Синтезатор частот

(54 СИНТЕЗАТОР ЧАСТО ьРь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к радиотехнике и м.б. использовано в радиосвязи. Цель изобретения - повышение спектральной чистоты выходныхсигналов. Синтезатор частот содержитфазовращатель (Ф) 1, фазовые детекторы (ФД) 2-4, инвертирующий у-ль 5,дешифратор 6, параллельный сумматор(ПС) 7, фильтр 8 нижних частот,управляемый аттенюатор 9, г-р опорнойчастоты 10, счетчик 11, интегратор22 со сбросом. Поставленная цельдостигается введением новых элементов: умножителя 12 частоты, трехмультиплексоров 14, 15, 16, двух инверторов 17, 18, И блоков интегрирования 19-1911, линии задержки 21, двухФД 23 13, фильтра 24 нижних частот идвух ПС 25, 20. Для снижения уровняпаразитных составляющих спектрапараметры управляющего сигнала Фстабилизируются тремя следящими системами, которые обеспечивают установление начальной рабочей точки на х-кеФ 1; установление размаха управляющего напряжения, соотв. набегу фазыР на 2 Г, а также форму управляющего напряжения, компенсируя нелинейность Ф 1. 4 ил, 1478284Р = Р +ЮЫХ ВХЗнак "+" соответствует положительной производной приращения фазы сигнала на выходе фазовращателя 1, а знак "-" отрицательной1.Если набег фазы в Фазовращателе 1 сигнала Р д не равен 2 п и форма управляющего напряжения не компенсирует нелинейность Фазовращателя 1, то в сигнале Рзых присутствует паразитная фазовая модуляция, что 50 Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиосвязи.Цель изобретения - повышение спек 5 тральной чистоты выходных сигналов,На Фиг.1 приведена структурная электрическая схема синтезатора частот; на фиг,2 - 4 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. 1 ОСинтезатор частот (фиг.1) содержит фазовращатель 1; первый, второй и третий фазовые детекторы 2, 3 и 4, инвертирующий усилитель 5, дешифратор 6, первый параллельный сумматор 7, 15 первый Фильтр 8 нижних частот, управляемый аттенюатор 9, генератор 10 опорной частоты; счетчик 11, умножитель 12 частоты, пятый фазовый детектор 13, первый, второй и третий муль типлексоры 14, 15 и 16, первый и второй инверторы 17 и 18, первый, второй ,Б й блоки 19 19219 интегрирования, третий параллельный сумматор 20, линию 21 эадерж ки, интегратор 22 со сбросом, четвертый Фазовый детектор 23, второй фильтр 24 нижних частот, второй параллельный сумматор 25.Синтезатор работает следующим 30 образом.На вход фаэовращателяподается гармонический сигнал с частотой Р, а на его управляющий вход - комплексный сигнал управления в виде постоян ного напряжения, при помощи которого осуществляется выбор начальной рабочей точки на характеристике управления фазовращателем, и линейно-ломанное напряжение с частотой Й. Размах 40 линейно-ломанного напряжения соответствует смещению Фазы Г на 2 й изхначальной рабочей точки на характеристике фазовращателя 1, что обеспечивает смещение частоты Гна + . 45 на выходе синтезатора частоты приводит к появлению в спектре выходного сигнала составляющих с частотамиГ + Кй(К = 1, 2, ,)Для снижения уровня паразитныхсоставляющих спектра параметры управляющего сигнала фазовращателя 1 стабилизируются тремя следящими системами, которые обеспечивают установлениеначальной рабочей точки на характеристике фазовращателя 1 установление размаха управляющего напряжения, соответствующее набегу фазы Г на 2 ГВХ Уа также Форму управляющего напряжения,компенсируя нелинейность Фазовращателя,На выходе первого фазового детектора 2 выделяется разность фаз навходе и выходе Фаэовращателя 1. Нафиг.3 показаны эпюры напряжения навыходе первого фазового детектора 2,когда приращение Фазы на выходе фазовращателя 1 меньше 2 и (фиг,За),равное 2(фиг.Зб), более 2;(фиг.Зв) . Когда приращение фазыравно 2 й (фиг.