RU100864U1 - FREQUENCY CONTROLLED AUTOGENERATOR - Google Patents
FREQUENCY CONTROLLED AUTOGENERATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU100864U1 RU100864U1 RU2010121298/09U RU2010121298U RU100864U1 RU 100864 U1 RU100864 U1 RU 100864U1 RU 2010121298/09 U RU2010121298/09 U RU 2010121298/09U RU 2010121298 U RU2010121298 U RU 2010121298U RU 100864 U1 RU100864 U1 RU 100864U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- resistor
- capacitor
- base
- collector
- Prior art date
Links
Abstract
Управляемый автогенератор с частотной модуляцией, содержащий первый, второй и третий транзисторы, эмиттеры которых объединены и через токозадающий элемент подключены к общей шине; первый, второй и третий резисторы, третий и четвертый конденсаторы, причем первый резистор включен между коллектором третьего транзистора и шиной питания, второй резистор включен между базой третьего транзистора и шиной питания, третий резистор включен между базой третьего транзистора и общей шиной, третий конденсатор соединяет коллектор третьего транзистора и выход устройства, четвертый конденсатор соединяет базу третьего транзистора и высокочастотный вход устройства; а также четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый резисторы; последовательно соединенные пятый конденсатор, четвертьволновый отрезок длинной линии, шестой конденсатор и катод варикапа; последовательно соединенные седьмой и восьмой конденсаторы, причем другой вывод восьмого конденсатора соединен с общей шиной, другой вывод седьмого конденсатора подключен к базе первого транзистора, а точка соединения седьмого и восьмого конденсаторов подключена к точке соединения пятого конденсатора и четвертьволнового отрезка длинной линии; четвертый резистор включен между шиной питания и базой первого транзистора, пятый резистор включен между базой первого транзистора и общей шиной, шестой резистор включен между коллектором первого транзистора и шиной питания, седьмой резистор включен между шиной питания и коллектором второго транзистора, восьмой резистор включен между шиной питания и базой второго транзистора, девятый резистор включен между базой вто� A controlled oscillator with frequency modulation, containing the first, second and third transistors, the emitters of which are combined and connected to the common bus through a current-setting element; the first, second and third resistors, the third and fourth capacitors, the first resistor connected between the collector of the third transistor and the power rail, the second resistor connected between the base of the third transistor and the power bus, the third resistor connected between the base of the third transistor and the common bus, the third capacitor connects the collector the third transistor and the output of the device, the fourth capacitor connects the base of the third transistor and the high-frequency input of the device; as well as the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth and ninth resistors; the fifth capacitor, the quarter-wave length of the long line, the sixth capacitor and the varicap cathode connected in series; the seventh and eighth capacitors are connected in series, and the other terminal of the eighth capacitor is connected to a common bus, the other terminal of the seventh capacitor is connected to the base of the first transistor, and the connection point of the seventh and eighth capacitors is connected to the connection point of the fifth capacitor and the quarter-wave length of the long line; the fourth resistor is connected between the power bus and the base of the first transistor, the fifth resistor is connected between the base of the first transistor and the common bus, the sixth resistor is connected between the collector of the first transistor and the power bus, the seventh resistor is connected between the power bus and the collector of the second transistor, the eighth resistor is connected between the power bus and the base of the second transistor, the ninth resistor is connected between the base of the second
Description
Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в синтезаторах частот с частотной модуляцией (ЧМ) и без введения ЧМ.The utility model relates to radio engineering and can be used in frequency synthesizers with frequency modulation (FM) and without the introduction of FM.
Известен управляемый автогенератор (см. патент на ПМ №86816 от 12 мая 2009 г.), построенный по схеме индуктивной трехточки на дифференциальном каскаде. Частота генерируемых колебаний определяется колебательным контуром, состоящим из последовательно включенных первой и второй индуктивно связанных катушек индуктивности и конденсатора.Known controlled oscillator (see patent on PM No. 86816 of May 12, 2009), built according to the inductive three-point circuit on a differential cascade. The frequency of the generated oscillations is determined by the oscillatory circuit, consisting of a series of first and second inductively coupled inductors and a capacitor.
