Синтезатор частот



Синтезатор частот

 


Владельцы патента RU 2523188:

Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники, радиолокации и связи. Достигаемый технический результат - повышение частотного разрешения и спектральной чистоты выходного сигнала. Синтезатор частот содержит опорный генератор, выход которого соединен с входом умножителя частоты высокой кратности, выход которого соединен с входом дополнительного умножителя частоты и с первым входом преобразователя частоты, выход дополнительного умножителя частоты соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с опорным входом частотно-фазового детектора, выход преобразователя частоты соединен с входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с другим входом частотно-фазового детектора, выход которого соединен с фильтром сигнала ошибок, выход которого соединен с входом управляемого генератора, второй вход преобразователя частоты соединен с выходом управляемого генератора, при этом частоты управляемого генератора и опорного генератора связаны заданным соотношением. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области измерительной техники, радиолокации и связи.

Предшествующий уровень техники

Известен синтезатор частот с цифровой ФАПЧ (Chenakin A. Frequency Synthesizers: Concept to Product 2011 г., 152 с.), который включает в себя частотно-фазовый детектор, делитель частоты с дробным переменным коэффициентом деления в N раз, фильтр сигнала управления и управляемый генератор.

Недостатками данной схемы являются высокий уровень шумов, обусловленный ЧФД, и низкое частотное разрешение из-за небольших значений K до 25, реализуемых в микросхемах и дающих разрешение около 3-6 Гц при минимальном уровне фазовых шумов.

Известен однопетлевой синтезатор с преобразованием частоты в обратной связи (Chenakin A. A compact, agile, low-phase-noise frequency source with AM, FM and pulse modulation capabilities, 2009 г., 2 с.), который улучшает спектральную чистоту выходного сигнала и частотное разрешение заменой делителя частоты на преобразователь частоты и введением умножителя частоты и цифрового вычислительного синтезатора, обладающего наилучшим на сегодняшний день частотным разрешением.

Недостатками данного решения являются существенное энергопотребление и большие габариты устройств.

Сущность изобретения

Основная техническая задача данного изобретения состоит в создании синтезатора частот с низким энергопотреблением.

Основным техническим результатом предлагаемого решения является повышение частотного разрешения и спектральной чистоты выходного сигнала и уменьшение габаритов устройства.

Основной технический результат достигается тем, что в синтезаторе частот, включающем опорный генератор, выход которого соединен с умножителем частоты, преобразователь частоты, делитель частоты, выход которого соединен с входом частотно-фазового детектора, выход которого соединен с входом фильтра сигнала ошибки, выход которого соединен с входом управляемого генератора, согласно предложенному решению выход умножителя частоты соединен с входом дополнительного умножителя частоты, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с опорным входом частотно-фазового детектора, причем частоты управляемого генератора и опорного генератора связаны соотношением

F У Г = N K R F О Г ( 1 ± 1 M ) ;

где

N - переменный коэффициент деления делителя частоты;

Fуг - частота управляемого генератора;

M - коэффициент умножения умножителя частоты;

Fог - частота опорного генератора;

K - коэффициент умножения частоты дополнительного умножителя частоты;

R - коэффициент деления делителя частоты.

Целесообразно делитель частоты и частотно-фазовый детектор выполнять в виде единой интегральной схемы.

Краткое описание чертежей

На рисунке представлена блок-схема синтезатора частот.

Синтезатор частот состоит из опорного генератора 1, выход которого соединен с входом умножителя частоты высокой кратности 2, выход которого соединен с входом дополнительного умножителя частоты 3 и с первым входом преобразователя частоты 4. Выход дополнительного умножителя частоты 3 соединен с входом делителя частоты 5, выход которого соединен с опорным входом частотно-фазового детектора 6. Выход преобразователя частоты 4 соединен с входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления 7, выход которого соединен с другим входом частотно-фазового детектора 6. Выход частотно-фазового детектора 6 соединен с фильтром сигнала ошибок 8, выход которого соединен с входом управляемого генератора 9. Второй вход преобразователя частоты 4 соединен с выходом управляемого генератора 9. Делители частоты 5, 7 и частотно-фазовый детектор 6 выполнены в виде единой интегральной схемы.

Осуществление изобретения

Сигнал с выхода умножителя частоты 2 разделяется по мощности и поступает на вход дополнительного умножителя частоты 3 и на вход преобразователя частоты 4. Выходной сигнал умножителя частоты 3 поступает на вход делителя частоты 5 с дробным переменным коэффициентом деления, определяемым по формуле

N = I N T + F R A C M O D

Где

N - значение коэффициента деления делителя частоты;

INT - программируемая целая часть коэффициента деления N;

FRAC и MOD - программируемые числа, определяющие дробную часть коэффициента деления N.

