Быстродействующий формирователь частот

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокации, в измерительной технике, в технике связи, а именно в устройствах, где требуется быстрая перестройка частоты в широкомдиапазоне и высокая чистота спектра выходного сигнала. Устройство состоит из перестраиваемого по частоте источника сигнала, формирователя команд управления и последовательно соединенных блоков преобразования и деления частоты. Каждый блок состоит из делителя с переключаемым коэффициентом деления, смесителя и полосового фильтра. Вход каждого блока соединен с входом гетеродина смесителя и высокочастотным входом делителя. Вход управления делителя соединен с выходом формирователя команд управления. Выход делителя соединен с входом промежуточной частоты смесителя, выход которого соединен через полосовой фильтр с выходом блока. Техническим результатом заявляемого устройства является увеличение ширины диапазона перестройки частоты синтезатора при обеспечении высокой чистоты спектра выходного сигнала и высокой скорости перестройки частоты. 1 н.п. ф-лы, 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в радиолокации, в измерительной технике, в технике связи, а именно в устройствах, где требуется быстрая перестройка частоты в широких пределах и высокая чистота спектра выходного сигнала.

Известны формирователи частот [Приложение 1. Шапиро Д.Н., Паин А.А. Основы теории синтеза частот. Радио и Связь, 1981 г., с.102-111] на основе опорного генератора, формирующего несколько значений фиксированных опорных частот, устройства коммутации сигналов опорных частот и последовательно включенных блоков. Каждый из блоков содержит смеситель, полосовой фильтр (ПФ) и делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления. Перестройка частоты достигается независимой коммутацией частот опорных сигналов в каждом блоке.

Первым недостатком данных синтезаторов является узкая полоса перестройки выходной частоты, так как для получения низкого уровня дискретных составляющих необходимо обеспечивать такое соотношение между преобразуемыми частотами сигналов, поступающих на вход гетеродина и вход ПЧ смесителя, чтобы исключить попадание паразитных спектральных составляющих выходного сигнала смесителя в полосу пропускания ПФ. На практике данное соотношение должно быть не менее 10. Вторым недостатком является необходимость большого количества блоков для получения малого шага перестройки частоты, что делает конструкцию синтезатора достаточно сложной.

Известен формирователь частот (патент US 5495202), который состоит из опорного генератора, цифрового синтезатора прямого синтеза (ЦСПС), блока преобразования и деления частоты и блока преобразования частоты вверх. Блок преобразования и деления частоты состоит из смесителя, полосового фильтра (ПФ), делителя с фиксированным коэффициентом деления и фильтра нижних частот (ФНЧ). Блок преобразования частоты вверх состоит из смесителя и ПФ. За счет преобразования сигнала ЦСПС 6 диапазон высоких частот и последующего деления частоты достигается уменьшение уровня паразитных дискретных составляющих в спектре выходного сигнала до желаемого уровня при сохранении высокой скорости перестройки частоты. Блок преобразования частоты вверх обеспечивает перенос выходной частоты блока преобразования и деления частоты в требуемый диапазон частот.

Недостатком данного синтезатора является узкий диапазон перестройки частоты, так как получаемая полоса перестройки выходной частоты меньше диапазона перестройки частоты ЦСПС в D раз, где D - коэффициент деления делителя.

Наиболее близким аналогом к заявляемому быстродействующему формирователю частот является устройство в соответствии с авторским свидетельством SU 1695488, содержащее опорный генератор, блоки формирования сетки частот и формирователь управляющих сигналов. Каждый блок содержит смеситель, ПФ и делитель с переключаемым коэффициентом деления (ДПКД), выполненный с возможностью управления коэффициентом деления с помощью формирователя управляющих сигналов. В каждом блоке на вход ДПКД поступает сигнал с выхода смесителя предыдущего блока, на вход гетеродина смесителя поступает сигнал опорной частоты, на вход промежуточной частоты (ПЧ) смесителя поступает сигнал с выхода ДПКД. Для первого блока сигнал опорной частоты поступает одновременно на ДПКД и вход гетеродина смесителя. Перестройка частоты достигается независимым переключением коэффициентов деления ДПКД в каждом блоке. Частота выходного сигнала для устройства, состоящего, например, из трех блоков, определяется выражением:

