Синтезатор частот

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение спектральной чистоты выходного сигнала путем подавления помех дробности. Синтезатор частот содержит делитель 1 частоты с переменным коэффициентом деления, фазовый детектор 2, фильтр 3 нижних частот, управляемый генератор 4, накапливающие сумматоры 5, блоки 6 по тактовой задержки, элемент 7 задержки, сумматоры 8 и 11 кодов, делитель 9 частоты с управляемым коэффициентом деления, умножители 10 и 12 кода и полосовой фильтр 13. Для обеспечения мелкого шага сетки частот делитель 9 частоты работает в режиме дробного деления опорной частоты. Возникающая при этом помеха дробности действует через фильтр 3 на управляемый генератор 4. В синтезаторе частот обеспечивается получение определенного закона модуляции дробных значений коэффициента деления для перераспределения помех по спектру частот сигнала на выходе делителя 9 частоты. 1 ил. S

ЛО, 1654969

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)5 Н 03 L 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4631312/09 (21) 04.01.89 (46) 07.06.91. Бюл. № 21 (75) В. И. Козлов, Г. Ф. Варфоломеев и H. Н. Калаянов (53) 621.373.42 (088.8) (56) Патент США № 4609881, кл. 331-1А, 02.09.86.

Заявка ЕПВ № 0125790, кл. Н 03 7/18, 21.!1.84. (54) СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к радиотехнике.

Цель изобретения — повышение спектральной чистоты выходного сигнала путем подавления помех дробности. Синтезатор частот содержит делитель 1 частоты с переменным коэффициентом деления, фазовый детектор 2, фильтр 3 нижних частот, управляемый генератор 4, накапливающие сумматоры 5, блоки 6 по тактовой задержки, элемент 7 задержки, сумматоры 8 и 1! кодов, делитель 9 частоты с управляемым коэффициентом деления, умножители 10 и 12 кода и полосовой фильтр 13. Для обеспечения мелкого шага сетки частот делитель 9 частоты работает в режиме дробного деления опорной частоты. Возникающая при этом помеха дробности действует через фильтр 3 на управляемый генератор 4. В синтез аторе частот обеспечивается получение определенного закона модуляции дробных значений коэффициента деления для перераспределения помех по спектру частот сигнала на выходе делителя 9 частоты. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, и может быть использовано в нриемопередающей и измерительной аппаратуре.

Целью изобретения является повышение спектральной чистоты выходного сигнала путем подавления помех дробности, На чертеже представлена структурная электрическая схема синтезатора частот.

Синтезатор частот содержит делитель 1

Частоты с переменным коэффициентом делеНия (ДПКД), фазовый детектор 2, фильтр 3 нижних частот, управляемый генератор 4, 1-й, 2-й, „,, (N+1) -й накапливающие сумматоры (НС) 5>, 5>, ..., Ь, +и, 1-й, 2-й, ..., N-й блоки потактовой задержки (БПЗ) 6i, |Iz, ..., 6u, элемент 7 задержки, первый сумма ор 8 кодов, делитель 9 частоты с управяемым коэффициентом деления, первый уможитель 10 кода, второй сумматор 11 коов, второй умножитель 12 кода, полосовой ильтр 13. ь Синтезатор частот работает следующим бразом.

ДПКД 1, фазовый детектор 2, фильтр 3, управляемый генератор 4 образуют петлю фазовой автоподстройки, синхронизируемую гармониками частоты fp, получаемой из опорной частоты f» с помощью делителя 9 частоты. Частота сигнала на выходе синтезатора частот равна f,=f N, где N — коэффициент деления ДПКД 1, управление которым адается через первый кодовый вход. При (постоянном значении М коэффициента деления делителя 9 частоты шаг сетки частот, получаемый на выходе синтезатора частот, равен Afq=f»/М.

Для обеспечения более мелкого, чем

5f»;, шага Л,„сетки частот делитель 9 часТоты работает в режиме дробного деления

Опорной частоты. Дробные разряды коэффи1 иента К делителя 9 частоты формируются помощью первого НС 5i. При его переполнении в делитель 9 частоты через первый сумматор 8 поступает команда на уменьшеНие коэффициента деления на единицу. Емкость первого НС 5 выбирается равной

b = mN+a, где т=Л(/hf соотношение между крупным А к и мелким Л „шагами сетки частот; а — число на втором кодовом входе с инте затора ч астот.

