Синтезатор частот

 

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает расширение диапазона выходных сигналов при уменьшении уровня сигналов паразитных частот. Синтезатор содержит частотно-фазовый детектор 1, управля емый г-р 2, смеситель 3, делитель 4 с переменным коэф. деления (КД), коммутаторы 5 и 12, опорный г-р 6, г-р 7 гармоник, делители 8 и 9 с фиксированным КД, формирователь 10 кодовых сигналов, частотный дискриминатор 11, ключи 13-16, фильтры 17 и 18 нижних частот. Формирователь 10 содержит D-триггеры по числу входных разрядов кода (РК) и эл-т ИЛИ, эл-ты ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ по кол-ву выходных РК на 1-м выходе формирователя 10. Использование в синтезаторе как верхней , так и нижней настроек г-ра 2 относительно частоты г-ра 7 позволяет значительно расширить диапазон выходных сигналов и полностью исключить формирование ложных выходных частот. 2 ил. с 9 (Л 04/5/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5ц 4 Н 03 L 7/00 фЦ у л

Il3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4077057/24-09 (22) 22.04.86 (46) 15, 12.87. Бюл. У 46 (72) В.П.Гудзюк, А.И.Иванов и А.Г.Сорочан (53) 621.373 ° 43 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 640417, кл. Н 03 L 7/06, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N - 758528, кл. H 03 L 7/00, 1977. (54) СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает расширение диапазона выходных сигналов при уменьшении уровня сигналов паразитных частот. Синтезатор содержит частотно-фазовый детектор 1, управля емый r-p 2, смеситель 3, делитель 4 с переменным коэф. деления (КД), коммутаторы 5 и 12, опорный r-p 6, г-р 7 гармоник, делители 8 и 9 с фиксированным Кд, формирователь 10 кодовых сигналов, частотный дискриминатор 11, ключи 13-16, фильтры 17 и 18 нижних частот. Формирователь 10 содержит D-триггеры по числу входных разрядов кода (РК) и эл-т ИЛИ, эл-ты

ИСКЛ10ЧАК61ЕЕ ИЛИ по кол-ву выходных

РК на 1-м выходе формирователя 10.

Использование в синтезаторе как верхней, так и нижней настроек r-ра 2 относительно частоты г-ра 7 позволяет значительно расширить диапазон выходных сигналов и полностью исключить формирование ложных выходных частот.

2 ил.

9909

10 о — fo

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приецопередающих и контрольно-измерительных устройствах.

Целью изобретения является расширение диапазона выходных сигналов при уменьшении уровня сигналов паразитных частот.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема синтезатора частот; на фиг.2 — пример выполнения формирователя кодовых сигналов.

Синтезатор частот содержит частотно-фазовый детектор (ЧФД) 1, управляемый генератор 2, смеситель 3, делитель с переменным коэффйциентом деления (ДПКД) 4, первый коммутатор

5, опорный генератор 6, генератор 7 гармоник, первый делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) 8, второй ДФКД9, формирователь 10 кодовых сигналов, частотный дискриминатор 11, второй коммутатор 12, первый ключ 13, второй ключ 14, третий ключ 15, четвертый ключ 16, первый фильтр 17 нижних частот, второй фильтр 18 нижних частот. При этом формирователь 10 содержит D-триггеры 19-29 по числу входных разрядов кода и элемент

ИЛИ 30, элементы ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ

31-38 по количеству разрядов выходного кода на первом выходе формирователя 10.

Синтезатор частот работает следующим образом.

Выходной сигнал управляемого генератора 2 с частотой f. поступает

1 на первый вход смесителя 3. Сигнал опорного генератора 6 частоты f в импульсной форме поступает на вход генератора 7 гармоник, в котором формируется сетка опорных частот с крупным шагом. С выхода генератора 7 гармоник сигнал с частотой f =f К, где К вЂ” коэффициент умножения частоты в генераторе 7 гармоник, поступает на второй вход смесителя 3. С выхода смесителя 3 поступает сигнал промежуточной частоты f = f, — f

После деления по частоте в N раз в

ДПКД4 получаем сигнал частоты сравнения Й = 1 /N, который поступает на первый вход первого коммутатора 5 и на второй вход второго коммутато- . ра 12. На второй вход первого коммутатора 5 и на первый вход второго коммутатора 12 поступает при этом

45 сигнал опорного генератора f . На первый вход частотного дискриминатора 11 поступает сигнал с частотой

f = Г /М, где M — коэффициент деления первого ДФКД8, равный коэффициенту деления второго ДФКД9. На второй вход частотного дискриминатора 11 поступает сигнал Й = f 1/М. Набор частоты выходного сигнала выполняется при реализации функции т,е. набор частоты может производится как с верхней настройкой управляемого генератора (f, f, - К) относительно установленного значения частоты генератора гармоник 7, так и с нижней настройкой (f, f К) .

