого автогенератора является выходом термокомпенсированного кварцевого генератора, введены амплитудный детектор и второй фильтр нижних частот, выход которого подключен к входу управления усилителем двухмодового кварцевого автогенератора, при этом амплитудный детектор включен между выходом усилителя,и входом второго фильтра нижних частот.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - вариант выполнения двухмодово-о кварцевого автогенератора, на фиг. 3 — вариант выполнения двухмодового кварцевого автогенератора и смесителя на одном транзисторе.

Термокомпенсированный кварцевый .генератор содержит двухмодовый кварцевый автогенератор 1, смеситель 2, первый фильтр 3 нижних частот, усилитель 4, блок 5 термокомпенсации, амплитудный детектор б и второй фильтр 7 нижних частот.

Генератор работает следующим об-. разом.

При выполнении необходимых условий самовозбуждения бигармонических колебаний в двухмодовом кварцевом автогенераторе 1 в результате их взаимодействия на нелинейности смесителя 2 появляются колебания комбинационных частот, из которых первый .фильтр 3 выделяет колебания разностной частоты. Амплитуда колебаний . разностной частоты . ри разомкнутой цепи обратной связи

P(01 О (о) z (о где (— коэффициент преобразования смесителя 2, 0 0 . — амплитуды автоколеба1(ь1 2(о) ний, поступающих на. вход смесителя 2.

В результате прохождения колеба- . ний разностной частоты по цепи обратной связи вырабатывается напряжение управления усилением двухмодового кварцевого автогенератора 1 °

При соответствующем фазировании этого напряжения увеличение амплитуды Up вызывает уменьшение напряжения управ114 ю Ц

Р(й- рР1/Кф scK/ i,ления, следовательно, уменьшение фактора регенерации двухмодового .кварцевого автогенератора 1. Уменьшение фактора регенерации, связанное с введением цени обратной связи, вызывает уменьшение амплитуды в первую очередь слабого колебания, т.е. имеющего меньший фактор регенерации.

Амплитуда сильного колебания при этом сохраняется примерно прежней. 19

Амплитуда раэностных колебаний при замкнутой петле обратной связи

P(51 P(01 1+1>< К К> Кф 5

15 где К - коэффициент усиления r усилителя 4;

К - коэффициент преобразования амплитудного детектора 6

"ф коэффициент передачи перво- 2б го фильтра 3 на частоте раэностных колебаний, Кф — коэффициент передачи второ го фильтра 7 на постоянном токе; 25

5 — - крутизна преобразования напряжения управления усилением двухмодового кварце-,, вого автогенератора 1 в амплитуду колебаний разностной частоты на выходе смесителя 2.

При Кф1 <у Кд Кф S)f1 т.е. Ор((< Ор,1 . Так как вследствие ассиметрии амплитуда сильного колебания 0 (U то иэ (1) оче1(ц 1(о) видно, что уменьшение амплитуды разностных колебаний достигнуто путем уменьшения амплитуды слабого колебания U>(>>. При значении Кф К К К 9g . ф1 у04 ф1, (100... 1000) соотношейие амплитуд сильного и слабого колебаний в спектре генерируемых колебаний достигает 40-60 дБ. Все комбинационные составляющие, обусловленные взаимодействием сильного и слабого колебаний на нелинейности двухмодового кварцевого автогенератора

4 ослаблены в еще большей степени. В результате спектральная чистота генерируемых колебаний повышается. Колебания разностной частоты, усиленные усилителем 4, несут информацию о температуре кварцевого резонатора, которая преобразуется в блоке 5 и. используется для подстройки частоты.

На фиг. 2 приведен вариант выполнения двухмодового кварцевого автогенератора 1 в виде системы связанных автогенераторов, в которых независимое ограничение амплитуд автоколебаний осуществляется раздельными нелинейиостями — диодами, шунтирующимн соответствующие колебагельные контуры.

Двухмодовый кварцевый автогене- . ратор 1 и смеситель 2 могут быть выполнены на одном транзисторе, .как показано на фиг. За, Б . В этом случает устойчивость асинхронных бигармонических колебаний обеспечивается за счет работы транзистора с

- углами отсечки менее 90 без захода в режим насьш(ения. су

Предлагаемый термокомпенсированный кварцевый генератор в сравнении с прототипом имеет более чистый спектральный сс став генерируемых колебаний. Например, при использоваО нии кварцевого резонатора среза xbE = 23 25 /34 02 с сопротивлением потерь по основной частоте 10 мГц, 7 Оми сопротивлением потерь по температурной моде т = 10920 кГц, г = 35 Ом при Kac K+ Kф Кфх=

1000 термокомпенсированный кварцевый генератор имеет подавление побочных колебаний в спектре генерируемых колебаний около 50-55 дБ, что на 45-50 дБ лучше, чем у прототипа.

Использование изобретения позволяет упростить систему фильтрации в опорных кварцевых генераторах с цифровой термокомпенсацией, что поз-, воляет повысить технологичность изделия, его надежность. Предложенное устройство полностью может быть выполнено в интегральном исполнении.

1 145450

K. 2 пл? Вих f

Составитель В.Рудай

Редактор Л.Пчелинская Техред Ж.Кастелевич Корректор. Е-Ро о

Заказ 1186/41 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4