Патент на изобретение №2212756

(54) СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ

(57) Реферат:

Изобретение относится к радиотехнике и технике связи и может быть использовано при синтезе частот. Достигаемый технический результат – повышение быстродействия. Синтезатор частот содержит соединенные в петлю фазовой автоподстройки частоты подстраиваемый генератор, смеситель, тракт промежуточной частоты, частотно-фазовый детектор и петлевой фильтр, а также амплитудный детектор, датчик мелкой сетки частот, датчик крупной сетки частот, блок управления частотой, элемент сброса, два коммутатора и генератор тока. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и технике связи и может быть использовано при синтезе частот.

В описании изобретения [1] представлен синтезатор частот, который содержит подстраиваемый генератор, смеситель, тракт промежуточной частоты с управляемой полосой пропускания, выполненный в виде фильтра нижних частот и коммутатора, частотно-фазовый детектор, петлевой фильтр, амплитудный детектор, датчик мелкой сетки частот, датчик крупной сетки частот, блок управления частотой и элемент сброса.

Однако в известном синтезаторе частот значительное время в процессе настройки проходит до того момента, когда сигнал в суммирующей петле фазовой автоподстройки частоты попадет в полосу пропускания тракта промежуточной частоты. Это время занимает тем большую долю в процессе настройки, чем шире диапазон частот датчика крупной сетки.

Задачей изобретения является повышение быстродействия.

Для этого в синтезатор частот, содержащий подстраиваемый генератор, смеситель, тракт промежуточной частоты с управляемой полосой пропускания, выполненный в виде фильтра нижних частот и первого коммутатора, частотно-фазовый детектор, петлевой фильтр, амплитудный детектор, датчик мелкой сетки частот, датчик крупной сетки частот, блок управления частотой и элемент сброса, введены генератор тока и второй коммутатор. Выход генератора тока соединен с выходом петлевого фильтра через второй коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом амплитудного детектора.

На чертеже представлена структурная схема предложенного устройства.

Синтезатор частот содержит подстраиваемый генератор 1, смеситель 2, тракт 3 промежуточной частоты, выполненный в виде фильтра 4 нижних частот и первого коммутатора 5, частотно-фазовый детектор 6, петлевой фильтр 7, амплитудный детектор 8, датчик 9 мелкой сетки частот (ДМСЧ), датчик 10 крупной сетки частот (ДКСЧ), блок 11 управления частотой и элемент 12 сброса, а также введенные второй коммутатор 13 и генератор 14 тока.

В квазистатическом, т.е. синхронном, режиме работы петля фазовой автоподстройки частоты, включающая подстраиваемый генератор 1, смеситель 2, тракт 3 промежуточной частоты с управляемой полосой пропускания, выполненный в виде фильтра 4 нижних частот, первого коммутатора 5 и частотно-фазового детектора 6, суммирует частоты ДМСЧ 9 и ДКСЧ 10, т.е. частота сигнала на выходе генератора 1 равна сумме частот датчиков 9 и 10 частот. В этом режиме на входе амплитудного детектора 8 присутствует сигнал. Первый коммутатор 5 обеспечивает широкую (Fш) полосу пропускания тракта 3 промежуточной частоты переключением частоты среза фильтра 4 нижних частот. Значение Fш согласно [1] выбирается больше верхнего номинала частоты ДМСЧ 9. На выходе частотно-фазового детектора 6 и входе петлевого фильтра 7 – напряжение, соответствующее разнице фаз входных сигналов, которое управляет частотой подстраиваемого генератора 1.

Петлевой фильтр 7 корректирует частотно-фазовую характеристику петли фазовой автоподстройки частоты, обеспечивая условие устойчивости.

Сигналом с амплитудного детектора 8 второй коммутатор 13 выключен, поэтому генератор тока 14 не подключен к выходу петлевого фильтра 7.

Допустим, по команде с первого выхода блока 11 управления в ДМСЧ 9 установлена новая частота. В этом случае частота сигнала на выходе смесителя 2, соответствующая разнице частот сигналов подстраиваемого генератора 1 и ДКСЧ 10, находится в пределах широкой (Fш) полосы пропускания тракта 3. На входе амплитудного детектора 8 имеется сигнал. Напряжение с устройства 8 управляет первым коммутатором 5, который сохраняет широкую Fш) полосу пропускания тракта 3 промежуточной частоты. На выходе частотно-фазового детектора 6 имеется сигнал, который изменяет напряжение на выходе петлевого фильтра 7, стремясь свести разницу частот на входах частотно-фазового детектора 6 к нулю, т.е. перейти к синхронизации до разницы фаз. В результате частота сигнала на выходе подстраиваемого генератора 1 будет иметь новое значение, равное сумме частот сигналов ДМСЧ 9 и ДКСЧ 10.

Допустим, по команде со второго выхода блока 11 управления установлена новая частота в ДКСЧ 10. В этот же момент происходит сброс управляющего напряжения на выходе петлевого фильтра 7 по команде с третьего выхода блока 11 управления частотой. В этом случав частота сигнала на выходе смесителя 2, равная разнице частот сигналов подстраиваемого генератора 1 и ДКСЧ 10, больше полосы пропускания тракта 3 промежуточной частоты (Fш). На входе амплитудного детектора 8 сигнал исчезает и первый коммутатор 5 переключением частоты среза фильтра 4 нижних частот обеспечивает узкую (Fy) полосу пропускания тракта 3. Значение Fy выбирается существенно меньшим нижнего номинала частоты ДМСЧ 9, т.е. выполняется условие Fу<<Fш. Одновременно с пропаданием сигнала на выходе детектора 6 включается коммутатор 13, который подключает генератор 14 тока к выходу петлевого фильтра 7. Имеет место быстрое увеличение напряжения на выходе петлевого фильтра 7.

Частота подстраиваемого генератора 1 начнет быстро увеличиваться. Увеличение частоты будет происходить до тех пор, пока частоты с выходов подстраиваемого генератора 1 и ДКСЧ 10 не будут отличаться на величину, не превышающую Fy. Как только это произойдет, на выходе тракта 3 и амплитудного детектора 8 появятся сигналы, причем последний сигнал осуществит коммутацию полосы пропускания тракта 3 до величины Fш и через второй коммутатор 13 отключит генератор тока 14 от выхода петлевого фильтра 7. С этого момента увеличение напряжения на выходе петлевого фильтра 7 будет происходить медленнее и только из-за сигнала частотно-фазового детектора 6. Далее произойдет точная настройка частоты подстраиваемого генератора 1 на сумму частот ДМСЧ 9 и ДКСЧ 10 с точностью до разницы фаз.

Описанный механизм увеличения скорости нарастания напряжения на выходе петлевого фильтра 7 до момента попадания сигнала в узкую полосу тракта промежуточной частоты 3 позволяет существенно сократить время настройки синтезатора. Этот выигрыш тем больше, чем шире диапазон частот, перекрываемый ДКСЧ 10.

Источник информации
1. Патент 1691960, Н 03 L 7/16, Синтезатор частот. А.И. Беляков, С.Х. Кеспер.

Формула изобретения

Синтезатор частот, содержащий соединенные в петлю фазовой автоподстройки частоты подстраиваемый генератор, смеситель, тракт промежуточной частоты, частотно-фазовый детектор и петлевой фильтр, а также амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом тракта промежуточной частоты, датчик мелкой сетки частот, выход которого подключен ко второму входу частотно-фазового детектора, датчик крупной сетки частот, выход которого соединен со вторым входом смесителя, а также блок управления частотой, первый выход которого соединен со входом датчика мелкой сетки частот, второй выход – со входом датчика крупной сетки частот, и элемент сброса, вход которого подключен к третьему выходу блока управления частотой, а выход элемента – к выходу петлевого фильтра, при этом тракт промежуточной частоты состоит из фильтра нижних частот и первого коммутатора, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, а выход – с фильтром нижних частот, отличающийся тем, что в него введены второй коммутатор и генератор тока, причем выход генератора тока соединен с выходом петлевого фильтра через второй коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом амплитудного детектора.

РИСУНКИ