СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ

Решение относится к радиотехнике.
В качестве прототипа выбран синтезатор частот по авторскому свидетельству СССР №1681377, Н 03 В21/02, 1991г.
Синтезатор частот содержит генератор опорной частоты и формирователь частоты сигнала, входящие в блок опорных частот, формирователь импульсов, формирователь управляющего сигнала фазовращателя и блок выбора направления сдвига частоты гетеродина, содержащий дифференциальный усилитель и коммутатор.
Выход генератора опорной частоты соединён с формирователем частоты сигнала, а выход последнего - со входом формирователя импульсов. Блок сдвига опорной частоты гетеродина представляет собой последовательно соединённые генератор «пилы, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, смеситель и дифференциальный усилитель. Второй вход смесителя соединён с выходом цифроаналогового преобразователя (ЦАП), на вход которого поступают импульсы со счётчика, обнуляющегося после каждого периода выходного колебания.
Недостатки известного решения: малое количество выходных частот (10), малое быстродействие, зависящее от ЦАП (время переключения  200 не).
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решаемая задача - совершенствование синтезатора частот.
Этот технический результат достигается тем, что в синтезаторе, содержащем блок опорных частот, формирователь управляющего сигнала фазовращателя, дифференциальный усилитель, коммутатор и компаратор, формирователь управляющего сигнала фазовращателя вьщолнен в виде набора попарно соединённых ключей с интеграторами, входы которых подсоединены к генератору опорного напряжения, а выходы - к сумматору напряжений, к выходу которого своим первым сигнальным входом подключён компаратор, вторым сигнальным входом компаратор подключён к генератору опорного напряжения, а выход сброса соединён со входами сброса всех интеграторов, корректирующий выход блока опорных частот подключён ко входу коррекции дифференциального усилителя.
Предлагаемый синтезатор приведён на чертеже: Схема электрическая структурная.
Синтезатор содержит следующие элементы: генератор 1 опорного уровня напряжения (ГОН), блок 2 опорных частот (БОЧ), сумматор 3 напряжений, компаратор 4, дифференциальный усилитель 5 с коррекцией, коммутатор 6, управляемый фазовращатель 7 (ФВ), набор ключей 8 (всего их 26), интеграторы 9 (всего их 26). Причём сигнальный вход выходного элемента системы - ФВ - соединён с БОЧ, а управляющий вход - с выходом коммутатора.
Формирователь управляющего сигнала фазовращателя синтезатора выполнен в виде набора звеньев, каждое из которых состоит из ключа (8) и интегратора (9), на которые подаётся опорное напряжение с ГОН 1, выходы интеграторов подключены ко входам сумматора напряжений 3, а их входы сброса подключены к выходу сброса компаратора 4, первый вход компаратора 4 соединён с выходом сумматора 3, ко второму входу компаратора подключён выход ГОН 1. Сигнальный выход компаратора 4 соединён со входом дифференциального усилителя 5 с коррекцией, а инверсные выходы
последнего - со входами коммутатора 6, выход коммутатора подключён к управляющему входу ФВ 7, а сигнальный вход ФВ соединён с сигнальным выходом БОЧ 2. Выход коррекции БОЧ подключён к корректирующему входу дифференциального усилителя 5. Выходной сигнал снимается с выхода ФВ 7.
Синтезатор работает следующим образом: из соотношения между частотой со и фазой ф колебаний a)d9/dt следует, что частоту сигнала можно изменить, меняя его фазу при прохождении в системе. Непрерьшное нарастание фазы без ущерба для результата может быть заменено на изменение фазы от О до 2л с последующим сбросом снова на О (для сигнала безразлично, какова фаза, О или 2га, где  2;± 3 и т.д.). При поступлении на сигнальный вход ФВ 7 гетеродинной частоты Frer под воздействием управляющего линейно возрастающего напряжения (ЛВН), действующего на управляющем входе, выходная частота изменится на величину, заданную наклоном ЛВН, в сторону увеличения или уменьщения, в зависимости от положения коммутатора 6. Шаг сетки выходных частот зависит от кодшчества включённых в систему звеньев «ключ-интегратор и в данном случае (26 звеньев) равен 1 Гц (при диапазоне выходных
частот Ргет±66.1 МГц).
Опорное напряжение с выхода ГОН 1 поступает на звенья «ключ-интегратор и преобразуется интеграторами в ЛВН с заранее заданным углом наклона (задаётся выбором элементов интегратора), причём угол наклона выходного ЛВН каждого интегратора свой (он определяется из условия: С/ ,  2f/ , | ,„,). Выходные ЛВН
с интеграторов поступают на сумматор напряжений 3, где они преобразуются в единое ЛВН с углом наклона, зависящим от количества интеграторов 9, подключённых к системе ключами 8. С выхода сумматора 3 общее ЛВН поступает на компаратор 4, где оно сравнивается с уровнем опорного напряжения ГОН 1. Как только ЛВН становится равным опорному напряжению, схема выдаёт сигнал сброса на все интеграторы и
ebuj „«butj
f io}ioS
процесс нарастания ЛВН начинается заново. Между тем компаратор 4 имеет не только выход сброса, но и сигнальный выход, на который входное напряжение схемы поступает без изменения. Этот выход подключён ко входу дифференциального усилителя 5 с коррекцией. Инверсные по отношению друг к другу выходы дифференциального усилителя соединены со входами коммутатора 6, который в зависимости от сигнала управления выбирает либо ЛВН, либо линейно спадающее напряжение, и передаёт его на управляющий вход ФВ 7, на его сигнальный вход в это время подаётся гетеродинная частота с БОЧ 2. Усилитель 5 усиливает сигнал в соответствии с коэффициентом поправки, поступающим с БОЧ. Коррекция здесь введена для того, чтобы устранить нелинейность регулировочной характеристики ФВ 7 при работе в широком диапазоне частот (декада и более). Этот диапазон обеспечивает набор гетеродинных частот, поступающих с БОЧ. Таким образом на выходе синтезатора можно получить огромное количество выходных частот (тРгет 2, где п-количество интеграторов, а т-количество гетеродинных частот). Однако, исходя из технологических трудностей (большое время сброса интегратора, невысокое качество элементной базы) диапазон сдвига гетеродинной частоты не может превьппать нескольких десятков МГц, зато шаг шаг изменения выходной частоты может бьггь сколь угодно мелкий. Максимальное (но не предельное) количество выходных частот данной системы в диапазоне 1-10 ГГц с шагом 1 Гц будет составлять . По данному показателю представленная система значительно превосходит прототип, где количество выходных частот  (пФОЧ количество выходных частот формирователя).
Быстродействие предложенной системы характеризуется временем срабатывания ключей и временем сброса интеграторов, что в общей сложности составляет менее 200 не.