,

где D_i - коэффициент деления ДПКД в i-ом блоке, где i=1, 2,N, N - общее количество блоков, f_оп - частота источника фиксированной опорной частоты, f_вых - частота на выходе устройства. Количество синтезируемых частот определяется количеством сочетаний значений коэффициентов деления ДПКД D _i и увеличивается в геометрической прогрессии при увеличении количества блоков формирования сетки частот. Шаг перестройки частоты получается неравномерным, однако, как отмечают авторы изобретения, при большом количестве блоков формирования сетки частот он становится настолько малым, что удовлетворяет требованиям по точности установки частоты. В предложенной схеме обеспечивается подавление комбинационных составляющих, возникающих при преобразовании частоты, во всех блоках кроме последнего за счет последующего деления частоты.

Недостатком данного устройства в случае низкого уровня паразитных составляющих и малого шага перестройки является узкий диапазон перестройки частоты. Чем больше минимальное значение коэффициента деления ДПКД D_i,min , тем меньше будет уровень паразитных спектральных составляющих в выходном сигнале устройства, но, одновременно, тем меньше будет ширина полосы перестройки выходной частоты, теоретически не более , где f_{вых max} - максимально возможное значение частоты выходного сигнала, D_min - минимальное значение коэффициента деления ДПКД в последнем блоке. С учетом необходимости обеспечения низкого уровня комбинационных составляющих, возникающих за счет нелинейности смесителя и попадающих в полосу полезного сигнала, соотношение между частотами, поступающими на вход гетеродина и вход ПЧ, должно быть не менее 10. В результате ширина полосы перестройки частоты выходного сигнала составит несколько процентов от частоты опорного сигнала.

Задачей заявляемой полезной модели является увеличение ширины диапазона перестройки частоты выходного сигнала при обеспечении высокой чистоты спектра и высокой скорости перестройки частоты.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что в быстродействующем формирователе частот, содержащем источник сигнала, формирователь команд управления и ряд блоков преобразования и деления частоты, каждый из которых содержит смеситель, полосовой фильтр и делитель с переключаемым коэффициентом деления, который имеет высокочастотный вход и вход управления, который соединен с выходом формирователя команд управления; вход первого блока соединен с выходом источника сигнала, в каждом блоке преобразования и деления частоты содержащиеся в нем элементы соединены следующим образом: вход блока соединен с входом гетеродина смесителя и высокочастотным входом делителя, выход которого соединен с входом промежуточной частоты смесителя, выход смесителя соединен через полосовой фильтр с выходом блока; вход каждого последующего блока соединен непосредственно с выходом предыдущего; кроме того источник сигнала является перестраиваемым по частоте с шагом меньше требуемой точности установки частоты.

Заявляется также быстродействующий формирователь частот, в котором наряду с вышеназванными признаками к выходу последнего блока преобразования и деления частоты подключен дополнительный блок преобразования и деления частоты посредством выполненных с возможностью управления двух коммутаторов, первый из которых имеет один вход, соединенный с выходом последнего блока, и два выхода, первый из которых соединен с первым входом второго коммутатора, имеющего два входа и один выход, второй выход первого коммутатора соединен с входом дополнительного блока, выход которого соединен со вторым входом второго коммутатора.

Заявляется также быстродействующий формирователь частот, в котором наряду с вышеназванными признаками в его состав дополнительно введен делитель с переключаемым коэффициентом деления, высокочастотный вход которого соединен с выходом второго коммутатора, вход управления - с выходом формирователя команд управления.

Заявляется также быстродействующий формирователь частот, в котором наряду с вышеназванными признаками каждый блок преобразования и деления частоты дополнительно содержит фильтр нижних частот, и в каждом блоке фильтр нижних частот включен между выходом делителя и входом промежуточной частоты смесителя.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является решение поставленной задачи за счет использования предлагаемой схемы на основе блоков преобразования и деления частоты (БПДЧ) с перестраиваемым по частоте источником сигнала с шагом меньше требуемой точности установки частоты. Заявляемая конструкция блоков и их соединение позволяет значительно расширить диапазон перестройки частоты выходного сигнала и обеспечивает возможность непрерывной перестройки частоты. Кроме того, заявляемая конструкция блоков и их соединение обеспечивает подавление всех паразитных спектральных составляющих в спектре выходного сигнала до требуемого уровня и обеспечивает высокую скорость переключения частоты, ограниченную только скоростью перестройки источника сигнала.