Зб), на выходе первого Фазового детектора 2 присутствует гармонический сигнал с частотойи периодом Т = 1/Г. Установлениеразмаха управляющего напряжения, соответствующее приращению фазы на 27осуществляется системой регулированиясостоящей иэ второго и третьего фазовых детекторов 3 и 4, инвертирующего усилителя 5, первого параллельного сумматора 7 и первого фильтра 8нижних частот.Во втором фазовом детекторе 3измеряется разность фаз между сигналом с выхода первого фазового детектора 2 (фиг.4 г) и опорного сигнала спервого выхода дешифратора 6 (фиг,4 б),а в третьем Фазовом детектореразность фаэ между инверсией сигнала первого фазового детектора 2(фиг,4 д) и опорным сигналом с второго выхода дешифратора 6 (фиг.4 в),сдвинутого относительно опорногосигнала второго Фазового детектора 3Тна в . Для приращения фазы Р , раво 2ного 2, разности фаз, измеряемыево втором и третьем Фазовых детекторах 3 и 4 равны, также равны напряжения на выходах фазовых детекторов3 и 4. Эти напряжения складываются впервом параллельном сумматоре 7 с147 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нулей входного сигнала прь коэффициенте умножения частоты К равно 2 К.Измеренное в пятом Фазовом детекторе13 фазовое рассогласование, соответствующее нечетным номерам импульсовгенератора 1 О опорной частоты, является лишним. Эти измерения исключаются при помощи первого мультиплексора 14, на вход разрешения которогоподается через инвертор 17 сигналс первого выхода счетчика 11 (фиг.4 з),который разрывает выход пятого Фазового детектора 3 с блоками 199 19 ц интегрирования на времядействия ложного напряжения на выходепятого Фазового детектора 13Напряжение, соответствующее рассогласованиюположения нулей измеряемого сигнала и четных импульсов генератора 10 опорной частоты с выходапятдго фазового детектора 13 черезпервый мультиплексор 14 поступает навход соответствующего блока 19 9,19 н интегрирования, на которомнакапливается напряжение, пропорциональное фазовой ошибке модуляции насоответствующем интервале между двумясоседними четными импульсами генератора 10 опорной частоты.При прохождении сигнала черезнуль (фиг,4 в) с положительной производной напряжение ошибки поступаетна группу блоков 19 19 з,1911, интегрирования, подключенных квходам второго мультиплексора 15, адля сигнала с отрицательной производной - на вторую группу блоков 19,194.19интегрирования, подключенных к входам третьего мультиплексора 16. При помощи кода, поступающего со счетчика 1, на адресныевходы второго и третьего мультиплексоров 15 и 16, выходы блоков 1919, , 19 интегрирования последоввательно подключаются к входам треть -его параллельного сумматора 20, гдесуммируются с разными знаками. Второй и третий мультиплексоры 15 и 16подключаются поочередно к третьемупараллельному сумматору 20. Для этого входы разрешения второго и третьего мультиплексоров 15 и 16. соответственно через инвертор 18 и непосредственно соединены с вторым выходомсчетчика 11 (фиг.4 и).Таким образом, на выходе третьегопараллельного сумматора 20 формируется ступенчатое напряжение (фиг,4 к),8284 6 характеризующее отличие реальной фа завой характеристики фазовращателя 1 от линейной (фиг,2). Ступенчатое напряжение, поступая на интегратор 22, преобразуется в нем в линейно- ломанное, аппроксимирующее функцию, обратную фазовай характеристике фазовращателя (фиг.2 и фп .4 л). Сброс интегратора 22 в конце периода моду -ляции Т осуществляется импульсамдешифратора 6, задержанным в линии 21 задержки (фиг,4 м) для того, чтобысброс интегратора 22 не совпадалс последним четным импульсом генератора 10 опорной частоты, па которомупроизводится определение фазовойошибки модуляции в конце периода Т.