ВЫСОКОСТАБИЛЬНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Высокочастотный источник электромагнитных
Заявляемое техническое решение (полезная модель) относится к области радиопередающих и радиоприемных устройств, работающих на сверхвысоких частотах (СВЧ), в частности к системам спутниковой цифровой связи.
Известно устройство стабилизации частоты СВЧ полупроводникового генератора диэлектрическим резонатором 1. Стабилизация СВЧ генератора значительно улучшает фазовые шумы генератора по сравнению с обычными не стабилизированным СВЧ генератором. Введение в стабилизированный СВЧ генератор системы фазовой автоматической подстройки частоты позволяет значительно уменьшить фазовые шумы СВЧ генератора.
Наиболее близким к заявляемому, по структуре и принципу действия, является структурная схема источника электромагнитных колебаний фирмы «Исток 2, которая содержит автогенератор с диэлектрическим резонатором и систему фазовой автоматической подстройки частоты, включающую в себя: стабильный кварцевый генератор, усилитель мощности, умножитель на диоде с накоплением заряда, стробоскопический фазовый детектор. На другой вход фазового детектора подаетсячастьсигнала
колебаний.
с генератора. Сигнал разностной частоты двух колебаний нредставляет собой фазовую характеристику генератора. Этот сигнал усиливается и через фильтр нижних частот ноступает на нервый вход генератора, обеснечивая синхронизацию частоты автогенератора. Для ввода в синхронизм в схеме предусмотрен генератор ноиска, сигнал с которого ностунает на второй вход генератора. Недостатком прототина является наличие стробоскопического фазового детектора, который добавляет собственные шумы в шум генератора. Другим недостатком является отсутствие системы удержания частоты при внешних воздействиях, таких как отклонение режима питания или температурные колебания.
Целью заявляемого технического решения является: обеспечение малых фазовых шумов генератора в диапазоне СВЧ при устойчивой к внешним воздействиям работе системы фазовой автоматической подстройки частоты. На фиг. 1. изображена блок-схема высокочастотного источника электромагнитных колебаний, где:
1.Гибридныйтранзисторныйавтогенератор, стабилизированный диэлектрическим резонатором.
1а - варикап автогенератора.
2.Диодный балансный смеситель.
3.Опорный кварцевый генератор.
4.Усилитель мошности.
5.Умножитель высокой кратности на диоде с накоплением заряда.
6.Полосовой высокочастотный фильтр.
7.Активный фильтр нижних частот.
8.Микропроцессорный контроллер.
Фиг.2. Временная диаграмма сигнала на выходе микропроцессорного контроллера, где:
1.Зона захвата частоты.
2.Зона удержания частоты.
3.зона сканирования частоты.
На фиг.З. показана блок-схема прототипа, где:
1.Автогенератор, стабилизированный диэлектрическим резонатором.
2.Опорный кварцевый генератор.
3.Усилитель мощности.
4.Умножитель высокой кратности на диоде с накоплением заряда.
5.Стробоскопический фазовый детектор.
6.Усилитель низкой частоты.
7.Генератор поиска.
Сущность, заявляемого технического решения, заключается в следующем. Гибридный транзисторный автогенератор (1), стабилизированный диэлектрическим резонатором, обеспечивает частотную перестройку за счет включения в колебательный контур варикапа. Выход генератора соединен с диодным балансным смесителем (2). На один вход диодного смесителя
подается сигнал от опорного кварцевого генератора (3), который усиливается усилителем мощности (4), умножается по частоте диодом с накопление заряда (5), проходит через полосовой высокочастотный фильтр (6), фильтруя паразитные гармоники. На первый вход управляемого автогенератора (1) через активный фильтр нижних частот (7) подается сигнал разностной частоты с диодного балансного смесителя (2). На второй вход управляемого генератора подается управляющий сигнал с микропроцессорного контроллера (8), обеспечивая тем самым , синхронизацию устройства и ее удержание при температурных и режимных отклонениях. Использование полосового высокочастотного фильтра (6) и диодного балансного смесителя (2) обеспечивает минимальный дополнительный фазовый щум к гармонике опорного сигнала по причине отсутствия активных элементов в устройстве. Использование микропроцессорного контроллера (8) позволяет автоматизировать ввод устройства в режим синхронизации и его удержание при температурных отклонениях, а так же при наличии внешних помех. Алгоритм работы устройства состоит в следующем: при включении питания устройства напряжение с выхода микропроцессорного контроллера начинает изменяться по линейному закону (фиг. 2). В момент времени, когда напряжение будет соответствовать зоне захвата частоты, мгновенное напряжение с выхода балансного смесителя будет иметь максимальное значение, воспринимаемое микропроцессорным контроллером как логическая
единица. Дальнейшее уменьшение нанряжения с выхода микронроцессорного контроллера приводит мгновенное значение нанряжения на выходе балансного смесителя к переходу через нулевое значение, которое соответствует синхронизации частоты опорного сигнала и частоты перестраиваемого автогенератора (1). Минимальное значение напряжения, на выходе микропроцессорного контроллера, воспринимается как логический нуль. При такой логической комбинации линейное изменение напряжения прекращается и микропроцессорный контроллер переходит в режим удержания минимального значения напряжения на варикапе автогенератора, кроме того микропроцессорный контроллер позволяет контролировать одновременно несколько генераторов СВЧ, которые имеют место в приемопередающей аппаратуре связных систем. При линейном изменении сигнала микропроцессорного контроллера происходит сближение частоты перестраиваемого автогенератора с гармоникой опорного кварцевого генератора, синхронизация и удержание частоты автогенератора при изменении внешних условий. Таким образом использование диэлектрического резонатора в автогенераторе обеспечивает минимальный шум в дальней, от опорной частоты, зоне. Использование системы фазовой автоматической подстройки частоты на основе диодного смесителя, полосового фильтра и опорного кварцевого генератора, обеспечивает минимальныйшумвближней,к опорной частоте зоне. Устройство качестве задающего генератора системах радиосвязи. может прнменяться в СВЧ колебаний в
Источники информации:
1. Nickelmi, Matthew Radmanesi. Design of low nois wignly stable GaAs dielectric resonator oscillators. Microwave journal №11 1996г.
2. Фирма «Исток. Генераторы с фазовой автоподстройкой частоты. Новости СВЧ техники №3 1996г. - прототип.