Цифровое устройство с периодической коррекцией стабильности электрических колебаний синтезатора частот

Полезная модель относится к области устройств, обеспечивающих формирования высокостабильных электрических колебаний при жестких ограничениях к их энергопотреблению и может быть использована в автономно работающих радиоприемных устройствах различного назначения.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение высокой стабильности электрических колебаний синтезатора частот при низком энергопотреблении устройства.

Цифровое устройство с периодической коррекцией стабильности электрических колебаний синтезатора частот содержит опорный генератор ОГ, делитель частоты ДЧ, счетчики контрольного СК, эталонного счета СЭ, термостатированный кварцевый генератор ТСКГ, триггер ТГ, ключ Кл и синтезатор частот СЧ.

Устройство обеспечивает высокую стабильность колебаний синтезатора частот при низком энергопотреблении за счет кратковременной периодической коррекции кода частоты от термостатированного кварцевого генератора.

Полезная модель относится к области устройств, обеспечивающих формирование высокостабильных электрических колебаний при жестких ограничениях к их энергопотреблению и может быть использована в автономно работающих радиоприемных устройствах различного назначения.

Сужение полосы пропускания приемника в узкополосных системах является эффективным способом борьбы с помехами. Однако здесь важную роль играет стабильность частоты гетеродина приемника, которая определяет уход частоты сигнала от номинального значения при работе в широком диапазоне температур и попадание в полосу пропускания избирательных систем.

Для повышения стабильности частоты опорных генераторов (ОГ) применяются кварцевые резонаторы, относительная нестабильность частоты которых, под действием дестабилизирующих факторов, составляет порядка f /f₀10^-4[1].

Однако, при работе, например, на частоте 400 МГц абсолютный уход частоты будет составлять 40 кГц, что не согласуется с использованием узкополосных избирательных систем.

Для повышения стабильности частоты опорных кварцевых генераторов применяют способ термостатирования. Относительная нестабильность частоты термостатированных кварцевых генераторов (ТСКГ) снижается примерно на 4 порядка и составляет например, для ГК80-ТС<±2,5х10^-8 [2].

Однако применение этого способа стабилизации частоты опорного генератора связано с существенным возрастанием потребления тока от источника питания (десятки миллиампер и более), поэтому их применение в автономно работающих устройствах проблематично.

Таким образом, недостатками существующих высокостабильных кварцевых генераторов являются высокое энергопотребление и, как следствие этого, необходимость применения крупногабаритных источников тока, что в портативной, автономно и длительно работающей аппаратуре недопустимо.

Наиболее близким к полезной модели является цифровой таймер с периодической коррекцией точности временной уставки [3], который определен в качестве прототипа.

Устройство содержит опорный генератор ОГ, делитель частоты ДЧ, термостатированный кварцевый генератор ТСКГ, счетчики эталонного СЭ, контрольного счета СК и отработки временной уставки СВУ, триггер ТГ и ключ Кл.

Известное устройство с периодической коррекцией точности временной уставки обеспечивает формирование временных интервалов большой продолжительности с высокой точностью, но стабильность частоты опорного генератора в промежутках между коррекцией остается низкой.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение высокой стабильности электрических колебаний синтезатора частот при низком энергопотреблении устройства.

Данный технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее опорный генератор ОГ, делитель частоты ДЧ, термостатированный кварцевый генератор ТСКГ, счетчики эталонного СЭ, контрольного счета СК и отработки временной уставки СВУ, триггер ТГ и ключ Кл, вместо счетчика временной уставки СВУ вводится синтезатор частот СЧ, первый вход которого соединен с выходом счетчика контрольного счета СК, второй вход синтезатора частот соединен с выходом опорного генератора ОГ. Выход синтезатора частот является выходом устройства.

Предлагается использовать кратковременную периодическую коррекцию кода частоты, поступающего с выхода счетчика контрольного счета СК в синтезатор частот СЧ.