Использование дополнительного блока преобразования и деления частоты (БПДЧ), подключенного через два коммутатора позволяет дополнительно расширить диапазон перестройки частоты выходного сигнала и получить на выходе суммарную ширину полосы синтезируемых частот равную октаве.

Использование соединенного с выходом второго коммутатора делителя с переключаемым коэффициентом деления обеспечивает дополнительное расширение диапазона перестройки частоты выходного сигнала и позволяет получить на выходе заявляемого устройства любое значение частоты в пределах нескольких октав.

Заявляемая полезная модель поясняется с помощью Фиг.1-4, на которых изображено:

на Фиг.1 - базовая схема быстродействующего формирователя частот;

на Фиг.2 - схема формирователя частот с дополнительным БПДЧ, подключенным с помощью двух коммутаторов, и дополнительным ДПКД;

на Фиг.3 - диаграмма перестройки частоты БПДЧ;

на Фиг.4 - диаграмма перестройки частоты выходного сигнала при использовании дополнительного БПДЧ.

На Фиг.1-2 позициями 1-10 обозначены:

1 - источник сигнала;

2.i - блок преобразования и деления частоты (БПДЧ), где i=1,2,3,,N, N - общее количество блоков;

3 - формирователь команд управления (ФКУ);

4.i -делитель с переключаемым коэффициентом деления (ДПКД) i-ого БПДЧ;

5.i - фильтр нижних частот (ФНЧ) i-ого БПДЧ;

6.i - смеситель i-ого БПДЧ;

7.i - полосовой фильтр (ПФ) i-ого БПДЧ;

8 - первый коммутатор;

9 - второй коммутатор;

10 - ДПКД.

Быстродействующий формирователь частот содержит источник сигнала 1, N блоков преобразования и деления частоты (БПДЧ) 2 и формирователь команд управления (ФКУ) 3. Каждый БПДЧ 2.i состоит из делителя с переключаемым коэффициентом деления (ДПКД) 4.i, фильтра нижних частот (ФНЧ) 5.i, смесителя 6.i и полосового фильтра (ПФ) 7.i. Вход БПДЧ 2.i соединен через разветвление с высокочастотным входом (ВЧ) ДПКД 4.i и входом гетеродина смесителя 6.i. Выход ДПКД 4.i через ФНЧ 5.i соединен с входом промежуточной частоты (ПЧ) смесителя 6.i, выход которого соединен с ПФ 7.i. Выход ПФ 7.i является выходом БПДЧ 2.i. Входы управления всех ДПКД 4.i соединены с выходом ФКУ 3.

К выходу последнего блока БПДЧ 2.N предусмотрено подключение дополнительного БПДЧ 2.N+1 с помощью первого 8 и второго 9 коммутаторов (Фиг.2). Первый коммутатор 8 имеет один вход и два выхода. Второй коммутатор 9 имеет два входа и один выход. Вход первого коммутатора 8 соединен с выходом БПДЧ 2.N. Первый выход первого коммутатора 8 соединен с первым входом второго коммутатора 9. Второй выход первого коммутатора 8 соединен со входом БПДЧ 2.N+1. Выход БПДЧ 2.N+1 соединен со вторым входом второго коммутатора 9. Первый 8 и второй 9 коммутаторы выполнены с возможностью управления посредством ФКУ 3.

Быстродействующий формирователь частот может дополнительно содержать ДПКД 10, ВЧ вход которого соединен с выходом второго коммутатора 9 (Фиг.2). Вход управления ДПКД 10 соединен с выходом ФКУ 3.

Устройство работает следующим образом.

С помощью источника сигнала 1, перестраиваемого по частоте по частоте с шагом меньше требуемой точности установки частоты, формируют сигнал с частотой f_вх. Данный сигнал поступает на вход первого БПДЧ 2.1, в котором, разветвляясь, поступает на ВЧ вход ДПКД 4.1 и вход гетеродина смесителя 6.1. Коэффициент деления D₁ ДПКД 4.1 задают посредством ФКУ 3 в диапазоне от D_1min до D_1max. С выхода ДПКД 4.1 через ФНЧ 5.1 сигнал с частотой f_вх/D₁ поступает на вход ПЧ смесителя 6.1. На выходе смесителя 6.1 полезный сигнал имеет частоту:

, где f_вх - частота сигнала, формируемого источником 1 сигнала 1, D₁ - значение коэффициента деления ДПКД 4.1.

