Частотно-модулированный кварцевый генератор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистических

Республик

< 964963 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (S i ) M. Кл. (22) Заявлено 23.04.81 (21) 3283122/18-09

Н 03 В 5/32 с присоединением заявки РЙ

Гааударственный квинтет

СССР па делам изобретений н открытий (28) П риоритет

Опубликовано 07,10.82 Бюллетень М 37 (53) УДК 621З73. .5 (088.8)

Дата опубликования описания 07.10.82 (72) Авторы изобретения. Солодо 4 ЫМф У11 ..;

1 пАТЕН 1 1п . . Ь, TPA" тт и ;.у, и 6 1И . 1 и:

В. Я. Баржин, А. А. Зеленский,. О. А. Мещеряков, В и В. Г. Удачин (71) Заявитель (54) ЧАСТОТНΠ— МОДУЛИРОВАННЫЙ КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах диапазон ной стабилизации частоты.

Известен частотно-модулированный кварцевый генератор, содержащий усилитель на транзисторе, между коллектором и эмиттером и между базой и эмиттером которого, включены фаэирую цие конденсаторы, а в цепь эмиттера включен нагрузочный LC-контур, между шинами источников питания и смещения включены последовательно соединенные первый варикац, первый резистор, второй резистор и второй варикап, первый кварцевый резонатор. один электрод которого подключен к месту соединения первого варикапа и первого резистора, второй кварцевый резонатор, один электрод которого подключен к месту соединения второго резистора и второго варикапа, при этом другис электроды кварцевых резонаторов объединены, а место соединения резисторов является входом управляющего сигнала (1); .Однако это устройство имеет недостаточно большой диапазон перестройки частоты и, невысокую стабильность частоты генерируе мых колебаний.

Цель изобретения — увеличение диапазона перестройки и повышение стабильности частоты генерируемых колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в частотно-модулированный кварцевый генератор, содержащий усилитель на транзисторе, между коллектором и эмиттером и между базой и эмиттером которого включены

1О фаэирующие конденсаторы, а в цепь эмиттера включен нагрузочный LC-контур, между. шинами источников питания и смещения включены - последовательно соединенные пер-.

15 вый варикап, первый резистор, второй резистор и второй варикап, первый кварцевый резонатор, один электрод которого подключен к месту соединения первого варикапа и первого резистора, второй кварцевый резонатор, один электрод которого подключен к месту соединения второго резистора и второго варикапа, при этом другие электроды кварцевых .резонаторов объединены, а место соединения резисторов является вхо964963

1S дом управляющего сигнала, между точками соединения первого варикапа и первого резистора, а также второго варикапа и второго резистора введена первая катушка индуктивности, а объединенные электроды кварцевых резонаторов подключены к базе транзистора через дополнительно введенную вторую катушку индуктивности.

На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема; на фиг. 2 — эквивалентная схема колебательной системы частотномодулированного кварцевого генератора.

Частотно-модулированный кварцевый: гене-, ратор содержит усилитель на транзисторе 1, кварцевые резонаторы 2 и 3, варикапы 4 и

5, резисторы 6 и 7, фазирующие конденсаторы 8 и 9, катушки 10 и 11 индуктивности, нагрузочный LC-контур 12.

Устройство работает следующим образом.

В генераторе возбуждаются колебания некратных частот fq u fz близких к собственным резонансным частотам кварцевых резонаторов 2 и 3. Устойчивость асинхронного режима обеспечивается, во-первых, выбором соответствующих параметров кварцевых резонаторов 2 и 3 (полосы нормальных колебаний не должны перекрываться), во-вторых, выбором соответствующего режима транзистора 1 и, в-третьих, включением в эмиттерную цепь транзистора 1 последовательного нагрузочного LC-контура 12..

Поскольку на варикапы 4 и 5 поданы напряжения управления разной полярности, то .при изменении этого напряжения одна из частот поворачивается, а другая уменьшается..

Перестройка указанных частот осуществляется в окрестности резонансных промежутков кварцевых резонаторов 2 и 3. Выходной частотой генератора является частота

fy — 1, а следовательно, относительный диапазон перестройки разностной частоты fp оказывается в f, + f /f> раз больше относительного диапазона перестройки каждой из частот 1, или f Естественно, что чем выше суммарная частота f>+f и чем меньше разнос между частотами f, и f, тем больше относительный диапазон перестройки f > и при соответствующем выборе частот кварцевых .резонаторов 2 и 3 этот диапазон может достигать единиц и даже десятков процентов, при этом стабильность выходной частоты остается достаточно высокой, Это объясняется тем, что, во-первых, стабильность частот f, и f при перестройке в указанных пределах ухудшается незначитель° но, а во-вторых, однозначностью уходов частот f и f, под действием большинства дестабилизирующих факторов, поскольку частотозадающие цепи, образованные послсдова20

2S

3$

S0

$5 тельным соединением кварцевых резбнаторов 2(3) и варикапов 4(5), включены параллельно по высокой частоте и одинаково связаны с элементами активной части схемы генератора.