Этот управляемый автогенератор может работать в двух режимах: как генератор, управляемый напряжением (ГУН), в составе синтезатора частот и как автогенератор с захватом по частоте от внешнего источника высокочастотного возбуждения при отключении его от управляющего напряжения. Поэтому такое устройство уже называется не ГУН, а более широко-управляемый автогенератор.This controlled oscillator can operate in two modes: as a voltage-controlled oscillator (VCO), as part of a frequency synthesizer, and as an oscillator with frequency capture from an external source of high-frequency excitation when it is disconnected from the control voltage. Therefore, such a device is no longer called a VCO, but a more widely-controlled oscillator.
Недостаток известного управляемого автогенератора состоит в следующем. Поскольку полная индуктивность последовательно соединенных первой и второй катушек индуктивности с учетом их взаимной индуктивности равна LΣ=4L, то каждая катушка индуктивности должна иметь индуктивность L=LΣ/4, т.е. в 4 раза меньше той, которая необходима для заданной рабочей частоты. Это приводит к тому, что с ростом частоты число витков в каждой катушке индуктивности уменьшается значительно быстрее, чем в ГУН с одной катушкой индуктивности. Следовательно, если с ростом частоты в ГУН с одной катушкой индуктивности число витков уменьшается до одного и менее (т.е. катушка индуктивности «вырождается» в отрезок проводника), то в схеме устройства-прототипа это происходит гораздо раньше уже на более низкой частоте.A disadvantage of the known controlled oscillator is as follows. Since the total inductance of the first and second inductors connected in series, taking into account their mutual inductance, is L Σ = 4L, then each inductance should have an inductance L = L Σ / 4, i.e. 4 times less than that necessary for a given operating frequency. This leads to the fact that with increasing frequency, the number of turns in each inductor decreases much faster than in a VCO with one inductor. Therefore, if with increasing frequency in a VCO with one inductance coil the number of turns decreases to one or less (ie, the inductance coil "degenerates" into a section of the conductor), then in the prototype device circuit this happens much earlier at a lower frequency.
«Вырождение» катушки индуктивности на высоких частотах в отрезок проводника ведет к резкому ухудшению добротности резонансного контура и повышению интенсивности шумов.The "degeneration" of the inductance coil at high frequencies into a section of the conductor leads to a sharp deterioration in the quality factor of the resonant circuit and an increase in the noise intensity.
Таким образом, недостаток этого устройства состоит в невозможности работать на сравнительно высоких частотах при малых уровнях собственных шумов.Thus, the disadvantage of this device is the inability to operate at relatively high frequencies at low levels of intrinsic noise.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является управляемый автогенератор (см. патент №92583 от 03 ноября 2009 г.), который принят за прототип.The closest in technical essence to the proposed one is a controlled oscillator (see patent No. 92583 dated November 03, 2009), which is taken as a prototype.
Принципиальная электрическая схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где введены следующие обозначения:Schematic diagram of the prototype device is shown in figure 1, where the following notation is introduced:
1, 2, 8 - первый, второй и третий транзисторы;1, 2, 8 - the first, second and third transistors;
3 - токозадающий элемент;3 - current-setting element;
12, 13, 20, 22, 24 и 25 - третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы;12, 13, 20, 22, 24 and 25 - the third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth capacitors;
9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19 - первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый резисторы;9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19 - the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth and ninth resistors;
21 - четвертьволновый отрезок длинной линии;21 - a quarter-wave segment of a long line;
23 - варикап.23 - varicap.