На фиг.1 показана схема цифрового устройства с периодической коррекцией стабильности электрических колебаний синтезатора частот. Цифровое устройство с периодической коррекцией стабильности электрических колебаний синтезатора частот содержит опорный генератор ОГ, в качестве которого использован генератор ГК88-ТК [4], делитель частоты ДЧ, выполненный на микросхеме 564ИЕ15, счетчики контрольного СК, эталонного счета СЭ, выполненные на микросхемах серии К564ИЕ10; термостатированный кварцевый генератор ТСКГ, триггер ТГ, выполненный на микросхеме К564ТМ2, ключ Кл на микросхеме К564КТЗ и синтезатор частот СЧ на микросхеме 1015ПЛ5В, построенный по однокольцевой схеме с фазовой автоподстройкой частоты.

Цифровое устройство с периодической коррекцией стабильности электрических колебаний синтезатора частот работает следующим образом. Колебания с генератора ОГ поступают на делитель частоты ДЧ. Выбранный коэффициент деления определяет появление сигнала на выходе ДЧ через заданный интервал времени между операциями коррекции частоты ОГ. Сигналом с выхода делителя частоты ДЧ взводится триггер ТГ, который открывает ключ Кл, включающий питание генератора ТСКГ и разрешающий прохождение импульсов с ОГ на вход счетчика СК и с выхода ТСКГ на вход счетчика СЭ. Емкость счетчика СЭ обеспечивает появление сигнала на его выходе через эталонный интервал времени коррекции. Этим сигналом сбрасывается триггер ТГ, в результате закрывается ключ Кл, определяя окончание записи импульсов с генератора ОГ в счетчик СК. В результате разной стабильности частоты генераторов ОГ и ТСКГ количество импульсов, занесенных в счетчики СК и СЭ за один и тот же эталонный интервал времени также будет разным. При выключении питания ТСКГ счетчик СЭ обнуляется. Двоичный код, записанный в счетчик СК, в последующем сохраняется до следующей операции коррекции частоты и является в интервале между этими операциями коэффициентом деления для делителя частоты ДЧ, а также кодом для синтезатора частот СЧ, обеспечивая коррекцию его выходных колебаний в соответствии с высокостабильными колебаниями ТСКГ.

Таким образом, устройство обеспечивает высокую стабильность колебаний синтезатора частот при низком энергопотреблении за счет кратковременной периодической коррекции кода частоты от термостатированного кварцевого генератора.

Источники информации:

1. Радиотехника: Энциклопедия/ Под ред. Ю.Л.Мазора, Е.А.Мачусского, В.И.Правды.- М.: Издательский дом «Додэка-XX1», 2002, с.337.

2. Кварцевые генераторы, фильтры, резонаторы, кристаллические элементы. - С-П.: ОАО «МОРИОН», 2002, с.15.

3. Патент 72104 от 27.03.2008 г.

4. Кварцевые генераторы, фильтры, резонаторы, кристаллические элементы. С-П.: ОАО «МОРИОН», 2002, с.50.

1. Цифровое устройство с периодической коррекцией стабильности электрических колебаний синтезатора частот, содержащее опорный генератор, выход которого подключен к первому входу делителя частоты, термостатированный кварцевый генератор, вход которого соединен с первым выходом ключа, а выход термостатированного кварцевого генератора подключен к входу счетчика эталонного счета, триггер, первый вход которого соединен с выходом эталонного счетчика, а второй вход подключен к выходу делителя частоты, выход триггера соединен со вторым входом ключа, второй выход ключа соединен со вторым входом счетчика контрольного счета, первый вход ключа соединен с выходом источника питания, первый вход счетчика контрольного счета подключен к выходу опорного генератора, выход счетчика контрольного счета соединен со вторым входом делителя частоты, отличающееся тем, что в него введен дополнительно синтезатор частот, первый вход которого соединен с выходом опорного генератора, второй вход соединен с выходом счетчика контрольного счета, выход синтезатора частот является выходом устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что делитель частоты выполнен на счетчике ИЕ15 564 серии.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что синтезатор частот выполнен на микросхеме 1015ПЛ5В.