Синтезатор частот с предварительной установкой частоты

Синтезатор частот с предварительной установкой частоты позволяет добиться увеличения быстродействия по сравнению с аналогами путем управления нелинейным петлевым фильтром с коммутируемыми параметрами с помощью дополнительных электронных ключей. В известном однокольцевом синтезаторе частоты с нелинейным петлевым фильтром опорного генератор (1) соединен с делителем частоты с фиксированным (3) и переменным (4) коэффициентом деления через электронный ключ (2). Электронный ключ управляется от микроконтроллера (9) и соединен с управляемым генератором (8). В нелинейном петлевом фильтре также добавлен электронный ключ (7.7), управляемый от микроконтроллера (9). Первый вывод ключа соединен с отрицательным выводом операционного усилителя ОУ (7.4). Второй вывод ключа (7.7) соединен с первым выводом третьего резистора R3 (7.8). 1 ил.

Данная полезная модель относится к области радиосвязи, радиотехнике.

На сегодняшний день известны синтезаторы частот косвенного типа с применением колец импульсно-фазовой автоподстройки частоты, обзор которых приведен в источнике Рыжков А.В., Попов В.Н. Синтезаторы частот в технике и радиосвязи. М.: Радио и связь, 1991. 265 с.

К недостаткам описанных в источнике информации синтезаторов частот относятся трудность обеспечения близкой к нулю разности фаз входных сигналов частотно-фазового детектора при реализации синтезаторов частот на современной элементной базе и высокое значение внеполосного радиоизлучения во время переходного процесса.

Наиболее близким аналогом (прототипом) данной полезной модели является синтезатор частот описанный в патенте 2419201 от 24.02.2010 "Адаптивный синтезатор частот с коммутацией элементов кольца фазовой автоподстройки", патентообладатель: ОАО 'Концерн "Созвездие'. Данный синтезатор частот содержит управляемый напряжением генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, частотно-фазовый детектор, опорный генератор, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, блок коммутируемой зарядовой накачки, блок определения синхронизма по фазе, микроконтроллер, блок определения синхронизма по частоте и фильтр нижних частот.

Недостатком синтезатора по патенту 2419201 является наличие блоков определения синхронизма по фазе и частоте. Ошибки определения синхронизма по частоте и фазе во время коммутации и не обеспечение нулевой разности фаз сигналов частотно-фазового детектора приводят к увеличению времени переходного процесса синтезатора частот.

Техническим результатом полезной модели является увеличение быстродействия синтезатора частот за счет управления нелинейным петлевым фильтром с коммутируемыми параметрами.

Технический результат достигается тем, что в однокольцевом синтезаторе частот с предварительной установкой частоты, состоящем из микроконтроллера и последовательно соединенных опорного генератора, делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления, частотно-фазового детектора, блока коммутируемой зарядовой накачки, нелинейного петлевого фильтра, который содержит первый конденсатор, первый вывод которого соединен с выходом блока коммутируемой зарядовой накачки и первым выводом параллельно включенных первого резистора и встречновключенных двух диодов, второй вывод первого конденсатора заземлен, второй вывод первого резистора и встречновключенных диодов соединен с отрицательном входом операционного усилителя и первым выводом второго конденсатора; и управляемого генератора, выход которого соединен с делителем частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен со вторым входом частотно-фазового детектора согласно полезной модели опорный генератор соединен с делителями частоты с переменным и фиксированным коэффициентами деления через электронный ключ, и в петлевой фильтр добавлен электронный ключ, причем второй вывод ключа соединен с первым выводом третьего резистора, вторые выводы первого и третьего резисторов объединены с первым выводом третьего конденсатора, выводы второго и третьего конденсаторов объединены с выходом операционного усилителя и входом управляемого генератора, положительный вход операционного усилителя заземлен, ключи по первым выводам управляются микроконтроллером, блок коммутируемой зарядовой накачки дополнительно снабжен шиной управления, соединенной с одним из выходов микроконтроллера.

Технический результат достигается за счет того, что отсутствие блоков определения синхронизма по частоте и фазе, по сравнению со вторым прототипом, приводит к сокращению ошибок коммутации, и происходит снижение времени переходного процесса. За счет добавления электронного ключа достигается необходимая блокировка частотно-фазового детектора и близкая к нулю разность фаз сигналов ЧФД в момент замыкания кольца, что способствует реализации данной полезной модели на современной элементной базе. Коммутация постоянной времени форсирующего звена нелинейного петлевого фильтра во время переходного процесса приводит к сокращению внеполосного радиоизлучения.

На фиг. 1 представлена структурная схема синтезатора частот с предварительной установкой частоты.