Набор частоты производится управляющим сигналом в виде двоичного кода частоты, поступающего на вход формирователя 10. В формирователе 10 код частоты выходного сигнала с -,омощью, например, D-триггеров 19 29, элементов ИЛИ 30 и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31-38 преобразуется в коды и уровни управляющих сигналов для ряда узлов синтезатора частот. С первого выхода формирователя 10 двоичный код коэффициента N поступает на управляющий вход ДПКД4, а с второго выхода он поступает на управляющий вход генератора 7 гармоник.

С третьего выхода формирователя

10 управляющий сигнал с логическим уровнем "0" или "1" поступает на управляющие входы первого и второго коммутаторов 5, 12 и на управляющий вход третьего ключа 15. С четвертого выхода формирователя 10 управляющий .сигнал, являясь инверсным по отношению к сигналу с третьего выхода, поступает на управляющий вход четвертого ключа 16.

Пусть f. > f . Для обеспечения этих Z условий работы на третьем выходе формирователя 10 присутствует сигнал "1", а на четвертом выходе — сигнал "0 .

Так как f )К, то на первом выходе частотного дискриминатора 11 обеспечивается уровень "1", а на втором выходе — соответственно уровень "011.

В соответствии с установленным уровнем сигнала на управляющем входе третьего ключа 15, равным "1", и независимо от уровня сигнала на его сигнальном входе сигнал с уровнем з 1359909

О с его выхода через первый фильтр

17 удерживает первый ключ 13 в замк- о нутом состоянии, а сигнал с выхода с первого коммутатора 5 поступает на . р второй вход ЧФД 1. н

В соответствии с установленным P

10 уровнем управляющего сигнала на управляющем входе четвертого ключа

16, равным "0", на его вьгходе устанавливается уровень сигнала в зависимости от уровня сигнала на втором выходе частотного дискриминатора 11, и при сигнале, равном "0", на его втором выходе на выходе четвертого ключа 16 будет уровень "0", которыи через второй фильтр 18 обеспечивает замкнутое состояние для второго ключа 14.

Сигнал с уровнем "1", поступающий с третьего выхода формирователя

1О на управляющие входы первого 5 и второго 12 коммутаторов 5, 12, устанавливает их в такое состояние, при котором импульсные сигналы с вторых входов первого и второго коммутаторов

5, 12 поступают на их выходы. При этом сигнал опорного генератора 6 с частотой f поступает на второй вход

ЧФД1, а сигнал ДПКД4 с частотой следования f поступает на первый вход

ЧФД1. При совпадении по частоте и фазе входных сигналов ЧФД1 íà его выходе уровень управляющего сигнала остается неизменным и частота управляющего генератора 1 будет соответствовать установленному значению.

При незначительных изменениях частоты управляемого генератора 2 f« под действием дестабилизирующих факторов „ (например, в сторону увеличения) изменяется (в сторону увеличения) промежуточная частота f и, следовательно, частота f с выхода ДПКД4. Так как частота f на первом входе ЧФД1 ста.ла выше частоты f., на втором входе

ЧФД1, то на его выходе управляющий сигнал получит положительное приращение,.по действиям которого частота Й« управляемого генератора 2 получает отрицательное приращение и возвращается к установленному значению.!

25 о

Перестройка частоты f управляемого генератора 2 мелким шагом производится изменением коэффициента деления N ДПКД4 посредством изменения младших разрядов кода на входе формирователя 10.

Перестройка частоты крупным шагом существляется при помощи изменения тарших разрядов кода на входе формиователя 10. При этом изменяется код омера гармоники, поступающего с втоого выхода формирователя 10 на управляющий вход генератора 7 гармоник.

Частота генератора 7 гармоник изменится с fz r«a f в случае изменения

z частоты на весь диапазон рабочих частот. Промежуточная частота «а выходе смесителя 3 изменится с f, перейдет нулевое значение и установится на f в области зеркальньгх настроек.