Устройство-прототип содержит первый 1, второй 2 и третий 8 транзисторы, эмиттеры которых объединены и через токозадающий элемент 3 подключены к общей шине; первый резистор 9, включенный между коллектором третьего транзистора 8 и шиной питания, второй резистор 10, включенный между шиной питания и базой третьего транзистора 8, третий резистор 11 включенный между базой третьего транзистора 8 и общей шиной, третий конденсатор 12, включенный между коллектором третьего транзистора 8 и выходом устройства, четвертый конденсатор 13, включенный между базой третьего транзистора 8 и высокочастотным (ВЧ) входом устройства; последовательно соединенные пятый конденсатор 20, четвертьволновый отрезок длинной линии 21, шестой конденсатор 22 и катод варикапа 23, анод которого подключен к общей шине; последовательно соединенные седьмой 24 и восьмой 25 конденсаторы, причем другой вывод восьмого конденсатора 25 соединен с общей шиной, другой вывод седьмого конденсатора 24 подключен к базе первого транзистора 1, а точка соединения седьмого 24 и восьмого 25 конденсаторов подключена к точке соединения пятого конденсатора 20 и четвертьволнового отрезка длинной линии 21; четвертый резистор 14 включен между шиной питания и базой первого транзистора 1, пятый резистор 15 включен между базой первого транзистора 1 и общей шиной, шестой резистор 16 включен между коллектором первого транзистора 1 и шиной питания, седьмой резистор 17 включен между шиной питания и коллектором второго транзистора 2, восьмой резистор 18 включен между шиной питания и базой второго транзистора 2, девятый резистор 19 включен между базой второго транзистора 2 и общей шиной, коллектор второго транзистора 2 соединен также с другим выводом пятого конденсатора 20, а катод варикапа 23 соединен также с входом управляющего напряжения.The prototype device contains the first 1, second 2 and third 8 transistors, the emitters of which are combined and through the current-collecting element 3 are connected to a common bus; the first resistor 9 connected between the collector of the third transistor 8 and the power bus, the second resistor 10 connected between the power bus and the base of the third transistor 8, the third resistor 11 connected between the base of the third transistor 8 and the common bus, the third capacitor 12 connected between the collector of the third transistor 8 and the output of the device, a fourth capacitor 13 connected between the base of the third transistor 8 and the high-frequency (HF) input of the device; the fifth capacitor 20, the quarter-wave segment of the long line 21, the sixth capacitor 22 and the varicap cathode 23, the anode of which is connected to a common bus; the seventh 24 and eighth 25 capacitors are connected in series, the other output of the eighth capacitor 25 connected to a common bus, the other output of the seventh capacitor 24 connected to the base of the first transistor 1, and the connection point of the seventh 24 and the eighth 25 capacitors connected to the connection point of the fifth capacitor 20 and the quarter-wave a segment of a long line 21; the fourth resistor 14 is connected between the power bus and the base of the first transistor 1, the fifth resistor 15 is connected between the base of the first transistor 1 and the common bus, the sixth resistor 16 is connected between the collector of the first transistor 1 and the power bus, the seventh resistor 17 is connected between the power bus and the collector of the second transistor 2, the eighth resistor 18 is connected between the power bus and the base of the second transistor 2, the ninth resistor 19 is connected between the base of the second transistor 2 and the common bus, the collector of the second transistor 2 is also connected to the other terminal of the fifth to ndensatora 20 and the cathode of the varicap 23 is also connected to an input control voltage.
Устройство-прототип работает следующим образом.The prototype device operates as follows.
Этот управляемый автогенератор может также работать в двух режимах: как генератор, управляемый напряжением (ГУН), в составе синтезатора частот при отключении от источника ВЧ и как автогенератор с захватом по частоте от внешнего источника высокочастотного возбуждения при отключении его от управляющего напряжения.This controlled oscillator can also operate in two modes: as a voltage-controlled oscillator (VCO), as part of a frequency synthesizer when disconnected from an RF source, and as an oscillator with frequency capture from an external source of high-frequency excitation when it is disconnected from the control voltage.
В режиме ГУН управляющее напряжение Uупp поступает на катод варикапа 23 колебательного LC-контура на основе последовательно соединенных четвертьволнового отрезка длинной линии 21, шестого конденсатора 22 и варикапа 23, которые вместе образуют высокодобротную индуктивность L, а параллельно этой индуктивности L включен восьмой конденсатор 25. Четвертьволновый отрезок длинной линии 21 используется в качестве трансформатора комплексных сопротивлений, преобразующего нагружающую линию емкостную реактивность в виде последовательно соединенных шестого конденсатора 22 и варикапа 23 в индуктивную без значительных потерь. Это позволяет реализовать высокодобротную индуктивность L в виде четвертьволнового отрезка длинной линии, нагруженного на высокодобротный конденсатор. Вместе с конденсатором С 25 образованный таким образом резонансный LC-контур связан с базой первого транзистора 1 автогенератора через седьмой конденсатор 24. Пятый конденсатор 20, включенный между коллекторной нагрузкой (резистор 17) второго транзистора 2 и точкой соединения четвертьволнового отрезка длинной линии 21 с конденсаторами 24 и 25, обеспечивает положительную обратную связь автогенератора, построенного по дифференциальной схеме на транзисторах 1 и 2.In the VCO mode, the control voltage U upr goes to the cathode of the varicap 23 of the LC oscillatory circuit based on the quarter-wave segment of the long line 21 connected in series, the sixth capacitor 22 and the varicap 23, which together form a high-quality inductance L, and the eighth capacitor 25 is connected in parallel with this inductance L. The quarter-wave length of the long line 21 is used as a transformer of complex resistances, which converts the load line capacitive reactance in the form of series-connected w net capacitor 22 and varicap 23 to the inductive without significant losses. This allows you to implement high-quality inductance L in the form of a quarter-wave length of a long line loaded on a high-quality capacitor. Together with the capacitor C 25, the resonant LC circuit formed in this way is connected to the base of the first transistor 1 of the oscillator through the seventh capacitor 24. The fifth capacitor 20 is connected between the collector load (resistor 17) of the second transistor 2 and the connection point of the quarter-wave length segment 21 with the capacitors 24 and 25, provides positive feedback of the oscillator, built according to the differential circuit on transistors 1 and 2.