Подавление паразитных спектральных компонент сигнала осуществляют с помощью ПФ 7.1, который может быть настроен на суммарную (f_вх+f_вx/D₁) или разностную (f_вх-f_вх/D₁) компоненту частоты сигнала с выхода смесителя 6.1. Далее для определенности будем учитывать, что фильтры настраивают на суммарную компоненту сигнала на выходе смесителей. Данный выбор не влияет на работу заявляемого устройства.

Диаграмма перестройки выходной частоты БПДЧ 2.1 для различных коэффициентов деления ДПКД 4.1 и осуществления перестройки входной частоты изображена на Фиг.3. На выходе БПДЧ 2.1 обеспечивается формирование любой частоты в диапазоне от f_{вых min} до f_{вых max} . Для этого необходимо, чтобы при коэффициенте деления D ₁ и минимально необходимой частоте источника сигнала 1 f_{вх min} значение частоты выходного сигнала было меньше или равно значению выходной частоты при увеличенном на единицу коэффициенте деления, т.е. при D₁+1, и максимальной частоте источника сигнала 1 f_{вx max}. Для стыковки участков перестройки при D_1min и D_1min+1 требуется наибольший диапазон перестройки частоты источника сигнала 1 f_вх. Математически условие непрерывной перестройки частоты определяется выражением:

f_1вых (D_1min,f_{вх min})f_1вых(D_1min+1,f_{вх max}).

Выбирая знак равенства в выражении для непрерывной перестройки частоты, можно получить минимально и максимально необходимые значения перестройки входной частоты БПДЧ 2.1 при обеспечении непрерывной перестройки по частоте выходного сигнала БПДЧ 2.1. Отношение максимального к минимальному значению входной частоты БПДЧ 2.1 определяется с помощью формулы:

Данная формула справедлива для всех БПДЧ 2.i. В этом случае в качестве значения коэффициента деления используют коэффициент D_{i min}, соответствующий выбранному блоку, f_{вx max} и f_{вх min} соответствуют минимальному и максимальному значениям частоты выходного сигнала предыдущего блока БПДЧ 2.i-1.

Отношение максимального значения диапазона перестройки частоты на выходе БПДЧ 2.1 к минимальному рассчитывается по формуле:

.

Чем больше максимальное значение коэффициента деления, тем больше полоса перестройки на выходе БПДЧ 2.1, но тем выше требования к избирательности ПФ 7.1 на выходе смесителя 6.1. Максимальное значение коэффициента деления выбирается из условия реализуемости ПФ 7.1.

Эффективность расширения диапазона перестройки частоты с помощью одного БПДЧ 2.1 оценивается с помощью коэффициента расширения К_расш, выраженного как отношение ширины полосы перестройки на выходе к ширине полосы перестройки на входе: , где f_{1вых max(min)} - максимальное (минимальное) значение частоты выходного сигнала БПДЧ 2.1, f_{вх max (min)} - (минимальное) значение частоты входного сигнала БПДЧ 2.1.

Величину коэффициента расширения К_расш можно выразить через минимальный D_1min и максимальный D_1max коэффициент деления ДПКД 4.1:

.

Если принять, что отношение максимального к минимальному коэффициенту деления ДПКД 4.1 D_max/D _min равно 2, то выражение для коэффициента расширения примет вид: .

При коэффициенте деления D_1min равном 2 коэффициент расширения К_расш будет равен 3,5, при D_1min равным 16 К_расш составит 10,0625. Однако, несмотря на то, что с увеличением D_1min коэффициент расширения К_расш тоже растет, абсолютное значение полосы перестройки будет невелико, так как для больших значений коэффициента деления D_1min требуется узкая полоса перестройки частоты входного сигнала. Например, для D _1min равного 16 ширина полосы перестройки частоты входного сигнала должна удовлетворять выражению:

.

Соответственно, ширина полосы перестройки частоты выходного сигнала будет равна: f_{1вых max}-f _{1вых min}0,035·f_{вх min}.

Использование последовательного соединения нескольких БПДЧ 2.i, имеющих идентичную конструкцию и отличающихся задаваемыми коэффициентами деления и полосами пропускания фильтров, позволяет получить широкую полосу перестройки.