Одновременно скачкообразное изменение (повышение) частоты генератора

7 гармоник с f, íà f вызывает скачкообразное изменение (повышение)

1 частоты с f < íà f сигнала первого ДФКД8 на первом входе частотного

I дискриминатора 11. Частота сигнала f. станет превышать частоту сигнала f. на втором входе частотного дискриминатора 11, что вызывает изменение уровней сигнала на его выходах. Сигнал с уровнем "0" с первого выхода частотного дискриминатора 11 не изменяет состояние третьего ключа 15 и первый ключ 13 остается замкнутым.

Сигнал с уровнем 1 с второго выхода частотного дискриминатора 11 изменяет состояние четвертого ключа !6, сигнал с выхода которого размыкает второй ключ 14 (отключает первый вход ЧФД1 от выхода второго коммутатора 12). При этом сигнал с выхода ДПКД4 не поступает на первый вход ЧФДi и на этом входе устанавливается сигнал с уровнем "0". Так как частота f йа втором входе ЧФД1 превышает частоту сигнала на его первом входе, то на выходе ЧФД1 вырабатывается отрицательное приращение управляющего сигнала, которое перестраивает управляемый генератор 2 вверх по частоте. При достижении равенства — Х и соответственно и = Г и временном расхождении передних фронтов импульсов на первом и втором входах частотного дискриминатора 11, на его выходах появляются короткие импульсы. Во втором фильтре 18, выполненном, например, в виде RC-цепочки, производится интегрирование коротких импульсов и их уровень на выходе второго фильтра 18 незначителен, и при поступлении коротких импульсов не изменяется состояние второго клю20

5 135990 ча 14. После увеличения временного расхождения между передними фронтами импульсов на входах частотного дискриминатора 11 на выходе второго фильтра 18 сигнал достигает уровня

"0" с задержкой на (время задержки второго фильтра 18), после чего он изменит состояние второго ключа 14 на замкнутое. 10

В связи с тем, что частота f на втором входе ЧФД1 продолжает оставать ся выше частоты сигнала ДПКД4 на первом входе ЧФД1, изменение состояние второго ключа 14 не отразится на изменении уровня и направлении приращения управляющего сигнала и также не отразится на работе кольца автоподстройки. На выходе ЧФД1 будет продолжаться рост отрицательного приращения управляющего сигнала и продолжаться перестройка управляемого генератора 2 вверх по частоте. Когда частоты и фазы сигналов ДПКД4 и опорного генератора 6 станут равными меж- 25 ду собой, на выходе ЧФД1 приращение управляющего сигнала прекратится и в конце автоподстройки установится режим синхронизации, при котором частота f< управляемого генератора 2 соот- З0 ветствует значению, заданчому кодом на входе формирователя 10.

Задержку Г второго фильтра 18 целесообразно выбирать такой величины, чтобы за время задержки <. часто35 та f управляемого генератора 2 стала выше частоты Г генератора 7 гармоник, но не превысила устанавливаеМого значения f„ . В противном слуI чае избыточная настройка затем будет 40 отрабатываться основным кольцом автоподстройки, что приведет к увеличению времени настройки синтезатора частот.

Аналогичным образом может выпол- 45 няться работа в установившемся режиме автоподстройки и с нижней настройкой частоты управляемого генератора

2 относительно частоты генератора 7 гармоник (f., f. ), Для этого необходи- 50 мо изменить старший разряд двоичного: кода входного сигнала формирователя

10 на инверсный. При этом на первом выходе формирователя 10 код N коэффициента деления ДПКД4 изменится на инверсный, а код коэффициента умножения К генератора 7 гармоник остается без изменения. На третьем и четвертом выходах формирователя 10 уро9 8 вень сигналов изменится на инверсный.

В соответствии с этим частота f, управляемого генератора 2 должна занять нижнее значение относительно частоты генератора 7 гармоник. Инвертиро< . вать код управляющего сигнала ДПКД4 необходимо для сохранения направления перестройки частоты.

Поступающий с третьего выхода фор= мирователя 10 сигнал с уровнем "0" устанавливает первый 5 и второй 12 коммутаторы в состояние, при котором входные импульсные сигналы передаются с первого входа на выход. Этот же сигнал с уровнем "0 поступает на управляющий вход третьего ключа 15.