При изменении Uупp изменяется емкость С варикапа 23. Это изменение емкости С варикапа 23 трансформируется четвертьволновым отрезком длинной линии 21 в соответствующее изменение индуктивности L, т.е. в полученном таким образом LC-контуре изменение частоты осуществляется путем изменения индуктивности L.With a change in U upr , the capacitance C of the varicap 23 changes. This change in the capacitance C of the varicap 23 is transformed by the quarter-wave length of the long line 21 into the corresponding change in the inductance L, i.e. in the LC circuit thus obtained, the frequency is changed by changing the inductance L.
Делитель напряжения на резисторах 14 и 15 создает необходимое напряжение смещения в цепи базы первого транзистора 1, коллекторной нагрузкой которого является резистор 16. Делитель напряжения на резисторах 18 и 19 создает определенное напряжение смещения в цепи базы второго транзистора 2.The voltage divider at resistors 14 and 15 creates the necessary bias voltage in the base circuit of the first transistor 1, the collector load of which is resistor 16. The voltage divider at resistors 18 and 19 creates a certain bias voltage in the base circuit of the second transistor 2.
В режиме ГУН источник ВЧ возбуждения отключен и на базу третьего транзистора 8 через разделительный конденсатор 13 не поступает внешний сигнал, но ВЧ составляющие эмиттерного тока, формируемые в общем токозадающем элементе 3, проходят и в коллекторном токе третьего транзистора 8, что приводит к тому, что третий транзистор 8 работает как буферный усилитель, с коллекторной нагрузки которого (резистор 9) через разделительный конденсатор 12 поступают на выход генерируемые колебания. Делитель напряжения на резисторах 10 и 11 создает определенное напряжение смещения в цепи базы третьего транзистора 8.In the VCO mode, the RF excitation source is turned off and an external signal is not supplied to the base of the third transistor 8 through the isolation capacitor 13, but the RF components of the emitter current generated in the common current-sensing element 3 also pass through the collector current of the third transistor 8, which leads to the third transistor 8 operates as a buffer amplifier, from the collector load of which (resistor 9), generated oscillations are output through an isolation capacitor 12. The voltage divider on the resistors 10 and 11 creates a certain bias voltage in the base circuit of the third transistor 8.
В режиме работы управляемого автогенератора в качестве автогенератора с захватом по частоте от внешнего источника ВЧ возбуждения управляющее напряжение Uупp остается неизменным (запоминается), а на вход ВЧ поступают внешние колебания, которые затем через разделительный конденсатор 13 приходят на базу третьего транзистора 8. В результате в управляемом автогенераторе происходит захват по частоте от внешнего источника и на выход его через разделительный конденсатор 12 поступает ВЧ сигнал, синхронный с внешними колебаниями.In the operation mode of a controlled oscillator as an oscillator with a frequency capture from an external source of RF excitation, the control voltage U CPR remains unchanged (remembered), and external oscillations are received at the RF input, which then come to the base of the third transistor 8 through an isolation capacitor 13. As a result in a controlled oscillator, a frequency capture from an external source occurs and an RF signal synchronous with external oscillations is received through an isolation capacitor 12.
