УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ЧАСТОТ ДЕЦИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ВОЛН

Полезная модель относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может использоваться в передающих устройствах для формирования несущих частот.
Из уровня техники известен синтезатор частот (Патент RU на полезную модель №100348, МПК: H03L 7/00, 2013), содержащий генератор, управляемый напряжением, первый фильтр нижних частот и блок синтезатора частот, выполненный с возможностью обмена управляющими сигналами с внешним управляющим устройством, первый вход блока синтезатора частот является входом сигнала опорной частоты, а второй вход соединен с первым выходом генератора, управляемого напряжением, первый и второй коммутаторы, второй фильтр нижних частот и буферный усилитель, выход блока синтезатора частот соединен с входом первого коммутатора, первый и второй выходы которого через соответствующие первый и второй фильтры нижних частот соединены соответственно с первым и вторым входами второго коммутатора, выход которого соединен с управляющим входом генератора, управляемого напряжением, второй выход которого соединен с входом буферного усилителя, выход которого является выходом устройства, первый и второй коммутаторы выполнены с возможностью подачи на них управляющих сигналов с внешнего управляющего устройства.
К недостаткам данного синтезатора частот можно отнести отсутствие возможности совмещения в одном режиме работы требуемого малого времени перестройки по частоте с требуемыми малыми фазовыми шумами выходного сигнала, ограничивая применяемость данного устройства.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатом к предлагаемому техническому решению является быстродействующий синтезатор частот (Патент RU на полезную модель №135468, МПК: H03L 7/00, 2013), содержащий первый блок синтезатора частот, на первый вход которого подается сигнал от опорного генератора, первый фильтр нижних частот и первый генератор, управляемый напряжением, выход которого соединен со вторым входом блока синтезатора частот, группа управляющих входов которого с помощью шины управления соединена с внешним управляющим устройством, второй генератор, управляемый напряжением, высокочастотный коммутатор, выход которого является выходом устройства, и последовательно соединенные второй блок синтезатора частот и второй фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом второго генератора, управляемого напряжением, выход первого блока синтезатора частот через первый фильтр нижних частот соединен с управляющим входом первого генератора, управляемым напряжением, выход которого соединен также с первым входом высокочастотного коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго генератора, управляемого напряжением и вторым входом второго блока синтезатора частот, на первый вход которого подается сигнал от опорного генератора, а группа управляющих входов второго блока синтезатора частот с помощью шины управления соединена с группой управляющих входов высокочастотного коммутатора и с внешним управляющим устройством.
Техническая проблема, решаемая созданием данной полезной модели, заключается в том, что управление блоками синтезаторов частот осуществляют по шине управления от внешнего управляющего устройства по интерфейсу SPI (Serial Peripheral Interface), настройку одного из блоков синтезатора частот осуществляют в процессе работы другого блока синтезатора частот, что значительно снижает быстродействие.
Технический результат заявляемой полезной модели направлен на создание устройства формирования частот дециметрового диапазона волн с высоким быстродействием, обеспечивающего работу на трех разнесенных частотах, с высокой стабильностью и скоростью переключения несущих частот.
Технический результат достигается тем, что устройство формирования частот дециметрового диапазона волн содержит первый опорный генератор; последовательно соединенные первый блок фазовой автоподстройки частоты, первый фильтр низких частот, и первый генератор, управляемый напряжением, первый выход которого соединен со вторым входом первого блока фазовой автоподстройки частоты, второй выход первого генератора, управляемого напряжением, соединен с первым входом высокочастотного коммутатора; последовательно соединенные второй блок фазовой автоподстройки частоты, второй фильтр низких частот, и второй генератор, управляемый напряжением, первый выход которого соединен со вторым входом второго блока фазовой автоподстройки частоты, второй выход второго генератора, управляемого напряжением, соединен со вторым входом высокочастотного коммутатора, на первый вход первого блока фазовой автоподстройки частоты и первый вход второго блока фазовой автоподстройки частоты подается сигнал от первого опорного генератора, кроме этого оно содержит второй опорный генератор, выход которого соединен с третьим входом высокочастотного коммутатора, на четвертый вход которого поступает сигнал запуска, выход высокочастотного коммутатора является выходом одного из сигналов, поступивших с выхода первого генератора, управляемого напряжением, второго генератора, управляемого напряжением и второго опорного генератора, управление первым блоком фазовой автоподстройки частоты и вторым блоком фазовой автоподстройки частоты осуществляется посредством их внешних выводов, подключенных к источнику питания.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется рисунком, на котором представлена функциональная схема устройства формирования частот дециметрового диапазона волн.