Значительное увеличение диапазона перестройки частоты за счет использования известного для одночастотных частотно-модулированных кварцевых генераторов способа включения последовательно с их кварцевыми резонаторами катушек индуктивностей, в частности катущки 10 индуктивности, приводит к увеличению управляющего сопротивления колебательной системы на частоте, определяемой этой индуктивностью, и уменьшению управляющего сопротивления на кварцованных частотах, что приводит к перескоку частоты на частоту параэитного колеба° ния, определяемого катушкой 10 индуктивности и резкому ухудшению ее стабильности.

Включение катушки 11 индуктивности между частотнозадающими цепями существенно ослабляет этот недостаток в силу того, что при выборе индуктивности катушки 11, обеспечивающей параллельный резонанс контура

С8 С8 с1р (фиг. 2) на частоте, близкой

81 8г. Р к частоте паразитного колебания, управляющее сопротивление колебательной системы на этой частоте значительно уменьшается и условия возбуждения паразитного колебания ухудшаются. Это позволяет еще увеличивать номинальное значение индуктивности катушки 10 и сопровождается индуктивным характером цепей на зажимах варикапов 4 и 5 обеих частотноэадающих цепей (так как частота паразитного колебания и, следовательно, частота настройки контура С8 08 Ы р, выше 1 частот кварцевых резонаторов 2 и 3), что в свою очередь приводит к возможности дальнейшего увеличения диапазона перестройки, при котбром сохраняется устойчивая генерация кварцованных колебаний, или к получению того же диапазона перестройки. частоты при использовании катушек 10 и

11 с меньшими индуктивностями и более широких зонах устойчивой работы генератора.

Реальные генераторы обеспечивают диапазоны перестройки частоты до 20% при частотах выходного колебания порядка 1 МГц.

Кроме этого, устройство-прототип имеет однозначные вариации частот кварцованных колебаний, обусловленные температурными вариациями емкостей варикапов 4 и 5 и частот кварцевых резонаторов 2 и 3, а также вариациями всех элементов активной части генератора, вызванными всеми существующими дестабилизирующими факторами.

Для этих вариаций осуществляется компенеа. ция нестабильности раэностной частоты вы964963 ходного колебания. Вариации емкостей варикапов 4 и 5, обусловленные их шумовыми напряжениями, независимы и в разности частот не компенсируются. В предлагаемом устройстве включение катушки 11 индуктив- 3 ности приводит к тому, что постоянному току и на низких частотах. где сосредоточена основная часть энергии шумовых напряжений варикапов 4 и 5, источники этих шумов оказываются включенными параллельно и представляют собой один общий источник шумового напряжения, что определяет однозначные вариации кварцованных частот и, следовательно, повышение стабильности разностной частоты выходного колебания, опреде 1$ ляемой этим дестабилизирующим фактором.

Включение катушек 10 и ll индуктивности приводит к увеличению диапазона перестройки и стабильности частоты выходного колебания. Кроме этого, в предлагаемом генераторе уменьшается возможность генерации паразитных колебаний и, следовательно, улучшается серийнопригодность и уменьшаются затраты на наладочные работы, что определяет экономический эффект при применении д предлагаемого устройства.

Фо р мула изобретен ия

Частотно-модулированный кварцевый генера- Зп тор, содержащий усилитель на транзисторе, между коллектором и эмиттером и между базой и эмиттером которого включены фаэирующие конденсаторы, а в цепь эмиттера включен нагрузочный LC-контур, между шинами источников питания и смещения включены последовательно соединенные первый варикап, первый резистор, второй .резистор и второй варикап, первый кварцевый резонатор, один электрод которого подключен к месту соединения первого варикапа и первого резистора, второй кварцевый резонатор, один электрод которого подключен к месту соединения второго резистора и второго варнкапа, при этом другие электроды кварцевых резснаторов объединены, а место соединения резисторов является входом управляющего сигнала, о т, л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью увеличения диапазона перестройки и повышения стабильности. частоты генерируемых колебаний, между точками соединения первого варикапа и первого резистора, а также второго варикапа и второго резистора введена первая катушка индуктивпости, а объединенные электроды кварцевых резонаторов подключены к-базе транзистора через дополнительно введенную вторую катушку индуктивности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l, Авторское свидетельство СССР Ъ 623246, кл. Н 03 В 5/32, 1976 (прототип).

964963

8Е0

Составитель А. Зайцева

Техред,E. Харитончнк Корректор А. Гриценко

Редактор А. Гулько

Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7687/45

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4