Способ синтеза стабильных электрических колебаний некратных частот

к бания С перестраиваемой частотой ДОПОЛНИТСПЬНО ДСЛЯТ В П М 3 раз, ПрИ образовании ВЫХОД 12ного стабильного колебания с частотой 11 частоту 1 г колебания с перестраиваемой частотой до К полнительно делят в П М д раз, а каждое из остальных (К-1) выходных стабильных колебаний 32Предлагаемое изобретение относится К радиотехнике (РТ) и может быть использовано при построении синтезаторов электрических колебаний произвольных (некратных) частот.Важной для радиоэлектроники является проблема генерирования высокостабильных электрических колебаний с требуемой частотой 11. Она решается двумя основными способами 1 методом прямого частотного синтеза с помощью системы ФАПЧ. Как известно,в первом случае колебание с частотой 11 образуется посредством операций деления и (или) умножения частот одного (нескольких) базовых стабильных колебаний с последующим выделением соответствующего комбинационного продукта. Если при синтезе используются два базовых колебания с частотами 101 и 10, то требуемое колебание 11 соответствует одному из уравненийМ М М М 101 Мо 2 М 201 М 102 М (1) УраВНеНИЮСООТВТСТВУТ СТруКТурНаЯ СХеМа СИНТЗЗТОРЗ ЧаСТОТЫ, ПрИВеДеННаЯ НаЗдесь 1, 4 - генераторы (кварцевые) базовых стабильных колебаний с частотами соответственно 101 и 1 о 2, 5 - умножители частоты колебаний соответственно в М 1 и М раз 3,6 - делители частоты соответственно в 111 и М раз 7 - смеситель частоты, выделяющий суммарный либо разностный продукты. В общем случае М 1, М - произвольные Целые неотрицательные числа, 1 Т 1, М - произвольные целые положительные числа. Если М 1 0 или М 0, то соответствующая ветвь структурной схемы (блоки 1-3 либо 4-6) вместе со смесителем 7 частоты отсутствуют. Местоположение блоков 2 и 3 (5 и 6) принципиально может изменяться местами.Недостатки метода прямого частотного синтеза известны и состоят в следующем сложность аппаратурной реализации, вытекающая в основном из сложности реализации умножителей частоты и смесителей частоты принципиальная невозможность получения колебания с изменяемым в процессе работы значением частоты, т.е. метод прямого частотного синтеза применяется для получения стабильных колебаний с фиксированной(ь 1 ми) частотой(ами).По указанным выше причинам на практике в основном применяется метод синтеза с помощью системы ФАПЧ 2. Идея метода основана на том, что любое требуемое значение(включая иррациональное) Г 1 частоты генерируемого колебания можно представить в видеМ д Го(2) где Го частота опорного стабильного колебанияМ 1, Ыр - в общем случае произвольные Целые положительные числа.Сущность метода состоит в следующем.Генерируется стабильное опорное колебание с фиксированной частотой Го. Генерируется колебание с перестраиваемой частотой Гр, из которого делением частоты в М 1 раз формируется вспомогательное колебание с частотой Гг/М 1. Вспомогательное и опорное колебания сравниваются по фазе. На основе сравнения формируется сигнал ощибки, прямо пропорциональный разности фаз, с помощью которого осуществляется управление частотой Гр. Изменение (подстройка) частоты Гр обеспечивает выполнение условияМ Гг/М 1 Го. Выходное колебание с частотои Г 1 ГО - образуется делением в Ыр раз час М 1 тоты Гр колебания с перестраиваемой частотой. Стабильность выходного колебания, благодаря непрерывному процессу управления (подстройки) частотой Гр (процессу фазовой автоподстройки частоты), соответствует стабильности опорного колебания с частотой Го.Рассматриваемый метод синтеза реализуется устройством, структурная схема которого приведена на фиг. 2.Она содержит в себе перестраиваемый генератор 1, делитель 2 частоты, фазовый детектор 3, ФНЧ 4, усилитель 5 постоянного тока, делитель 6 частоты и генератор 7 опорного колебания.Генератор 7 представляет собой кварцевый генератор стабильного опорного колебания с частотой Го. Генератор 1 является перестраиваемым по частоте. Он является источником колебания с перестраиваемой частотой Гр. Делитель 2 делит частоту входного колебания в М 1 раз, образуя тем самым вспомогательное колебание с частотой ГГ/М 1. В фазовом детекторе 3 осуществляется сравнение по фазе вспомогательного и опорного колебаний. Сигнал на выходе детектора 3 дальще подвергается низкочастотной фильтрации (ФНЧ 4) и усилению (усилитель 5). В результате образуется сигнал ощибки, прямо пропорциональный разности фаз вспомогательного и опорного колебаний. Генератор 1 являет собой генератор, управляемый напряжением. Поэтому под влиянием сигнала ощибки частота Гр колебаний на его выходе изменяется (подстраивается), стремясь к значению Гр Го - М 1, при котором разность фаз вспомогательного и опорного колебаний стремится к нулю. Элементы 1-5 и 7 образуют в совокупности систему ФАПЧ генератора 1, управляющую частотой последнего с точностью до фазы. Делитель 6 делит частоту входного колебания в Ыр раз. На его выходе образуется выходное стабильное колебание сУстройство фиг. 2 позволяет синтезировать стабильное колебание с частотой Г 1, изменяемой в процессе работы, создавая, таким образом, сетку частот с некоторым щагом АГ. Обычно весь рабочий диапазон синтезатора частот разбивается на поддиапазоны, например, по декадному принципу. Для упрощения синтезатора целесообразно, чтобы на всех поддиапазонах генерируемых частот генератор 1 работал (перестраивался) в одном и том же рабочем диапазоне, соответствующем верхнему поддиапазону синтезатора. При таком построении переход синтезатора с одного поддиапазона на другой осуществляется ступенчатым изменением коэффициента деления М 1 делителя 6 частоты, который в пределах поддиапазона остается неизменным. Так, при декадном (октавном) разбиении на поддиапазонь 1 переход в соседний, более низкочастотный поддиапазон соответствует увеличе 3нию 1 Т 1 в 10 (2) раз, а переход в соседний, более высокочастотный поддиапазон соответствует уменьшению 1 Т 1 в 10 (2) раз. При этом на верхнем поддиапазоне 1 Т 1 1. Делитель 2 Частоты имеет переменный коэффициент М 1 деления, обычно изменяющийся с щагом 1 от минимального Миш, до максимального Миш значения независимо от поддиапазона. Такое построение обеспечивает неизменный внутри поддиапазона щаг АГ сетки частот, который имеет максимальное значение АГ АШХ Го на верхнем поддиапазоне и уменьшаетсяМетод синтеза с помощью системы ФАПЧ, реализуемый устройством по фиг. 2, позволяет получить стабильное колебание с практически любым требуемым щагом сетки частот. Однако он обладает существенным недостатком, который заключается в невозможности одновременного формирования не одного, а нескольких стабильных колебаний с произвольными (некратными) частотами. Необходимость же наличия одновременно нескольких (чаще двух) стабильных колебаний с некратными частотами часто возникает при построении различных систем и устройств, например, систем телекоммуникаций, генераторов электрических сигналов, радиоизмерительных приборов. Для рещения этой проблемы в состав системы (устройства) вводят несколько синтезаторов по схеме фиг. 2. Их число равно числу требуемых колебаний с некратными частотами. Такой подход существенно усложняет аппаратурную реализацию.