Устройство формирования частот дециметрового диапазона волн содержит первый опорный генератор (ОГ1) 1; последовательно соединенные первый блок фазовой автоподстройки частоты (БФАПЧ1) 2, первый фильтр низких частот (ФНЧ1) 3, и первый генератор, управляемый напряжением (ГУН1) 4, первый выход которого соединен со вторым входом БФАПЧ1 2, второй выход ГУН1 4 соединен с первым входом высокочастотного коммутатора (ВК) 5; последовательно соединенные второй блок фазовой автоподстройки частоты (БФАПЧ2) 6, второй фильтр низких частот (ФНЧ2) 7, и второй генератор, управляемый напряжением (ГУН2) 8, первый выход которого соединен со вторым входом БФАПЧ2 6, второй выход ГУН2 4 соединен со вторым входом высокочастотного коммутатора (ВК) 5. При этом, на первые входы БФАПЧ1 2 и БФАПЧ2 6 подается сигнал от ОГ1 1. На третий вход ВК 5 подается высокочастотный сигнал от ОГ2 9. На четвертый вход (вход управления) ВК 5 поступает сигнал запуска. Выход ВК 5 является выходом одного из сигналов, поступивших с выхода ГУН1 4, ГУН2 8 и ОГ2 9.
Устройство формирования частот дециметрового диапазона волн работает следующим образом. При подаче питания на устройство формирования частот: БФАПЧ1 2 и БФАПЧ2 6 переходят в режим DIRECT (управление блоками осуществляется без использования SPI интерфейса) необходимые коэффициенты деления R и N записываются через внешние выводы БФАПЧ1 2 и БФАПЧ2 6, подключенные к источнику питания, ВК 5 переходит в режим All_off (на входы 1, 2, 3 подключаются согласованные нагрузки).
На первый вход БФАПЧ1 2 поступает сигнал от ОГ1 1, частота которого делится в R раз (R целое число) и поступает на один из входов частотно-фазового детектора, входящего в состав БФАПЧ1 2.
На второй вход БФАПЧ1 2 поступает сигнал с первого выхода ГУН1 4, частота которого делится в N раз (N целое число) и поступает на второй вход частотно-фазового детектора, входящего в состав БФАПЧ1 2. Частотно-фазовый детектор, входящий в состав БФАПЧ1 2, сравнивает сигналы на входах и выдает сигнал ошибки (выходное напряжение частотно-фазового детектора), который затем поступает на вход ФНЧ1 3, в котором подавляются высокочастотные составляющие этого сигнала. Затем с выхода ФНЧ1 3 сигнал поступает на управляющий вход ГУН1 4, частота выходного сигнала которого меняется до тех пор, пока, поделенная в N раз в БФАПЧ1 2, она не станет равной, поделенной в R раз в БФАПЧ1 2, частоте сигнала ОГ1 1, поступающего на вход частотно-фазового детектора, входящего в состав БФАПЧ1 2.
При наступлении равенства частот сигналов на входах частотно-фазового детектора, входящего в состав БФАПЧ1 2, сигнал на его выходе перестает изменяться, и частота выходного сигнала на первом выходе ГУН1 4 поддерживается равной умноженной в N раз поделенной в R раз частоте сигнала ОГ1 1. Сигнал со второго выхода ГУН1 4 подается на согласованную нагрузку первого входа ВК 5.
На первый вход БФАПЧ2 6 поступает сигнал от ОГ1 1, частота которого делится в R раз (R целое число) и поступает на один из входов частотно-фазового детектора, входящего в состав БФАПЧ2 6.
На второй вход БФАПЧ2 6 поступает сигнал с первого выхода ГУН2 8, частота которого делится в N раз (N целое число) и поступает на второй вход частотно-фазового детектора, входящего в состав БФАПЧ2 6. Частотно-фазовый детектор, входящий в состав БФАПЧ2 6, сравнивает сигналы на входах и выдает сигнал ошибки (выходное напряжение частотно-фазового детектора), который затем поступает на вход ФНЧ2 7, в котором подавляются высокочастотные составляющие этого сигнала. Затем с выхода ФНЧ2 7 сигнал ошибки поступает на управляющий вход ГУН2 8, частота выходного сигнала которого меняется до тех пор, пока, поделенная в N раз в БФАПЧ2 6, она не станет равной поделенной в R раз в БФАПЧ2 6 частоте сигнала ОГ1 1, поступающего на вход частотно-фазового детектора, входящего в состав БФАПЧ2 6.
При наступлении равенства частот сигналов на входах частотно-фазового детектора, входящего в состав БФАПЧ2 6, сигнал на его выходе перестает изменяться, и частота выходного сигнала на первом выходе ГУН2 8 поддерживается равной умноженной в N раз поделенной в R раз частоте сигнала ОГ1 1. Сигнал со второго выхода ГУН2 8 подается на согласованную нагрузку второго входа ВК 5.
Высокочастотный сигнал от ОГ2 9 подается на согласованную нагрузку третьего входа ВК 5.
На четвертый вход (вход управления) ВК 5 поступает сигнал запуска, который переключает ВК 5 в одно из трех положений и выдает на выход ВК 5 один из сигналов, поступивших с выхода ГУН1 4, ГУН2 8 и ОГ2 9.