Выходной сигнал делителя частоты 5 поступает на опорный вход частотно-фазового детектора 6. На второй вход преобразователя частоты 4 поступает сигнал управляемого генератора 9. С выхода преобразователя частоты снимается сигнал разностной частоты и поступает на вход делителя частоты с переменным коэффициентом деления 7, выходной сигнал которого поступает на второй вход частотно-фазового детектора 6. Частотно-фазовый детектор вырабатывает сигнал ошибки, пропорциональный фазовому рассогласованию между сигналами на его входах. Этот сигнал после фильтрации фильтром сигнала ошибки 8 поступает на вход управления частотой управляемого генератора 9. Частоты управляемого генератора 9 и опорного генератора 1 связаны соотношением

F У Г = N K R F О Г ( 1 ± 1 M )

при этом частотное разрешение равно

Δ F У Г = N K R F О Г M O D M

При режиме работы частотно-фазового детектора 5 M K N 1 , R N , что позволяет улучшить частотное разрешение в N R раз по сравнению с синтезатором с делителем частоты с дробным переменным коэффициентом деления частоты в обратной связи.

1. Синтезатор частот, включающий опорный генератор, выход которого соединен с умножителем частоты, преобразователь частоты, делитель частоты, выход которого соединен с входом частотно-фазового детектора, выход которого соединен с входом фильтра сигнала ошибки, выход которого соединен с входом управляемого генератора, отличающийся тем, что выход умножителя частоты соединен с входом дополнительного умножителя частоты, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с опорным входом частотно-фазового детектора, причем частоты управляемого генератора и опорного генератора связаны соотношением

где:
N - переменный коэффициент деления делителя частоты;
Fуг - частота управляемого генератора;
M - коэффициент умножения умножителя частоты;
Fог - частота опорного генератора;
K - коэффициент умножения частоты дополнительного умножителя частоты;
R - коэффициент деления делителя частоты.
2 Синтезатор частот по п.1, отличающийся тем, что делитель частоты и частотно-фазовый детектор выполнены в виде единой интегральной схемы.



 

Похожие патенты:

Синтезатор частот с коммутируемыми трактами приведения частоты относится к радиотехнике и может быть использован для формирования сетки стабильных частот с равномерным шагом в приемных устройствах с повышенной помехозащищенностью, а также в приемопередающих устройствах с быстрой перестройкой рабочих частот.

Изобретение относится к электронике, в частности к цифровым синтезаторам прямого синтеза. Достигаемый технический результат - снижение уровня побочных дискретных составляющих выходного сигнала.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в радиоприемных и радиопередающих устройствах для преобразования частот, модуляции и формирования радиосигналов.

Изобретение относится к области связи и может использоваться для управления точными источниками частоты в сотовых телефонах или других устройствах связи. .

Изобретение относится к технике связи, а именно к радиотехническому оборудованию, и может быть использовано в системах и средствах управления воздушным движением. .

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в приемных устройствах в качестве малогабаритного переключаемого по частоте гетеродина. .

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в цифровых вычислительных синтезаторах (ЦВС) многоуровневых сигналов. .

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при разработке источников сигнала СВЧ-диапазона. .

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для формирования сетки стабильных частот с равномерным шагом в приемных и передающих устройствах с малым временем перестройки в широком диапазоне рабочих частот.

Изобретение относится к микроволновой технике, к формирователям сверхширокополосных сигналов качающейся частоты. Достигаемый технический результат - увеличение скорости свипирования , расширения диапазона качания частот с выдачей сигнала, характеризующегося спектром высокой чистоты. Схема для генерирования сигнала качающейся частоты содержит источник эталонной частоты, первую цепь комбинирования частот со входом, подключенным к выходу источника эталонной частоты, которая работает в первом частотном диапазоне и выполнена с возможностью формирования на выходе сигнала качающейся частоты в первом частотном диапазоне, вторую цепь комбинирования частот со входом, подключенным к выходу источника эталонной частоты, которая работает во втором частотном диапазоне, отличающемся от первого частотного диапазона, и выполнена с возможностью формирования на выходе сигнала качающейся частоты во втором частотном диапазоне, многоуровневый переключатель со входом, подключенным к выходам первой и второй цепям комбинирования частот, и цепь управления, подключенную к первой и второй цепям комбинирования частот и многоуровневому переключателю. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к синтезаторам на основе петли фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Технический результат заключается в уменьшении уровня побочных дискретных составляющих выходного радиочастотного сигнала при одновременном снижении уровня фазовых шумов. Для получения радиочастотного сигнала получают сигнал частотой Fсинхр, тактируют этим сигналом первую микросхему прямого цифрового синтеза для получения опорного сигнала частотой Fdds1=α1Fсинхр. Сравнивают фазу и частоту опорного и синхронизируемого сигнала для выработки аналогового напряжения, пропорционального фазовому и/или частотному рассогласованию, фильтруют полученное напряжение по низкой частоте и подают это напряжение на генератор, управляемый напряжением, для получения на его выходе сигнала частотой Fвых. Ответвляют часть полученного сигнала в контур отрицательной обратной связи для его частотного преобразования с последующей подачей преобразованного сигнала на фазочастотный детектор в качестве синхронизируемого. Частотное преобразование осуществляют при помощи второй микросхемы прямого цифрового синтеза, тактируя ее сигналом частотой Fвых-DFсинхр, получаемым путем смешивания сигналов с частотами Fвых и DFсинхр с дальнейшим выделением разностной составляющей, для получения на ее выходе сигнала частотой Fdds2=α2(Fвых-DFсинхр), где D - коэффициент деления частоты для тактирования первой микросхемы прямого цифрового синтеза. При этом коэффициенты α1 и α2 выбирают, исходя из условия непопадания их в предварительно определенные «запрещенные» области значений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх