Синтезатор частот

Синтезатор частот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к области измерительной техники, радиолокации и связи.

Предшествующий уровень техники

Известен синтезатор частот с цифровой ФАПЧ (Chenakin A. Frequency Synthesizers: Concept to Product 2011 г., 152 с.), который включает в себя частотно-фазовый детектор, делитель частоты с дробным переменным коэффициентом деления в N раз, фильтр сигнала управления и управляемый генератор.

Недостатками данной схемы являются высокий уровень шумов, обусловленный ЧФД, и низкое частотное разрешение из-за небольших значений K до 25, реализуемых в микросхемах и дающих разрешение около 3-6 Гц при минимальном уровне фазовых шумов.

Известен однопетлевой синтезатор с преобразованием частоты в обратной связи (Chenakin A. A compact, agile, low-phase-noise frequency source with AM, FM and pulse modulation capabilities, 2009 г., 2 с.), который улучшает спектральную чистоту выходного сигнала и частотное разрешение заменой делителя частоты на преобразователь частоты и введением умножителя частоты и цифрового вычислительного синтезатора, обладающего наилучшим на сегодняшний день частотным разрешением.

Недостатками данного решения являются существенное энергопотребление и большие габариты устройств.

Сущность изобретения

Основная техническая задача данного изобретения состоит в создании синтезатора частот с низким энергопотреблением.

Основным техническим результатом предлагаемого решения является повышение частотного разрешения и спектральной чистоты выходного сигнала и уменьшение габаритов устройства.

Основной технический результат достигается тем, что в синтезаторе частот, включающем опорный генератор, выход которого соединен с умножителем частоты, преобразователь частоты, делитель частоты, выход которого соединен с входом частотно-фазового детектора, выход которого соединен с входом фильтра сигнала ошибки, выход которого соединен с входом управляемого генератора, согласно предложенному решению выход умножителя частоты соединен с входом дополнительного умножителя частоты, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с опорным входом частотно-фазового детектора, причем частоты управляемого генератора и опорного генератора связаны соотношением

F У Г = N ⋅ K ⋅ R ⋅ F О Г ⋅ ( 1 ± 1 M ) ;

где

N - переменный коэффициент деления делителя частоты;

Fуг - частота управляемого генератора;

M - коэффициент умножения умножителя частоты;

Fог - частота опорного генератора;

K - коэффициент умножения частоты дополнительного умножителя частоты;

R - коэффициент деления делителя частоты.

Целесообразно делитель частоты и частотно-фазовый детектор выполнять в виде единой интегральной схемы.

Краткое описание чертежей

На рисунке представлена блок-схема синтезатора частот.

Синтезатор частот состоит из опорного генератора 1, выход которого соединен с входом умножителя частоты высокой кратности 2, выход которого соединен с входом дополнительного умножителя частоты 3 и с первым входом преобразователя частоты 4. Выход дополнительного умножителя частоты 3 соединен с входом делителя частоты 5, выход которого соединен с опорным входом частотно-фазового детектора 6. Выход преобразователя частоты 4 соединен с входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления 7, выход которого соединен с другим входом частотно-фазового детектора 6. Выход частотно-фазового детектора 6 соединен с фильтром сигнала ошибок 8, выход которого соединен с входом управляемого генератора 9. Второй вход преобразователя частоты 4 соединен с выходом управляемого генератора 9. Делители частоты 5, 7 и частотно-фазовый детектор 6 выполнены в виде единой интегральной схемы.

Осуществление изобретения

Сигнал с выхода умножителя частоты 2 разделяется по мощности и поступает на вход дополнительного умножителя частоты 3 и на вход преобразователя частоты 4. Выходной сигнал умножителя частоты 3 поступает на вход делителя частоты 5 с дробным переменным коэффициентом деления, определяемым по формуле

N = I N T + F R A C M O D

Где

N - значение коэффициента деления делителя частоты;

INT - программируемая целая часть коэффициента деления N;

FRAC и MOD - программируемые числа, определяющие дробную часть коэффициента деления N.

Выходной сигнал делителя частоты 5 поступает на опорный вход частотно-фазового детектора 6. На второй вход преобразователя частоты 4 поступает сигнал управляемого генератора 9. С выхода преобразователя частоты снимается сигнал разностной частоты и поступает на вход делителя частоты с переменным коэффициентом деления 7, выходной сигнал которого поступает на второй вход частотно-фазового детектора 6. Частотно-фазовый детектор вырабатывает сигнал ошибки, пропорциональный фазовому рассогласованию между сигналами на его входах. Этот сигнал после фильтрации фильтром сигнала ошибки 8 поступает на вход управления частотой управляемого генератора 9. Частоты управляемого генератора 9 и опорного генератора 1 связаны соотношением

F У Г = N ⋅ K ⋅ R ⋅ F О Г ⋅ ( 1 ± 1 M )

при этом частотное разрешение равно

Δ F У Г = N ⋅ K ⋅ R ⋅ F О Г M O D ⋅ M

При режиме работы частотно-фазового детектора 5 M ⋅ K N ≤ 1 , R ≪ N , что позволяет улучшить частотное разрешение в N R раз по сравнению с синтезатором с делителем частоты с дробным переменным коэффициентом деления частоты в обратной связи.

1. Синтезатор частот, включающий опорный генератор, выход которого соединен с умножителем частоты, преобразователь частоты, делитель частоты, выход которого соединен с входом частотно-фазового детектора, выход которого соединен с входом фильтра сигнала ошибки, выход которого соединен с входом управляемого генератора, отличающийся тем, что выход умножителя частоты соединен с входом дополнительного умножителя частоты, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с опорным входом частотно-фазового детектора, причем частоты управляемого генератора и опорного генератора связаны соотношением где:N - переменный коэффициент деления делителя частоты;Fуг - частота управляемого генератора;M - коэффициент умножения умножителя частоты;Fог - частота опорного генератора;K - коэффициент умножения частоты дополнительного умножителя частоты;R - коэффициент деления делителя частоты.2 Синтезатор частот по п.1, отличающийся тем, что делитель частоты и частотно-фазовый детектор выполнены в виде единой интегральной схемы.