СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ

Полезная модель относится к синтезатору частот для управления двухкоординатными акустооптическими дефлекторами в широком диапазоне температур окружающей среды с высокой скоростью перестройки значений синтезируемых частот.
Из уровня техники известны синтезаторы частот различного применения, например, цифровой синтезатор частот (см. RU2275735, опубл. 27.04.2006) (1). Цифровой синтезатор частот состоит из цифрового вычислительного синтезатора, фильтра нижних частот, соединенных последовательно, и смесителя. В цифровой синтезатор введены фильтр сосредоточенной селекции по промежуточной частоте, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, а выход - с первым входом смесителя, первый высокочастотный многоканальный переключатель, вход которого соединен с выходом смесителя, N высокочастотных фильтров сосредоточенной селекции, где N не менее двух, входы которых соединены с N выходами первого высокочастотного многоканального переключателя, второй высокочастотный многоканальный переключатель, вход которого соединен с N выходами высокочастотных фильтров сосредоточенной селекции, а выход является выходом цифрового синтезатора частот, а также М гетеродинов, где М не менее двух, выходы которых соединены с входами вновь введенного третьего высокочастотного многоканального.
Предложенный аналог имеет небольшую мощность сигнала и повышенные требования к спектральной чистоте сигнала. Такой синтезатор не сможет обеспечить назначения заявленного устройства, а именно управлять акустооптическими дефлекторами в широком диапазоне температур окружающей среды.
Несколько ближе по назначению система управления акустооптическим устройством (US7580182B2, 25.08.2009) (2), которая включает в себя акустооптическое устройство, имеющее акустический преобразователь и выполненное с возможностью сохранения ряда конструктивных параметров для алгоритма параметрической настройки. Система включает в себя синтезатор частоты, соединенный с акустооптическим устройством и выполненный с возможностью подачи радиочастотного сигнала настройки на акустооптическое устройство через акустический преобразователь. Программируемый контроллер соединен с акустооптическим устройством и синтезатором частоты и выполнен с возможностью считывания конкретных параметров конструкции и получения второго ряда параметров, включающих один или несколько параметров окружающей среды, конкретных параметров настройки и заданных пользователем рабочих параметров. Программируемый контроллер также сконфигурирован для применения параметров, характерных для конструкции, и других параметров к алгоритму параметрической настройки, характерному для конструкции, для выбора радиочастотного сигнала настройки, который оптимизирует заданный пользователем параметр производительности.
Система (2) содержит устройство, подобное заявляемому, однако тип используемого в нем синтезатора частот отличается от заявленного.
Наиболее близким аналогом заявленного устройства является способ и синтезатор сигналов для управления акустооптическим элементом, (см. WO2018197546A1, опубл. 01.11.2018) (3). Синтезатор сигналов служит для управления акустооптическим кристаллом акустооптического элемента. Акустооптический элемент также имеет пьезоэлектрический преобразователь, вызывающий механические колебания кристалла. В частности, усилитель, который может регулироваться, подключен после синтезатора и служит для усиления аналогового выходного сигнала, выдаваемого синтезатором. Синтезатор имеет запоминающее устройство, в котором хранится последовательность значений сигналов, например, в виде списка или таблицы со значениями сигналов. Последовательность значений сигнала имеет ряд значений сигнала (т.е. числовые значения), например, в виде значений интенсивности, которые описывают форму выходного сигнала, который должен быть выведен. Кроме того, синтезатор имеет тактовый генератор, который обеспечивает тактовый сигнал с фиксированной частотой, в примере 500 МГц. Интерполятор снабжен фазовым приращением и фазовым пространством. Интерполятор определяет значение сигнала для каждого шага, в данном примере каждые 2048/16=128, и передает его в ЦАП. При необходимости интерполятор может также определить значение сигнала, которое должно быть передано путем интерполяции из сохраненного значения сигнала.
Основным отличием от наиболее близкого аналога заявленного устройства является то, что синтезируется многокомпонентный сигнал, в заявленном решении синтезируется однокомпонентный сигнал, значения частот сигнала не хранятся в памяти устройства, а вычисляются аппаратно в заявленном устройстве по математическим формулам.
