ФОРМИРОВАТЕЛЬ СИГНАЛОВ С АВТОКОМПЕНСАЦИЕЙ ФАЗОВЫХ ИСКАЖЕНИЙ И КОМБИНИРОВАННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

Полезная модель относится к области радиоэлектроники и предназначена для использования в технике синтеза стабильных частот и сигналов. Формирователь сигналов состоит из опорного генератора, умножителя его выходной частоты на основе петли фазовой автоподстройки частоты, цифрового вычислительного синтезатора, умножителя его выходной частоты на основе петли фазовой автоподстройки частоты и автокомпенсатора фазовых искажений с комбинированным регулированием, направленного на улучшение спектральных характеристик синтезируемого сигнала устройства.
Близким по техническому решению является синтезатор частот с пониженным уровнем фазовых шумов (патент РФ 2467475, МПК H03L 7/08). Он содержит петлю фазовой автоподстройки частоты, в которую входят управляемый генератор, делитель частоты управляемого генератора, фазовый детектор, схема накачки заряда, фильтр нижних частот, опорный генератор, делитель частоты опорного генератора, второй фазовый детектор, вторую схему накачки заряда, второй фильтр низкой частоты, а также схему управления и переключения емкостей, вход которой подключен к выходу второго фильтра низких частот, а выход - ко второму входу управляемого генератора.
В данном синтезаторе частот переключаются конденсаторы контура генератора с целью компенсации производственных разбросов компонентов и температурных влияний на них для достижения определенного снижения фазовых шумов. Недостатком этого синтезатора в связи с использованием схем накачки заряда является неравномерность коэффициента подавления фазовых шумов в зависимости от частоты выходного сигнала синтезатора. Еще одним недостатком данного устройства является то, что в нем не учитывается влияние дестабилизирующих факторов на отдельные блоки синтезатора частот.
Схема формирователя сигналов с автокомпенсацией фазовых искажений и комбинированным регулированием приведена на фиг.1. Она содержит:
- последовательно соединенные: опорный генератор 1, первый умножитель частоты на основе петли фазовой автоподстройки частоты, цифровой вычислительный синтезатор 6, управляемый фазовращатель 7, на второй вход которого поступает управляющий сигнал с сумматора 23 автокомпенсатора фазовых искажений, фильтр нижних частот 8 и второй умножитель частоты на основе петли фазовой автоподстройки частоты, причем каждая петля фазовой автоподстройки частоты содержит следующие последовательно соединенные блоки: фазовый детектор (2 для первой петли и 9 для второй), фильтр нижних частот (3 для первой петли и 10 для второй) и генератор управляемый напряжением (4 для первой петли и 11 для второй), выходной сигнал которого является выходным сигналом данной петли фазовой автоподстройки частоты и подается через делитель частоты (5 для первой петли и 12 для второй) на второй вход фазового детектора (2 для первой петли и 9 для второй) петли фазовой автоподстройки частоты;
- автокомпенсатор фазовых искажений, состоящий из опорного тракта и двух информационных трактов 13 и 14, содержащих последовательно соединенные дифференцирующую цепь, двухполупериодный выпрямитель и Т-триггер, при этом на вход опорного тракта подается сигнал с выхода первого каскада деления частоты на два первой петли фазовой автоподстройки частоты, на вход первого информационного тракта - с выхода цифрового вычислительного синтезатора 6, а на вход второго информационного тракта - с выхода управляемого фазовращателя 7, причем выходной сигнал каждого информационного тракта совместно с выходным сигналом опорного тракта подается на соответствующий фазовый детектор (17 для первого тракта и 20 для второго), выходной сигнал которого поступает последовательно на соответствующий фильтр нижних частот (18 для первого тракта и 21 для второго) и усилитель (19 для первого тракта и 22 для второго), а затем на общий сумматор 23, на третий вход которого поступает сигнал с выхода фазового детектора 9 второй петли фазовой автоподстройки частоты, прошедший последовательно через фильтр нижних частот 15 и усилитель 16.