Задачей данного изобретения является получение технического результата, который выражается в устранении отмеченного существенного недостатка метода синтеза с помощью системы ФАПЧ, а именно, в обеспечении возможности одновременного синтеза нескольких колебаний произвольных (некратных) частот и, как следствие, упрощении синтезаторов электрических колебаний.Идея предлагаемого способа синтеза основана на следующем. По известному методуМ при формировании колебания с частотои Г ГОперестраиваемая частота Гг имеет 1 М 2значение Го - М 1, при формировании колебания с другой частотой 2 Г 0- другое 2значение Го - М 2, поэтому при синтезе К произвольных (некратных) стабильных колебаний, (1 1,К ), необходимо использовать К колебаний с переустраиваемыми часто тами то - Мд, т.е. К синтезаторов частот по структурной схеме фиг. 2. Суть предлагаемого способа синтеза состоит в использовании при генерировании К стабильных колебаний одного колебания с перестраиваемой частотой. Обратим внимание, М.что применительно к любому 1-му колебанию с частотой Д Г 0 - значение частоты Ц колебания С перестраиваемой частотой ОПрСДСЛЯСТСЯ ЧИСЛИТСЛСМ ПОСЛСДНСГО ВЬТРЗЖСНИЯ. ПОЭТОМУ ДЛЯ использования ОДНОГО колебания С перестраиваемой частотой необходимо,ЧТОбЫ ЧИСЛИТСЛИ ВЬТРЗЖСНИЙ, ОПРСДСЛЯЮЩИС частоты Г ГСНСРИРУСМЬТХ К стабильных КОлебаний, бЫЛИ ОДИНЗКОВЬТ. ЭТО ПРИВОДИТ К формальному СООТНОШСНИЮОтметим, что знаменатель выражения (3) определяет необходимый коэффициент деления частоты Гр перестраиваемой частоты для образования стабильного колебания с частотой Ц. Он должен быть целым, что при различных сочетаниях коэффициентов М, К некратных стабильных колебаний можно обеспечить только в виде (3).-М. -М В случае синтеза Двух стабильных колебаний с частотами Д 2 и Г, ОМ 2 наНа основании изложенного вытекает следующая последовательность операций, характеризующих предлагаемый способ синтеза.Генерируется стабильное опорное колебание с фиксированной частотой Го. Генерируется колебание с перестраиваемой частотой г. Последовательно выполняемыми опера К циями деления частоты в М 1 и ПМ 1 раз колебания с перестраиваемой частотой г фор 12К мируется вспомогательное колебание с частотой ГГ / ПМ д . Формируется сигнал ошибки,11 прямо пропорциональный разности фаз вспомогательного и опорного колебаний. Сигналом ошибки управляется частота г колебания с перестраиваемой частотой, вследствие че К го обеспечивается выполнение условия Г /ПМ 0. Выходное колебание с частотой 11Д Т Т образуется последовательно выполняемыми операциями деленияК в 111 и ПМ д раз частоты г колебания с перестраиваемой частотой. Каждое из остальных 12(К-1) выходных стабильных колебаний образуется делением в На -ПМ д / М д раз часто 11ты г колебания с перестраиваемой частотой. Таким образом, предлагаемый способ синтеза отличается от известного тем, что вво к ДЯТСЯ СЛСДУЮЩИС НОВЫЕ ОПСРЭЦИИ операция ДОПОЛНИТСЛЬНОГО ДСЛСНИЯ Враз час 12ТОТЫ г колебания С перестраиваемой частотой ДЛЯ формирования вспомогательного КОЛС к бания операция ДОПОЛНИТСЛЬНОГО ДСЛСНИЯ В П М раз частоты г колебания С перестраи 12ваемой частотой ДЛЯ образования ВЫХОДНОГО стабильного колебания С частотойК Д (К-1) независимых операций деления в На -ПМд /Мд раз частоты г коле 1 Т 1 11 бания с перестраиваемой частотой для образования остальных (К-1) выходных стабильных колебаний. Сформулированные отличия обеспечивают возможность синтеза одно М Т 1 з 11 зКз М 1 з М 1 М.в еменно К выходных стабильных колебаний с частотами Г. 1 Опроизвольные целые положительные числа. Из приведенного описания предлагаемого способа синтеза прямо вытекает структурная схема реализующего его устройства фиг. 3. Она содержит перестраиваемый генератор 1, делители 2, 7-12 частоты, фазовый детектор 3, ФНЧ 4 и усилитель 5 постоянного тока, генератор 6 опорного колебания. Назначе