В этом случае с выхода БПДЧ 2.1 полезный сигнал с частотой поступает на вход следующего БПДЧ 2.2. Минимальный коэффициент деления ДПКД 4.2 в БПДЧ 2.2 выбирают исходя из диапазона перестройки выходной частоты БПДЧ 2.1, используя выражением () с учетом замены D_1min на D_2min При правильном D_2min рассчитанное по формуле () значение должно быть меньше или равно . С учетом преобразования частоты в БПДЧ 2.2 значение частоты выходного сигнала рассчитывается по формуле:

, где D₂ - коэффициент деления ДПКД 4.2. Для N последовательно соединенных БПДЧ 2.i выходная частота может быть рассчитана по формуле:

, где D_N - коэффициент деления ДПКД 4.N.

Оценим максимально возможный диапазон перестройки выходной частоты сигнала на выходе N БПДЧ 2.i. Минимальное значение коэффициента деления ДПКД 4.1 не может быть меньше 2. Максимальное значение выбирают равным 4, чтобы отношение D_imax/D _imin не превышало значения 2. Максимально возможное отношение выходной частоты сигнала k входной в N-ом БПДЧ 2.N в соответствии с формулой составит: , т.е. более 35% от минимального значения выходной частоты. При этом на выходе предпоследней ячейки БПДЧ 2.N-1 обеспечивают отношение максимального значения частоты k минимальному равное 9/8.

Подключение БПДЧ 2.N+1 к выходу N-ого БПДЧ 2.N через первый 8 и второй 9 коммутаторы, как изображено на Фиг.2, позволяет дополнительно расширить диапазон перестройки частоты выходного сигнала синтезатора.

При одном положении переключателей коммутаторов 8 и 9 на выход второго коммутатора 9 поступает сигнал с выхода БПДЧ 2.N без преобразования. При другом положении на выход второго коммутатора 9 поступает сигнал, полосу перестройки которого дополнительно расширяют с помощью дополнительного БПДЧ 2.N+1. Данная схема дает возможность использовать в совокупности диапазон перестройки частоты выходного сигнала последнего БПДЧ 2.N и диапазон, получаемый на выходе БПДЧ 2.N+1. Полученные полосы частот, дополняя друг друга, образуют суммарно диапазон перестройки больший, чем максимально возможный диапазон перестройки выходного сигнала блока БПДЧ 2.N.

На Фиг.4 наглядно проиллюстрирован механизм непрерывной перестройки частоты сигнала на выхода второго коммутатора 9. По оси абсцисс отложена частота сигнала на выходе N-ого БПДЧ 2.N нормированная на ее минимальное значение, по оси ординат - частота сигнала на выходе второго коммутатора 9, также нормированная на минимальное значение частоты выходного сигнала N-ого БПДЧ 2.N. Диаграмма построена для значений коэффициентов деления 2 и 4 ДПКД 4.N+1 (коэффициент деления 3 не используют). Линия «транзит» соответствует положению переключателей коммутаторов 8 и 9, при которых сигнал идет в обход БПДЧ 2.N+1, т.е. перестройке частоты сигнала в схеме N последовательно соединенных БПДЧ 2.i, обеспечивая диапазон перестройки выходной частоты в диапазоне от 1 до 4/3.

Для получения перестройки частоты на выходе устройства от 4/3 до 3/2 схему из N БПДЧ 2.i настраивают так, чтобы на ее выходе получить диапазон перестройки от 16/15 до 6/5, а коэффициент деления ДПКД 4.N+1 устанавливают с помощью ФКУ 3 равным 4, обеспечивая преобразование частоты в соответствии с выражением: , где f_вых - частота сигнала с выхода БПДЧ 2.N+1, f_вх - частота входного сигнала БПДЧ 2.N+1.

Для получения диапазона перестройки выходной частоты от 3/2 до 2 схему из N БПДЧ 2.i настраивают таким образом, чтобы на ее выходе получить диапазон перестройки частоты от 1 до 4/3. Коэффициент деления ДПКД 4.N+1 устанавливают с помощью ФКУ 3 равным 2, обеспечивая преобразование частоты в соответствии с выражением: .

В совокупности три участка перестройки частоты на Фиг.4 образуют непрерывную полосу перестройки выходной частоты с шириной равной октаве.