Устройство работает следующим образом. На входе формирователя действует сигнал опорного генератора 1, частота которого умножается в петле фазовой автоподстройки частоты, содержащей фазовый детектор 2, фильтр нижних частот 3, генератор управляемый напряжением 4 и делитель частоты 5. Синтезированный сигнал с выхода цифро-аналогового преобразователя цифрового вычислительного синтезатора 6 поступает на управляемый фазовращатель 7, осуществляющий снижение его фазовых искажений по действием управляющего сигнала, сформированного в автокомпенсаторе фазовых искажений. Далее выходной ступенчатый сигнал управляемого фазовращателя 7 поступает на фильтр нижних частот 8 для выделения основной синтезируемой частоты цифрового вычислительного синтезатора 6, с выхода которого подается на умножитель частоты на основе петли фазовой автоподстройки частоты, содержащей фазовый детектор 9, фильтр нижних частот 10, генератор управляемый напряжением 11 и делитель частоты 12.
Автокомпенсатор фазовых искажений включает в себя опорный тракт и два информационных тракта 13 и 14, содержащих дифференцирующую цепь, двухполупериодный выпрямитель и Т-триггер. Опорный сигнал берется с выхода первого каскада деления частоты на два первой петли фазовой автоподстройки частоты, что эквивалентно делению частоты входного (тактового) сигнала цифрового вычислительного синтезатора на два и преобразованию его формы к прямоугольной. Прохождение ступенчатого аналогового сигнала с выхода цифро-аналогового преобразователя цифрового вычислительного синтезатора 6 и управляемого фазовращателя 7 через информационные тракты 13 и 14 автокомпенсатора сопровождается выделением в спектре данных сигналов тактовой частоты цифрового вычислительного синтезатора 6, а также делением ее на два с преобразованием формы к прямоугольной. В результате сигналы на выходах трех трактов обладают одинаковой частотой и формой, но отличаются фазовыми сдвигами, пропорциональными фазовым искажениям выходного сигнала цифрового вычислительного синтезатора 6.
Дальнейшая обработка выходного сигнала каждого информационного тракта совместно с выходным сигналом опорного тракта осуществляется в фазовом детекторе (17 для первого тракта и 20 для второго), где происходит выделение фазовых искажений, фильтре нижних частот (18 для первого тракта и 21 для второго), где происходит выделение постоянной составляющей данного сигнала, усилителе (19 для первого тракта и 22 для второго), преобразующем данный сигнал до необходимого уровня и общем сумматоре 23, на третий вход которого подается компенсирующий сигнал из второй петли фазовой автоподстройки частоты. Данный компенсирующий сигнал направлен на снижение шумовой полосы выходного сигнала данного звена и получается в результате прохождения выходного сигнала фазового детектора 9 второго умножителя частоты на основе петли фазовой автоподстройки частоты через фильтр нижних частот 15, где происходит выделение постоянной составляющей сигнала и усилитель 16, преобразующий данный сигнал до необходимого уровня. В результате на выходе сумматора 23 формируется компенсирующий сигнал, который затем поступает на управляемый фазовращатель 7 для непосредственного снижения фазовых искажений.
Техническим результатом является снижение уровня паразитных спектральных составляющих, уровня фазового шума и шумовой полосы синтезируемого сигнала формирователя за счет компенсации фазовых искажений, возникающих в цифровом вычислительном синтезаторе (из-за усечения кода фазы, воздействия дестабилизирующих факторов, собственных фазовых шумов и шумов квантования) и выходном умножителе частоты устройства (широкой шумовой полосы, определяемой полосой пропускания фильтра петли фазовой автоподстройки частоты). Наличие комбинированного регулирования в автокомпенсаторе фазовых искажений позволяет снизить статическую ошибку автокомпенсации и обеспечить возможность к фильтрации внутренних фазовых искажений автокомпенсатора.