Число на первом кодовом входе первого

НС 5 равно am. Поэтому дробный коэффициент К делителя 9 частоты равен аМ аМ mNM

b mN+a mN+a

Учитывая установленные зависимости, нетрудно найти выражение для частоты на выходе синтезатора — f»=Afg М+Л/м ° а. (1)

Первый НС 5 тактируется импульсами частоты fp. Число аМ на его первом кодовом

1654969 входе образуется с помощью второго умножителя 12, на который поступает число а с второго кодового входа синтезатора частот.

Число b, управляющее емкостью первого

НС 5, формируется путем умножения пере5 менного числа N на первом кодовом входе на постоянное число т и последующего суммирования результата mN с числом а.

Для этого используются первый умножитель 10 и второй сумматор 11.

10 Поскольку дробный коэффициент деления К образуется в. результате чередования целочисленных коэффициентов М и М вЂ” 1, изменяется разность фаз импульсов, сравниваемых в фазовом детекторе 2. Возникающая при этом помеха дробности действует через фильтр 3 на управляемый генератор 4 и переносится в спектр сигнала синтезатора.

Остальные узлы синтезатора частот служат для получения определенного закона модуляции дробных значений коэффициента

20 деления К с целью такого перераспределения помех по спектру частот сигнала на выходе делителя 9 частоты, чтобы мощность низкочастотных составляющих в боковых полосах сигнала убывала за счет увеличения мощности высокочастотных со25 ставляющих. Последние эффективно подавляются полосовым фильтром 13, благодаря чему результирующее отношение сигнал— помеха на выходе синтезатора увеличивается.

Модуляция дробного коэффициента деления осуществляется следующим образом.

Переменный код ао(/), образующийся на выходе первого НС 5i, поступает на первый кодовый вход второго НС 5z, входящего в цепь последовательно включенных идентичных (N+1) НС 5i, 52, ..., 5(t+i) и также тактируемых импульсами частоты fp с выхода делителя 9 частоты. Кодовые входы управления емкостью (N+1) НС 5i, 5, Ь»+ц являются общими. Выходной код

a;(t) i-го НС 5; является входным кодом для

40 (i+1)-го НС 5 ;» 0. Всего на чертеже показано К=З НС 5ь 52, ..., Ь»+ц, но при необходимости их количество может быть увеличено.

При переполнении i-го НС 5 его импульс переполнения поступает в первый сумматор 8 и является командой на изменение коэффициента К. Каждый из (N+1) НС 5i, 52, ..., Ь»+ц генерирует серию изменений числа К, получаемую с помощью БПЗ

6i, 62, ..., бм импульса переполнения. Для

0 этого каждый из N БПЗ бь 62, ..., б импульса переполнения содержит i элементов 7 задержки, в качестве которых можно использовать D-триггеры.

Полярность и степень изменения коэффициента К зависят от точек подключения

55 входов первого сумматора 8 к элементам 7 задержки, которые тактируются теми же импульсами, что и (N+1) НС 50 52, ..., Ь»+ц.

Так, второй НС 52 при его переполнении обеспечивает уменьшение числа на единицу, 1654969

10

Формула изобретения

5 а затем после задержки импульса переполнения в первом БПЗ 6> на один такт — увеличение на ту же величину. Третий НС 5З генерирует серию изменений числа в виде последовательности — 1, +2, — 1; НС 54— серию — 1, +3, -3, +1. В каждом случае сумма членов в последовательности равна нулю, так что- среднее значение числа К под действием импульсов переполнения N НС

5, ..., Ьм+ > не меняется (остается равным

К=М вЂ” а/Ь). Закономерности расположения членов в последовательностях находятся в соответствии с треугольником Паскаля.

За счет используемого принципа модуляции дробных коэффициентов деления помеха дробности на выходе делителя 9 частоты в полосе отстроек, например Ф-! Я от частоты jo, уменьшается на 120 дБ и более. Помеха за указанной полосой эффективно подавляется узкополосным полосовым фильтром 13, на вход фазового детектора 2 приходит спектрально чистый сигнал, и на выходе синтезатора частот помехи дробности сводятся до исчезающе малой величины. Основанием для этого служит тот факт, что полосовой фильтр 13 является сугубо линейной системой и его воэможности по фильтрации помех практически ничем не ограничены.