Для построения синтезатора частот с диапазоном перестройки частоты больше октавы в соответствии с Фиг.3 к выходу второго коммутатора 9 подключают ДПКД 10 с переключаемым с помощью ФКУ 3 коэффициентом деления равным 2^р при р=0,1,2р_max. Коэффициент деления ДПКД 10 равный единице при р=0 соответствует прямому прохождению сигнала с выхода второго коммутатора 9 без преобразования. При задании коэффициента деления равным 2 нормированное значение нижней граничной частоты диапазона перестройки будет равно , а верхнее будет равно 1 и будет совпадать с минимальным значением при коэффициенте деления равным 1, обеспечивая непрерывность диапазона перестройки выходной частоты в полосе от до 2. Аналогично будет обеспечена стыковка участков перестройки выходной частоты при больших значениях коэффициента деления равных 2^р. В результате общий диапазон возможных значений выходной частоты составит от до 2.

Полезной особенностью схемы БПДЧ 2.i является возможность подавить все паразитные спектральные составляющие выходного сигнала, возникающие из-за нелинейных свойств смесителя, до любого необходимого уровня за счет того, что в преобразовании частоты участвуют сигналы с кратными частотами. Объясним это.

Традиционным при преобразовании частоты является использование некратных частот на входах гетеродина и ПЧ смесителя. Значение частоты на входе ПЧ смесителя можно представить в виде , где f - частота на входе гетеродина смесителя, К - целое число, f - отстройка значения реальной частоты от ближайшего кратного значения. В общем случае на выходе смесителя образуются спектральные составляющие, частоты которых соответствуют формуле:

, где m и n - целые числа.

Амплитуда образующихся на выходе смесителя спектральных составляющих тем выше, чем меньше сумма n и m, являющихся порядком нелинейности и приводящих к образованию соответствующих компонент в спектре выходного сигнала.

Частота одной из наиболее близких к частоте полезного сигнала комбинационных составляющих выходного сигнала смесителя может быть представлена формулой:

.

Частота полезного сигнала будет иметь вид:

.

При малых f паразитная компонента спектра будет расположена в непосредственной близости к полезному сигналу и не может быть отфильтрована ПФ, а при малых К будет иметь большую амплитуду, т.к. является продуктом нелинейности низкого порядка. Аналогичная проблема возникает с паразитной составляющей вида , которая соответствует К+1 гармонике сигнала, поступающего на вход ПЧ смесителя. Для преодоления данной проблемы значение отношения частот сигналов, участвующих в преобразовании, должно быть величиной больше 10 (К10), что приводит к ограничению диапазона перестройки выходной частоты в формирователях частот, построенных по известным схемам прямого синтеза (Приложение 2. А.Ченакин. Частотный синтез: текущие решения и новые тенденции. ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес, январь 2008, стр.92-97). Схема преобразования частоты в заявляемом устройстве лишена описанного выше недостатка, так как при кратности частот на входе гетеродина и входе ПЧ смесителя 6.i все возможные комбинационные составляющие его выходного сигнала могут быть описаны формулой:

f_{СМ вых m,n}=f_вх|m±n/D _i|.

Из формулы видно, что наименьшая отстройка ближайшей паразитной спектральной составляющей от полезной составляет . ПФ 7.i с соответствующими полосами пропускания и заграждения позволяет подавить все паразитные спектральные компоненты до требуемого уровня. Выбор полосы пропускания и полосы заграждения ПФ 7.i зависит от отношения коэффициентов деления ДПКД 4.i D _1max/D_1min. Если данное отношение меньше 1,5, на выходе смесителя 6.i достаточно одного ПФ 7.i. Если значения отношения D_max/D_min находятся в интервале от 1,5 до 2, то для подавления паразитных спектральных компонент на выходе смесителя необходимо использовать два переключаемых полосовых фильтра. При этом верхняя граница полосы пропускания более низкочастотного фильтра должна совпадать с нижней границей полосы пропускания более высокочастотного фильтра. При еще больших значениях D_1max/D_1min количество необходимых фильтров возрастает.