При этом каскад на третьем транзисторе 8 позволяет вводить ВЧ сигнал от внешнего источника для осуществления захвата управляемого автогенератора по частоте и одновременно выполняет функцию буферного каскада с хорошей развязкой управляемого автогенератора от воздействия нагрузки на его стабильность.Moreover, the cascade on the third transistor 8 allows you to enter the RF signal from an external source to capture the controlled oscillator in frequency and at the same time serves as a buffer cascade with a good isolation of the controlled oscillator from the effect of the load on its stability.
Недостаток устройства-прототипа состоит в следующем.The disadvantage of the prototype device is as follows.
В настоящее время в различной радиоаппаратуре требуется получение стабильного ВЧ сигнала с равномерной частотной модуляцией (ЧМ) в широком диапазоне модулирующих и несущих частот, например, в системах связи с псевдослучайной последовательностью (ПСП) импульсов.Currently, in various radio equipment, it is necessary to obtain a stable RF signal with uniform frequency modulation (FM) in a wide range of modulating and carrier frequencies, for example, in communication systems with a pseudorandom sequence (PRP) of pulses.
В известном управляемом автогенераторе при введении ВЧ сигнала от внешнего источника невозможно получить на выходе частотно-модулированный сигнал в широкой полосе модулирующих частот с минимальными искажениями, т.е. получить равномерную амплитудно-частотную модуляционную характеристику (АЧМХ) в диапазоне модулирующих частот, например, от 0,1 Гц или 0,01 Гц и менее до нескольких десятков кГц. Это объясняется тем, что источник ВЧ сигнала представляет собой обычно быстродействующий синтезатор частот (СЧ) на основе кольца импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ). Если вводить ЧМ в этот СЧ и затем уже ВЧ сигнал с ЧМ подавать на ВЧ вход управляемого автогенератора, то получить на его выходе частотно-модулированный ВЧ сигнал с равномерной АЧМХ и стабильной девиацией практически невозможно. В кольце ИФАПЧ введение ЧМ в широком диапазоне частот воспринимается как внешние или внутренние помехи, которые кольцо компенсирует (подавляет). В результате диапазон ЧМ резко сужается, и появляются значительные искажения.In a known controlled oscillator, when an RF signal is input from an external source, it is impossible to obtain a frequency-modulated signal at the output in a wide band of modulating frequencies with minimal distortion, i.e. to obtain a uniform amplitude-frequency modulation characteristic (AFC) in the range of modulating frequencies, for example, from 0.1 Hz or 0.01 Hz or less to several tens of kHz. This is because the RF signal source is usually a high-speed frequency synthesizer (MF) based on a pulse-phase-locked loop (IFAP). If you enter the FM in this MF and then the RF signal from the FM is fed to the RF input of the controlled oscillator, then it is almost impossible to obtain a frequency-modulated RF signal with a uniform frequency response and stable deviation at its output. In the PLL ring, the introduction of FM in a wide range of frequencies is perceived as external or internal interference, which the ring compensates (suppresses). As a result, the FM range shrinks sharply, and significant distortion appears.
В то же время управляемый автогенератор не охвачен кольцом ИФАПЧ. Поэтому в управляемом автогенераторе можно было бы получить почти идеальную АЧМХ в широком диапазоне модулирующих и несущих частот.At the same time, the controlled oscillator is not covered by the IFAPCH ring. Therefore, in a controlled oscillator it would be possible to obtain an almost perfect frequency response in a wide range of modulating and carrier frequencies.