Выходные сигналы дешифратора 6простробированы па длительности импульсами генератора 10 опорной частоты, поскольку импульс сброса (фиг.4 м)па длительности должен быть многоменьше периода Т Формула изобретения Синтезатор частот, содержащий фазовращатель, первый, второй, третий Фазовые детекторы, инвертирующий усилитель, первый параллельный сумматор, первый фильтр нижних частот, управляемый аттенюатор, интегратор со сбросом, счетчик, генератор опорной частоты и дешифратор, причем выход первого фазового детектора соединен с первым входом второго фазового детектора и входом инвертирующего усилителя, первый вход третьего фазового детектора соединен с выходом инвертирующего усилителя, выходы второго и третьего фазовых детекторов соединены соответственно с первым и вторым входами первого параллельного сумматора, вторые входы второго и третьего фазовых детекторов соединены соответственно с первым и вторым выходами дешифратора, выход первого параллельного сумматора подключен к входу первого фильтра нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора, к сигнальному входу которого подключен выход интегратора со сбросом, первый вход первого фазового детектора объединен с входом фазовращателя, выход генератора опорной частоты соединен с входом счетчика, первый выход, второй выход, 1478284разными знаками и результирующее напряжение на его выходе равно нулю,Когда приращение фазы Ротличаетсяот 2 Т, на выходе первого параллельного сумматора 7 формируется напряжение, пропорциональное фазовой ошибке. Это напряжение через первый Фильтр 8 нижних частот изменяет коэффициент передачи управляемого атте- О нюатора 9 и, следовательно, размах управляющего напряжения Фазовращателя 1 (которое формируется в интеграторе 22) до тех нор, пока приращение Фазы Рц не станет равным 21. Система 5 регулирования размаха управляющего напряжения не чувствительна к начальной фазе Р 8, поскольку в ней определяется только приращение фазы Р(информация о начальной Фазе Р вы читается в первом параллельном сумматоре 7).Выделение информации о нелинейности характеристики фазовращателя 1 производится умножителем 12 частоты 25 и пятым Фазовым детектором 13 из сигнала с выхода первого фазового детектора 2. Умножение частоты в К раз увеличивает число точек переходачерез нуль также в К раэ (Фиг.4 е) за период модуляции фазы Т. Сравнивая положение точек перехода через нуль частоты с выхода умножителя 12 частоты с положением импульсов генератора 10 опорной частоты (фиг,4 а) в пя 35 том фазовом детекторе 13, получим и информацию о линейности фазовой характеристики Фазовращателя 1, Для синхронизации начала модуляции с импульсами генератора 10 опорной40 частоты служит система регулирования начальной рабочей точки на характеристике фазовращателя 1, которая устанавливает начальный сдвиг фаз сигналов на входах пятого фазового детек тора 13, равный нулю. Тогда в случае линейной фазовой модуляции 2 фь в фазовращателенапряжение на выходе пятого фазового детектора 13 равно нулю, Если же закон модуляции отличается от линейного, но с приращением фазы, равной 2 Г, на выходе пятого фазового детектора 13 появляется напряжение, пропорциональное ошибке модуляции. Пятый Фазовый детектор 1355 необходимо выполнить импульсно-фаэовым,Система регулирования начальнойрабочей точки содержит четвертый Фазовый детектор 23 и второй фильтр ,24 нижних частот. В четвертом фазовом детекторе 23 сравнивается фаза опорных импульсов с третьего выхода дещифратора 6 (Фиг.4 ж) и фаза сигнала первого фазового детектора 2 (фиг. 4 г) . Если раэность Фаз сигналов от лична от нуля, то на выходе четвертого фазового детектора 23 возникает напряжение, которое, пройдя второй фильтр 24 нижних частот и второй параллельный сумматор 25, подстраивает начальную рабочую точку фазовращателя 1.Система регулирования формы управляющего напряжения состоит иэ умно- жителя 12 частоты, пятого Фазового детектора 13, первого мультиплексора 14, блоков 19 19.19 к интегрирования и второго мультиплексора 15, третьего мультиплексора 16 и третьего параллельного сумматора 20.