Данный синтезатор частот содержит опорный генератор ОГ (1), электронный ключ ЭК (2), делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления ДФКД (3), частотно-фазовый детектор ЧФД (5), блок коммутируемой зарядовой накачки (6), нелинейный петлевой фильтр ПФ (7) с электронным ключом (7.7), управляемый генератор ГУН (8), делитель частоты с переменным коэффициентом деления ДПКД (4), блоки (2), (3), (4), (6), (7.7) соединены с микроконтроллером МК (9).

Выход опорного генератора 1 соединен с первым входом электронного ключа 2. На второй вход электронного ключа 2 подается сигнала управляемого генератора 8. Первый выход электронного ключа 2 являются входом делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления 3, второй выход электронного ключа 2 является входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления 4. Выходы делителей частоты с фиксированным и переменным коэффициентом деления являются входами частотно-фазового детектора 5. Выходы частотно-фазового детектора 5 являются входами блока с коммутируемой зарядовой накачкой 6. Блок коммутируемой зарядовой накачки соединен с нелинейным петлевым фильтром 7, петлевой фильтр 7 соединен с управляемым генератором 8. Петлевой фильтр 7 содержит первый конденсатор C1 (7.1), первый вывод которого соединен с выходом блока 6 и первым выводом параллельно включенных резистора первого R1 (7.2) и встречновключенных диодов Д1, Д2 (7.3). Второй вывод конденсатора C1 (7.1) заземлен. Второй вывод резистора R2 (7.2) и диодов Д1, Д2 (7.3) соединен с отрицательном входом операционного усилителя ОУ (7.4) и первыми выводами второго конденсатора C2 (7.5), второго резистора R2 (7.6), ключа (7.7). Первый вывод ключа Второй вывод ключа (7.7) соединен с первым выводом третьего резистора R3 (7.8). Вторые выводы резисторов R1 (7.2) и R3 (7.8) объединены с первым выводом третьего конденсатора C3 (7.9). Выводы конденсаторов C2 (7.5), C3 (7.9) объединены с выходом операционного усилителя и входом управляемого генератора (8). Положительный вход операционного усилителя ОУ (7.4) заземлен.

Устройство работает следующим образом.

С опорного генератора (1) сигнал поступает на один из входов электронного ключа (2), на второй вход электронного ключа (2) поступает сигнал с управляемого генератора (8). Выходные сигналы электронного ключа (2) через делитель с фиксированным коэффициентом деления (3) и делитель с переменным коэффициентом деления (4) поступают в частотно-фазовый детектор (5). Выходные сигналы ЧФД (5) поступают в блок коммутируемой зарядовой накачки (6), откуда сигнал поступает на нелинейный петлевой фильтр (7) и управляемый генератор (8). Во время переходного процесса электронный ключ (2) разомкнут, электронный ключ (7.7) замкнут, осуществляется управление блоком коммутируемой зарядовой накачки микроконтроллером (9), тем самым достигается предварительная установка частоты. Затем происходит размыкание ключа (7.7) сброс двух делителей частоты (3 и 4), замыкание электронного ключа (2) и естественный захват по частоте.

Использование предлагаемых технических решений позволяет создать прецизионные синтезаторы частоты с высоким быстродействием.

Теоретически установлено, что предлагаемый вариант предварительной установки частоты позволяет увеличить быстродействие до 510 раз.

Синтезатор частот с предварительной установкой частоты, состоящий из микроконтроллера и последовательно соединенных опорного генератора, делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления, частотно-фазового детектора, блока коммутируемой зарядовой накачки, нелинейного петлевого фильтра, который содержит первый конденсатор, первый вывод которого соединён с выходом блока коммутируемой зарядовой накачки и первым выводом параллельно включённых первого резистора и встречновключенных двух диодов, второй вывод первого конденсатора заземлён, второй вывод первого резистора и встречновключенных диодов соединён с отрицательным входом операционного усилителя и первым выводом второго конденсатора; и управляемого генератора, выход которого соединен с делителем частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен со вторым входом частотно-фазового детектора, отличающийся тем, что опорный генератор соединен с делителями частоты с переменным и фиксированным коэффициентами деления через электронный ключ, и в петлевой фильтр добавлен электронный ключ, причем первый вывод ключа соединен с отрицательным выводом операционного усилителя, а второй вывод ключа соединён с первым выводом третьего резистора, вторые выводы первого и третьего резисторов объединены с первым выводом третьего конденсатора, выводы второго и третьего конденсаторов объединены с выходом операционного усилителя и входом управляемого генератора, положительный вход операционного усилителя заземлён, ключи соединены с микроконтроллером, блок коммутируемой зарядовой накачки дополнительно снабжен шиной управления, соединенной с одним из выходов микроконтроллера.