Устройство с цифровой коррекцией частоты опорного генератора 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.

Устройство с цифровой коррекцией частоты опорного генератора синтезатора частот содержит датчик температуры ДТ, пьезоэлемент ПЭ, схему автогенератора САГ, преобразователь «температура-код» ТК и синтезатор частот СЧ.

Устройство обеспечивает высокую стабильность колебаний синтезатора частот при низком энергопотреблении за счет цифровой коррекции температурного ухода частоты опорного генератора и исключения терморегулятора и нагревателя, определяющего большое энергопотребление устройства.

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

С увеличением количества радиоэлектронных средств различного назначения возрастает загрузка радиочастотного диапазона, в результате чего вопрос помехоустойчивости становится все более острым. Одним из направлений реализации более высокой помехоустойчивости радиоприемных устройств является повышение стабильности частоты опорного генератора приемника. При переносе спектра сигнала в супергетеродинном приемнике на промежуточную частоту нестабильность частоты гетеродина приемника будет определять уход частоты сигнала от номинального значения после переноса его спектра, что требует соответствующего расширения полосы пропускания избирательных систем. Вынужденное расширение полосы пропускания фильтров из-за нестабильности частоты сигнала приводит к ухудшению отношения сигнал-шум и к снижению помехоустойчивости приемника.

Сложность реализации высокой стабильности частоты гетеродина приемника особенно сильно проявляется в том случае, если радиоприемник является необслуживаемым устройством, длительное время принимающим сигналы на объекте, где имеются ограничения по энергопотреблению.

Для повышения стабильности частоты опорных генераторов (ОГ) применяются кварцевые резонаторы, относительная нестабильность частоты которых, под действием дестабилизирующих факторов, составляет порядка f/f₀10^-4 (Радиотехника: Энциклопедия/ Под ред. Ю.Л.Мазора, Е.А.Мачусского, В.И.Правды. - М.: Издательский дом «Додэка-XX1», 2002, с.337).

Однако, при работе, например, в УКВ диапазоне частот абсолютный уход частоты может составлять десятки килогерц, что не согласуется с использованием согласованных фильтров, узкополосных избирательных систем. Определяющим фактором нестабильности частоты опорного генератора является изменение температуры в широком диапазоне. 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 менее ±2,510^-8 (Кварцевые генераторы, фильтры, резонаторы, кристаллические элементы. - С-П.: ОАО «МОРИОН», 2002, с.15). 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 работающей аппаратуре, недопустимо.

Наиболее близким к полезной модели является термостатированный кварцевый микрогенератор (А.И.Куталев. Юбилейная научно-техническая конференция «Современное состояние и перспективы развития специальных систем радиосвязи и радиоуправления». Тезисы докладов.-Омск, 2008, с.88), который выбран в качестве прототипа.

Устройство содержит температурный датчик ДТ, температурный регулятор ТР, нагреватель Н, пьезоэлемент (кварцевый резонатор) ПЭ, схему автогенератора САГ.

Известный термостатированный кварцевый микрогенератор обеспечивает формирование электрических колебаний с высокой стабильностью частоты (f/f₀=510^-8), но потребляемый от источника питания ток составляет десятки миллиампер, что неприемлемо для автономно работающих радиоприемных устройств.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение высокой стабильности частоты опорного генератора синтезатора частот при низком энергопотреблении устройства.

Данный технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее датчик температуры ДТ, пьезоэлемент ПЭ и схему автогенератора САГ вместо терморегулятора ТР и нагревателя Н вводятся преобразователь «температура-код» ТК, вход которого соединен с выходом датчика температуры ДТ, и синтезатор частот СЧ, первый вход которого соединен с выходом преобразователя «температура-код», второй вход синтезатора частот СЧ соединен с выходом схемы автогенератора САГ, выход синтезатора частот является выходом устройства.

В устройстве используется цифровое преобразование сигнала с датчика температуры в код частоты, поступающий на вход синтезатора частот для коррекции формируемой частоты при изменении температуры в вакуумированном объеме, где находится кварцевый резонатор.

На фиг.1 показана схема устройство с цифровой коррекцией частоты опорного генератора синтезатора частот. Устройство с цифровой коррекцией электрических колебаний синтезатора частот содержит датчик температуры ДТ, пьезоэлемент ПЭ, схему автогенератора САГ, преобразователь «температура-код» ТК и синтезатор частот СЧ на микросхеме 1015ПЛ5В, построенный по однокольцевой схеме с фазовой автоподстройкой частоты. Устройство с цифровой коррекцией частоты опорного генератора синтезатора частот работает следующим образом.

Сигнал от датчика ДТ, контролирующего изменение температуры в вакуумированном объеме, где расположен кварцевый резонатор ПЭ, поступает на преобразователь «температура-код» ТК, который формирует кодовую комбинацию, соответствующую компенсацию ухода частоты кварцевого резонатора. Цифровой сигнал рассогласования поступает на синтезатор частот СЧ, где осуществляется соответствующая коррекция частоты выходных электрических колебаний при изменении частоты сигнала, поступающего с выхода схемы автогенератора САГ.

Таким образом, устройство обеспечивает высокую стабильность колебаний синтезатора частот путем цифровой коррекции температурного ухода частоты опорного генератора и низкое энергопотребление за счет исключения регулятора температуры и энергоемкого нагревателя.

1. Устройство с цифровой коррекцией частоты опорного генератора синтезатора частот, содержащее датчик температуры, выход которого соединен с входом преобразователя «температура-код», выход преобразователя «температура-код» соединен с первым входом синтезатора частот, второй вход синтезатора частот соединен с выходом схемы автогенератора, выход пьезоэлемента (кварцевого резонатора) соединен с входом схемы автогенератора, выход синтезатора частот является выходом устройства.

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