Для устранения указанного недостатка в управляемый автогенератор с частотной модуляцией, содержащий первый, второй и третий транзисторы, эмиттеры которых объединены и через токозадающий элемент подключены к общей шине; первый, второй и третий резисторы; третий и четвертый конденсаторы, причем первый резистор включен между коллектором третьего транзистора и шиной питания, второй резистор включен между базой третьего транзистора и шиной питания, третий резистор включен между базой третьего транзистора и общей шиной, третий конденсатор соединяет коллектор третьего транзистора и выход устройства, четвертый конденсатор соединяет базу третьего транзистора и высокочастотный вход устройства; а также четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый резисторы; последовательно соединенные пятый конденсатор, четвертьволновый отрезок длинной линии, шестой конденсатор и катод варикапа; последовательно соединенные седьмой и восьмой конденсаторы, причем другой вывод восьмого конденсатора соединен с общей шиной, другой вывод седьмого конденсатора подключен к базе первого транзистора, а точка соединения седьмого и восьмого конденсаторов подключена к точке соединения пятого конденсатора и четвертьволнового отрезка длинной линии; четвертый резистор включен между шиной питания и базой первого транзистора, пятый резистор включен между базой первого транзистора и общей шиной, шестой резистор включен между коллектором первого транзистора и шиной питания, седьмой резистор включен между шиной питания и коллектором второго транзистора, восьмой резистор включен между шиной питания и базой второго транзистора, девятый резистор включен между базой второго транзистора и общей шиной, коллектор второго транзистора соединен также с другим выводом пятого конденсатора, а катод варикапа соединен также с входом управляющего напряжения, введены последовательно соединенные десятый и одиннадцатый резисторы, а также девятый и десятый конденсаторы, причем точка соединения десятого и одиннадцатого резисторов и одного из выводов девятого конденсатора соединена с анодом варикапа, а точка соединения десятого конденсатора и десятого резистора соединена с входом модулирующего напряжения, при этом другие выводы девятого, десятого конденсаторов и одиннадцатого резистора соединены с общей шиной.To eliminate this drawback in a controlled oscillator with frequency modulation, containing the first, second and third transistors, the emitters of which are combined and connected through a current-collecting element to a common bus; first, second and third resistors; the third and fourth capacitors, the first resistor being connected between the collector of the third transistor and the power bus, the second resistor being connected between the base of the third transistor and the power bus, the third resistor being connected between the base of the third transistor and the common bus, the third capacitor connecting the collector of the third transistor and the output of the device, the fourth a capacitor connects the base of the third transistor and the high-frequency input of the device; as well as the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth and ninth resistors; the fifth capacitor, the quarter-wave length of the long line, the sixth capacitor and the varicap cathode connected in series; the seventh and eighth capacitors are connected in series, and the other terminal of the eighth capacitor is connected to a common bus, the other terminal of the seventh capacitor is connected to the base of the first transistor, and the connection point of the seventh and eighth capacitors is connected to the connection point of the fifth capacitor and the quarter-wave length of the long line; the fourth resistor is connected between the power bus and the base of the first transistor, the fifth resistor is connected between the base of the first transistor and the common bus, the sixth resistor is connected between the collector of the first transistor and the power bus, the seventh resistor is connected between the power bus and the collector of the second transistor, the eighth resistor is connected between the power bus and the base of the second transistor, the ninth resistor is connected between the base of the second transistor and the common bus, the collector of the second transistor is also connected to the other terminal of the fifth capacitor, and cat One varicap is also connected to the control voltage input, the tenth and eleventh resistors are connected in series, as well as the ninth and tenth capacitors, and the connection point of the tenth and eleventh resistors and one of the terminals of the ninth capacitor is connected to the varicap anode, and the connection point of the tenth capacitor and tenth resistor connected to the input of the modulating voltage, while the other terminals of the ninth, tenth capacitors and the eleventh resistor are connected to a common bus.
Принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где введены следующие обозначения: 1, 2, 8 - первый, второй и третий транзисторы; 3 - токозадающий элемент;Schematic diagram of the proposed device is shown in figure 2, where the following notation is introduced: 1, 2, 8 - the first, second and third transistors; 3 - current-setting element;
12, 13, 20, 22, 24, 25, 26, 29 - третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый конденсаторы;12, 13, 20, 22, 24, 25, 26, 29 - the third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth and tenth capacitors;
9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 27, 28 - первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый резисторы;9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 27, 28 - first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth and eleventh resistors;