Заявленная полезная модель направлена на решение технической проблемы, связанной с увеличением мощности сигнала.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности управления двухкоординатными акустооптическими дефлекторами в широком диапазоне температур окружающей среды при высокой скорости перестройки значений синтезируемых частот.
Достижение поставленных целей возможно посредством синтезатора частот, содержащего два канала синтеза частоты: А и В (первый и второй). Канал А синтеза частоты содержит скоростной синтезатор синтеза частот, соединенный с фильтром нижних частот, который соединен с аналоговым умножителем, далее с полосовым фильтром, далее с предварительным усилителем и усилителем мощности и с коммутатором, канал В синтеза частоты также содержит скоростной синтезатор синтеза частот, соединенный с фильтром нижних частот, который соединен с аналоговым умножителем, далее с полосовым фильтром, далее с предварительным усилителем и усилителем мощности, оба канала синтеза частоты соединены с интерфейсом-вычислителем, получающим сигнал с управляющей шины, интерфейс-вычислитель также соединен с коммутатором. Коммутатор канала А позволяет подключить с высокой скоростью на второй выход сигнал со стабильным, известным значением частоты для калибровки устройства верхнего уровня.
Усилитель мощности содержит первый каскад усиления мощности, схему стабилизации выходной мощности и выходной каскад усилителя мощности.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором:
Фиг. 1 - схема синтезатора частот.
На фиг.1 позиции обозначают следующее:
1 - интерфейс-вычислитель;
2, 3 - скоростной синтезатор частоты диапазона 30…50 МГц первого и второго каналов соответственно;
4, 5 - ФНЧ (фильтр нижних частот) каналов А и В соответственно;
6, 7 - аналоговый умножитель каналов А и В соответственно;
8, 9 - полосовой фильтр 60...100 МГц каналов А и В соответственно;
10, 11 - предварительный усилитель каналов А и В соответственно;
12, 13 - усилитель мощности 4...7Вт каналов А и В соответственно;
14, 15 - первый каскад усиления мощности каналов А и В соответственно;
16, 17 - схема стабилизации выходной мощности в диапазоне температур -60…+55°С каналов А и В соответственно;
18, 19 - выходной каскад усилителя мощности каналов А и В соответственно;
20 - коммутатор.
Эти чертежи не охватывают и, кроме того, не ограничивают весь объем вариантов реализации данного технического решения, а представляют собой только иллюстративный материал частного случая его реализации.
Заявленное устройство-синтезатор частот, преимущественно синтезатор частот LC-06. Поступающий с управляющей шины сигнал проходит через интерфейс-вычислитель (1) на два канала синтеза частоты. Канал А синтеза частоты содержит скоростной синтезатор частот (2), преимущественно скоростной синтезатор частоты диапазона 30…50 МГц, соединенный с фильтром нижних частот (4). Далее сигнал поступает на аналоговый умножитель (6), и далее на полосовой фильтр частотного диапазона 60…100 МГц (8), далее с полосовым фильтром (8), предварительным усилителем (10), усилителем мощности (12) и с коммутатором (20), который имеет два выхода. Интерфейс-вычислитель (1) также соединен с коммутатором (20). Канал В синтеза частоты также содержит скоростной синтезатор частот (3), соединенный с фильтром нижних частот (5), который соединен с аналоговым умножителем (7), далее с полосовым фильтром (9), с предварительным усилителем мощности (11) и усилителем мощности (13), оба канала синтеза частоты соединены с интерфейсом-вычислителем (1), получающим сигнал с управляющей шины.
Усилитель мощности (12, 13) содержит первый каскад усиления мощности (14, 15), схему стабилизации выходной мощности, преимущественно схему стабилизации выходной мощности в диапазоне температур -60…+55°С (16, 17) и выходной каскад усилителя (18, 19).
Все элементы устройства неразрывно соединены пайкой и размещены в едином корпусе.
Заявленное устройство имеет достаточную мощность сигнала, что обеспечивает возможность управления двухкоординатными акустооптическими дефлекторами в широком диапазоне температур окружающей среды.