Умножитель 12 частоты должен быть широкополосным, поскольку информация о нелинейности фазовращателя содержится в высокочастотных составляющих спектра входного сигнала (если искажений нет, то сигнал на входе умножителя гармонический). Этому требованию удовлетворяет умножитель (удвоитель) частоты с характеристикой вида У = 2 Х,который дает на выходе только постоянную составляющую и составляющие с удвоенной частотой.Увеличение коэффициента умножения К можно получить последовательным включением удвоителей частоты. При этом К равен К = 2 (ш = 1, 2).ФДля того, чтобы разность фаз на входах пятого фазового детектора 13 к началу модуляции была равная нулю, фазовый, сдвиг сигнала на входе умножителя 12 частот при К = 2 должен быть равен 1/2 К по отношению к началу модуляции, Тогда соотношение частоты генератора 10 опорной частоты Р и частоты модуляции Г будет равно Р = 4 КГ, Таким образом, на периоде модуляции Т укладывается 4 К импульсов генератора 10 опорной частоты, причем положение нулей сигнала на входе пятого фазового детектора 3 при отсутствии нелинейности фазовращат:ля 1 определяют четные номера импульсо генератора 10 опорной частоты (Фи,4 а), поскольку числоразряднь;и выход которого соединень:. соответствующими входами дешифратора, отличающийся гем, что, с целью повышения спектральной чистоты выходных сигналов, введены последовательно соединенные четвертый фазовый детектор, первый вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, второй фильтр нижних частот и второй параллельный сумматор, выход. которого соединен с управляющим входом фазовращателя, последовательно соединенные умножитель частоты, вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, пятый фазовый детектор и первый мультиплексор, а также второй и третий мультиплексоры, третий параллельный сумматор, 11 блоков интегрирования, где М - четное число, первый и второй инверторы и линия задержки, при этом к другому входу второго параллельного сумматора подключен выход управляемого аттенюатора, выход фазовращателя соединен с вторым входом первого фазового детектора и является выходом синтезатора частот, второй вход четвертого фазового детектора соединен с третьим выходом дешифратора, четвертый выход которого соединен с входом линии задержки, первый выход счетчика соединен с входом первого инвертора, выход которого соединенс входом разрешения первого мультиплексора, вход второго инвертора,вход разрешения третьего мультиплексора и вход сигнала младшего разрядаадресного кода первого мультиплексора объединены и подключены к второмувыходу счетчика, выход второго инвертора соединен с входом разрешениявторого мультиплексора, разрядныйвыход счетчика соединен с входом адресного кода первого, второго итретьего мультиплексоров, выход третьего параллельного сумматора соединен 15 с входом интегратора со сбросом,вход сигнала сброса которого соединенс выходом линии задержки, выход генератора опорной частоты соединен с входом стробирования дешифратора и другимвходом пятого фазового детектора,входы И блоков интегрирования соединены с соответствующими выходами первого мультиплексора, выходы 1,3(11-1)-го блоков интегрирования под ключены к соответствующим входамвторого мультиплексора, выходы 2,4,(И-го) блоков интегрированияподключены к соответствующим входамтретьего мультиплексора, выходы вто рого и третьего мультиплексоров соединены соответственно с первым ивторым входами третьего параллельногосумматора.1478284 е Составитель А.МышакинРедактор А,МотыльТехред Л.Сердюкова орректор М.Максимишинец аз 2370/52 Тираж 885 ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская цаб., д. 4/5 В ццо-издательский комбинат "11 атецт", г.ужгород, ул. Гагарина Роизводст