Пример. Использование данного технического решения применительно к реализации синтезатора частот с типичными характеристиками: диапазон частот f,=70—

100 МГц, шаг сетки частот Ь/ — — 100 Гц, опорная частота f = 10 МГц.

Выберем крупный шаг сетки частот равным Afg = 100 кГц, т. е. m=hfg/Лf =

= 1000; M= f /Afx = 100. Выражение (1) для частоты сигнала синтезатора принимает вид

Q =N 100 кГц+ а 100 Гц, откуда следует, что диапазоны изменения числовых значений кодов N и а, управляющих частотой синтезатора частот, равны

N = 700...999; а = 0...999. Диапазон изменения переменной емкости (N+1) НС 5ь

5ь 5з

b = mN+a = 700. 10 ... 999999, а числа на первом кодовом входе НС 5> аМ = 0...99900 через 100 единиц.

НС 5>, 5, 5з должны, таким образом, содержать по 20 двоичных разрядов.

Диапазон изменения частоты fo на выходе делителя 9 частоты равен

Q f = fR (1 / Км и н — 1 / Км а кс ), Где К ин и К акс — соответственно MHHHMBJlbное и максимальное значения дробного коэффициента деления, получаемые при соответствующих крайних значениях (йМ)макс = 99900; Ь ин =700 10 и (аМ)мин=

=0, Ьмакс =999999. . Вычисления дают результат

Af = 100150 — 100000 = 150 Гц, что в процентном выражении составляет

У . 100оо 0 15о

6

Вычисленную полосу пропускания может обеспечить кварцевый фильтр, который эффективно подавляет помехи вне полосы пропускания. При количестве дополнительных

НС, равном К=4 помехи дробности в полосе фильтра 3 находятся значительно ниже уровня минус 160 дБ. Умножаясь в петле фазовой автоподстройки не более чем в Ммакс= 10, помеха пройдет на выход синтезатора частот с уровнем, не превышающим 160 — 60 =

= минус 100 дБ.

Синтезатор частот, содержащий соединенные в кольцо управляемый генератор, выход которого является выходом синтезатора частот, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, фазовый детектор и фильтр нижних частот, 1-й, 2-й, ..., (N+1)-й последовательно соединенные накапливающие сумматоры, вторые кодовые входы которых объединены, первый сумматор кодов, 1-й, 2-й, ..., N-й блоки потактовой задержки, вход 1-го, 2-го, ..., N-го блоков потактовой задержки соединены с выходом переполнения соответственно 2-ro, З-го, ..., (N+1) -го накапливающих сумматоров, выходы переполнения 1-го, 2-ro, (N+1)-го накапливающих сумматоров подключены к соответствующим входам первого сумматора кодов, 1-й, 2-й, ..., N-й блоки потактовой задержки выполнены в виде соответственно одного, двух, ..., N элементов задержки, которые включены последовательно, выход каждого из элементов задержки в 1-м, 2-м, ..., N-м блоках потактовой задержки соединены с соответствующи ми входами первого сумматора кодов, тактовые входы каждого из элементов задержки в 1-м, 2-м, ..., N-м блоках потактовой задержки объединены с тактовыми входами

1-го, 2-ro, ..., (N+1)-го накапливающих сумматоров, кодовый вход делителя частоты с переменным коэффициентом деления является первым кодовым входом синтезатора частот, отличающийся тем, что, с целью повышения спектральной чистоты выходного сигнала путем подавления помех дробности, введены последовательно соединенные первый умножитель кода и второй сумматор кодов, второй умножитель кода, последовательно соединенные делитель частоты с управляемым коэффициентом деления и полосовой фильтр, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, выход и кодовый вход делителя частоты с управляемым коэффициентом деления соединены соответственно с тактовыми входами каждого из элементов задержки в каждом из блоков потактовой задержки и с выходом первого сумматора кодов, вход второго умножителя кода объединен с вторым входом второго сумматора кодов и является вторым кодовым входом синтезатора частоты, 1654969

Составитель Ю. Ковалев

Редактор Л. Гратнлло Техред А. Кравчук Корректор Л. Патай

Заказ 1959 Тираж 461 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 вход первого умножителя кода подключен к кодовому входу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход второго сумматора кодов соединен с первым кодовым входом первого накапливающего,8 сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго умножител я кода, а сигнальный вход делителя частоты с управляемым коэффициентом деления является опорным входом синтезатора частот.