С четвертого выхода формирователя 10 сигнал с уровнем "1" обеспечивает на выходе четвертого ключа 16 уровень

"0 независимо от уровня сигнала на его сигнальном входе. На начало пе-; рестройки частота f имеет верхнюю настройку относительно частоты f. u соответственно f »f . В соответствии с этим на первом выходе частотного дискриминатора 11 сохраняется сигнал с уровнем " 1", а на втором — уровень

"0 . При этом на выходе третьего ключа 15 устанавливается уровень "1", которым размыкается первый ключ 13, а второй ключ 14 остается в замкнутом состоянии. При этом сигнал опорного генератора 6 с частотой f чео рез второй коммутатор 12 поступает на первый вход ЧФД1. На второй вход

ЧФД1 поступает с выхода первого ключа 13 сигнал "0". Частота f на первом входе ЧФД1 превышает частоту сигнала на его втором входе и на выходе .

ЧФД1 появляется положительное приращение управляющего сигнала, которое перестраивает управляемый генератор 2 вниз по частоте. Когда f< станет ниже fz и соответственно f станет ниже f <, на первом выходе частотного дискриминатора 11 установится уровень "0" à íà его втором выходе уровень "1". Этот сигнал с уровнем

"0" через первый фильтр 17 с задерж- . кой на < поступает на управляющий вход первого ключа 13 и переводит его в замкнутое состояние для передачи сигнала с частотой f с выхода перФ вого коммутатора 5 и на второи вход

ЧФД1. В этот момент частота f íà первом входе ЧФД1 еще превышает частоту сигнала f на его втором входе, поэтому на выходе ЧФД1 состояние не

7 1З изменится и будет продолжаться рост положительного приращения управляющего сигнала, обеспечивающего;-ерестройку управляемого генератора 2 вниз по частоте. Снижение часто ы f< будет продолжаться до момента совпадения частот и фаз сигналов ДПЦ 4 и.опорного генератора 6. После этого на выходе ЧФД1 приращение управляющего напряжения. прекращается и в кольце автоподстройки устанавливается состояние синхронизма, а частота управляемого генератора 2 получает новое установившееся значение.

Использование в синтезаторе частот как верхней, так и нижней настроек управляемого генератора 2 Относительно частоты генератора 7 гармо.— ник позволяет значительно расширить диапазон выходных сигналов и полностью исключить формирование ложных выходных частот.

Формула и з обретения

Синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, генератор гармоник, смеситель, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и первый коммутатор, последовательно соединенные частотно-фазовый детектор и управляемый генератор, выход которого подключен к второму входу смесителя, выход генератора гармоник соединен также с входом первого делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления, выход которого подключен к первому входу частотного дискриминатора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона выхоцных сигналов при уменьшении уровня сигналов паразитных частот, 59909 введены второй делитель част»гы с фиксированным коэффициентом деления, первый ключ, формирователь кодовых сигналов, последовательно соединенные

5 второй коммутатор и второй ключ, последовательно соединенные третий ключ и первый фильтр нижних час гот, п»следовательно соединенные четвертый

10 ключ и втОрОй фильтp ню ки:(ч ..Г»т выход которого подключен к yI:ðàâëÿющему входу второго ключа, выход которого соединен с первым входом частотно-фазового детектора, выход первого фильтра нижних частот подключен к.управляющему входу первого ключа, сигнальный вход и выход которого соедикены соответственно с выходом первого коммутатора и с вторым входом

IBcToTHo ôÿýoÂÎÃo детектОра, первый вход первого коммутатора Объединен с

BTopbM входом второго коммутатора, второй вход первого ком.:утатора объединен с первым входом второго коммутатора и соединен с выходом опорного генератора, вход и выход второго делителя частоты с фиксированным коэффи- циентом деления соединены соответственно с выходом управляемого генератора и

30 вторым входом частотного ™искримина i тора, первый и второй вых»ды которого подключены соответственно к входам третьего четвертого ключей, первый и второй выходы формирователя кодовых сигналов подключены соответственно к

З управляющим входам делителя частоты с переменным коэффициентом деления и генератора гармоник, управляющий вход первого коммутатора объединен с управляющими входами второго коммутатора и

40 третьего ключа и подключен к третьему выходу формирователя кодовых сигналов, четвертый выход которого соединен с управляющим входом четвертого ключа.

1359909

Составитель 10.Ковалев

Техред И.Попович

Корректор M.Ïoæo

Редактор M.Êåëåìåø

Заказ 6164/56 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4