Гибридный синтезатор частот с автокомпенсацией фазовых помех

Полезная модель относится к области радиоэлектроники и предназначена для использования в технике синтеза стабильных частот и сигналов. Гибридный синтезатор состоит из опорного генератора, цифрового вычислительного синтезатора, дифференцирующей цепи и Т-триггера в цепи опорного тракта; дифференцирующей цепи, двухполупериодного выпрямителя и Т-триггера в цепи информационного тракта; фазового детектора, фильтра нижних частот, усилителя и сумматора первого тракта управления по отклонению; выходного фильтра цифрового вычислительного синтезатора; фазового детектора, фильтра нижних частот, генератора управляемого напряжением и делителя частоты в цепи обратной связи фазовой автоподстройки частоты; фильтра нижних частот и усилителя в втором тракте управления по отклонению; управляемого фазовращателя.
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 автокомпенсатором фазовых искажений и комбинированным регулированием приведена на фиг. 1. Она содержит:
- последовательно соединенные: опорный генератор 1, цифровой вычислительный синтезатор 2, выходной фильтр цифрового вычислительного синтезатора 3, петлю фазовой автоподстройки частоты, содержащую следующие последовательно соединенные блоки: фазовый детектор 11, фильтр нижних частот 12 и генератор управляемый напряжением 13, выходной сигнал которого, является выходным сигналом петли фазовой автоподстройки частоты и подается через делитель частоты 14 на второй вход фазового детектора 11 петли фазовой автоподстройки частоты;
- автокомпенсатор фазовых искажений, состоящий из опорного тракта, содержащего дифференцирующую цепь 4 и Т-триггер 5, и информационного тракта, содержащего последовательно соединенные дифференцирующую цепь 6, двухполупериодный выпрямитель 7 и Т-триггер 8, при этом на вход опорного тракта подается сигнал с выхода опорного генератора 1, на вход информационного тракта - с выхода цифрового вычислительного синтезатора 2, причем выходной сигнал с информационного тракта совместно с выходным сигналом опорного тракта подается на фазовый детектор 9, выходной сигнал которого поступает на последовательно соединенные фильтр нижних частот 10 и усилитель 17, а затем на первый вход сумматора 18, на второй вход которого поступает сигнал с выхода фазового детектора 11 петли фазовой автоподстройки частоты, прошедший последовательно через фильтр нижних частот 15 и усилитель 16.
Устройство работает следующим образом. На вход автокомпенсатора фазовых искажений поступает сигнал с опорного генератора 1. Сигнал поступает на опорный тракт, содержащий дифференцирующую цепь и Т-триггер и информационный тракт, содержащий дифференцирующую цепь, двухполупериодный выпрямитель и Т-триггер. Прохождение сигнала опорного генератора через опорный тракт автокомпенсатора сопровождается делением частоты данного сигнала на 2 и преобразованием его формы в прямоугольную. Прохождение ступенчатого аналогового сигнала с выхода цифро-аналогового преобразователя цифрового вычислительного синтезатора 2 через информационный тракт автокомпенсатора сопровождается выделением в спектре данного сигнала тактовой частоты цифрового вычислительного синтезатора 2, а также делением ее на 2 с преобразованием формы в прямоугольную. В результате сигналы на выходах двух трактов обладают одинаковой частотой и формой, но отличаются фазовыми сдвигами, пропорциональными фазовым искажениям выходного сигнала цифрового вычислительного синтезатора 2.
Синтезированный сигнал с выхода цифро-аналогового преобразователя цифрового вычислительного синтезатора 2 поступает на фильтр нижних частот 3 для выделения основной синтезируемой частоты цифрового вычислительного синтезатора 2, с выхода которого подается на умножитель частоты на основе петли фазовой автоподстройки частоты, содержащей фазовый детектор 11, фильтр нижних частот 12, генератор управляемый напряжением 13 и делитель частоты 14.
Дальнейшая обработка выходного сигнала информационного тракта совместно с выходным сигналом опорного тракта осуществляется в фазовом детекторе 9, где происходит выделение фазовых искажений, в фильтре нижних частот 10, где происходит выделение низкочастотной составляющей данного сигнала, в усилителе 17, преобразующем данный сигнал до необходимого уровня и общем сумматоре 18, на второй вход которого подается компенсирующий сигнал из петли фазовой автоподстройки частоты. Данный компенсирующий сигнал направлен на снижение шумовой полосы выходного сигнала фазовой автоподстройки частоты и получается в результате прохождения выходного сигнала фазового детектора 11 умножителя частоты на основе петли фазовой автоподстройки частоты, через фильтр нижних частот 15, где происходит выделение низкочастотной составляющей сигнала, и через усилитель 16, преобразующий данный сигнал до необходимого уровня. В результате на выходе сумматора 18 формируется компенсирующий сигнал, который затем поступает на управляющий вход управляемого фазовращателя 19, 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 в выходном умножителе частоты устройства (широкой шумовой полосы, определяемой полосой пропускания фильтра петли фазовой автоподстройки частоты).