Заявляемое устройство обладает еще одним достоинством - высокой скоростью перестройки частоты независимо от шага перестройки. При преобразовании частоты сигнала в БПДЧ 2.1 время перестройки частоты увеличивается незначительно, и его увеличение связано с прохождением ПФ 7.1, полоса которого в несколько раз шире полосы перестройки источника сигнала 1. Время переходного процесса при изменении частоты на входе определяется длительностью импульсной характеристики фильтра, так как сигнал на выходе полосового фильтра является сверткой входного сигнала с импульсной характеристикой полосового фильтра. Для фильтров длительность импульсной характеристики обратно пропорциональна ширине полосы пропускания. Поэтому длительность импульсной характеристики ПФ 7.1 будет в несколько раз меньше длительности импульсной характеристики фильтров, используемых в источнике сигнала 1 и являющихся более узкополосными. Длительность импульсной характеристики фильтров в остальных БПДЧ 2.i еще меньше, поэтому основной вклад в величину времени перестройки частоты будет вносить наиболее узкополосный фильтр в каскаде БПДЧ 2. В конечном счете, скорость перестройки выходной частоты формирователя частот будет определяться скоростью перестройки сигнала на выходе источника сигнала 1.

Последовательное соединение БПДЧ 2.i обеспечивает преобразование частоты источника сигнала 1 эквивалентное умножению частоты в дробное число раз. При переключении коэффициента деления шаг перестройки частоты на выходе устройства становится неравномерным.

Каскадное соединение БПДЧ 2.i обеспечивает преобразование частоты источника сигнала 1 эквивалентное умножению частоты в дробное число раз. При переключении коэффициента деления шаг перестройки частоты на выходе заявляемого устройства становится неравномерным.

Для обеспечения эквидистантного шага перестройки выходной частоты перестройку входной частоты необходимо осуществлять с неравномерным шагом, зависящим от коэффициентов деления D_i ДПКД 4.i. Таким образом, для практической реализации необходимо использовать входной сигнал, перестраиваемый по частоте с шагом меньшим, чем требуемая точность задания частоты в раз.

Для этого в качестве перестраиваемого по частоте источника сигнала 1 может быть использована схема на основе цифрового синтезатора прямого синтеза. Она обеспечивает на выходе сигнал с высокой чистотой спектра, малым шагом и высокой скоростью перестройки по частоте.

Могут быть также использованы схемы синтезаторов на основе ФАПЧ с дробным коэффициентом деления делителя в петле обратной связи или прямого аналогового синтеза с большим количеством блоков для обеспечения малого шага перестройки по частоте.

1. Быстродействующий формирователь частот, содержащий источник сигнала, формирователь команд управления и ряд блоков преобразования и деления частоты, каждый из которых содержит смеситель, полосовой фильтр и делитель с переключаемым коэффициентом деления, который имеет высокочастотный вход и вход управления, который соединен с выходом формирователя команд управления; вход первого блока преобразования и деления частоты соединен с выходом источника сигнала, отличающийся тем, что в каждом блоке преобразования и деления частоты содержащиеся в нем элементы соединены следующим образом: вход блока преобразования и деления частоты соединен с входом гетеродина смесителя и высокочастотным входом делителя с переключаемым коэффициентом деления, выход которого соединен с входом промежуточной частоты смесителя, выход смесителя соединен через полосовой фильтр с выходом блока преобразования и деления частоты; вход каждого последующего блока преобразования и деления частоты соединен непосредственно с выходом предыдущего; кроме того, источник сигнала является перестраиваемым по частоте с шагом меньше требуемой точности установки частоты.

2. Быстродействующий формирователь частот по п.1, отличающийся тем, что к выходу последнего блока преобразования и деления частоты подключен дополнительный блок преобразования и деления частоты посредством выполненных с возможностью управления двух коммутаторов, первый из которых имеет один вход, соединенный с выходом последнего блока преобразования и деления частоты, и два выхода, первый из которых соединен с первым входом второго коммутатора, имеющего два входа и один выход, второй выход первого коммутатора соединен с входом дополнительного блока преобразования и деления частоты, выход которого соединен со вторым входом второго коммутатора.

3. Быстродействующий формирователь частот по п.2, отличающийся тем, что в его состав дополнительно введен делитель с переключаемым коэффициентом деления, высокочастотный вход которого соединен с выходом второго коммутатора, вход управления - с выходом формирователя команд управления.

4. Быстродействующий формирователь частот по п.1, отличающийся тем, что в каждом блоке преобразования и деления частоты выход делителя с переключаемым коэффициентом деления соединен с входом промежуточной частоты смесителя через дополнительно введенный фильтр нижних частот.