21 - четвертьволновый отрезок длинной линии;21 - a quarter-wave segment of a long line;
23 - варикап;23 - varicap;
Предлагаемое устройство содержит первый 1, второй 2 и третий 8 транзисторы, эмиттеры которых объединены и через токозадающий элемент 3 подключены к общей шине; первый резистор 9, включенный между коллектором третьего транзистора 8 и шиной питания, второй резистор 10, включенный между шиной питания и базой третьего транзистора 8, третий резистор 11 включенный между базой третьего транзистора 8 и общей шиной, третий конденсатор 12, включенный между коллектором третьего транзистора 8 и выходом устройства, четвертый конденсатор 13, включенный между базой третьего транзистора 8 и высокочастотным (ВЧ) входом устройства; последовательно соединенные пятый конденсатор 20, четвертьволновый отрезок длинной линии 21, шестой конденсатор 22 и катод варикапа 23; последовательно соединенные седьмой 24 и восьмой 25 конденсаторы, причем другой вывод восьмого конденсатора 25 соединен с общей шиной, другой вывод седьмого конденсатора 24 подключен к базе первого транзистора 1, а точка соединения седьмого 24 и восьмого 25 конденсаторов подключена к точке соединения пятого конденсатора 20 и четвертьволнового отрезка длинной линии 21; четвертый резистор 14 включен между шиной питания и базой первого транзистора 1, пятый резистор 15 включен между базой первого транзистора 1 и общей шиной, шестой резистор 16 включен между коллектором первого транзистора 1 и шиной питания, седьмой резистор 17 включен между шиной питания и коллектором второго транзистора 2, восьмой резистор 18 включен между шиной питания и базой второго транзистора 2, девятый резистор 19 включен между базой второго транзистора 2 и общей шиной, коллектор второго транзистора 2 соединен также с другим выводом пятого конденсатора 20, катод варикапа 23 соединен с входом управляющего напряжения Uупp, а анод варикапа 23 соединен с девятым конденсатором 26, с десятым резистором 27 и одиннадцатым резистором 28. При этом другой вывод десятого резистора 27 соединен с модулирующим входом UМОД и десятым конденсатором 29, другой вывод которого соединен с общей шиной. Другой вывод одиннадцатого резистора 28 и другой вывод девятого конденсатора 26 соединены с общей шиной.The proposed device contains a first 1, second 2 and third 8 transistors, the emitters of which are combined and through a current-collecting element 3 are connected to a common bus; the first resistor 9 connected between the collector of the third transistor 8 and the power bus, the second resistor 10 connected between the power bus and the base of the third transistor 8, the third resistor 11 connected between the base of the third transistor 8 and the common bus, the third capacitor 12 connected between the collector of the third transistor 8 and the output of the device, a fourth capacitor 13 connected between the base of the third transistor 8 and the high-frequency (HF) input of the device; the fifth capacitor 20, the quarter-wave segment of the long line 21, the sixth capacitor 22 and the varicap cathode 23 connected in series; the seventh 24 and eighth 25 capacitors are connected in series, and the other terminal of the eighth capacitor 25 is connected to a common bus, the other terminal of the seventh capacitor 24 is connected to the base of the first transistor 1, and the connection point of the seventh 24 and the eighth 25 capacitors is connected to the connection point of the fifth capacitor 20 and the quarter-wave a segment of a long line 21; the fourth resistor 14 is connected between the power bus and the base of the first transistor 1, the fifth resistor 15 is connected between the base of the first transistor 1 and the common bus, the sixth resistor 16 is connected between the collector of the first transistor 1 and the power bus, the seventh resistor 17 is connected between the power bus and the collector of the second transistor 2, the eighth resistor 18 is connected between the power bus and the base of the second transistor 2, the ninth resistor 19 is connected between the base of the second transistor 2 and the common bus, the collector of the second transistor 2 is also connected to the other terminal of the fifth to ndensatora 20, the cathode of the varicap 23 is connected to the input of the control voltage U upp, a varicap 23 is connected to the anode condenser 26 with the ninth, tenth and eleventh resistor 27 resistor 28. In this case, the other terminal of the tenth resistor 27 is connected to a modulating input U MOD and tenth capacitor 29 whose other terminal is connected to a common bus. The other terminal of the eleventh resistor 28 and the other terminal of the ninth capacitor 26 are connected to a common bus.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
Предлагаемый управляемый автогенератор может работать, как и прототип, в двух режимах: как генератор, управляемый напряжением (ГУН), в составе синтезатора частот с введением управляющего напряжения Uупp на катод варикапа 23 при отключенном входе от источника ВЧ и как автогенератор с захватом по частоте от внешнего источника высокочастотного возбуждения при отключении его от управляющего напряжения Uупp.The proposed controlled oscillator can operate, like the prototype, in two modes: as a voltage controlled oscillator (VCO), as part of a frequency synthesizer with the introduction of a control voltage U upr to the varicap cathode 23 with the input off from the RF source and as a oscillator with frequency capture from an external source of high-frequency excitation when disconnecting it from the control voltage U CPR .
В режиме ГУН управляющее напряжение Uупp поступает на катод варикапа 23 колебательного LC-контура на основе последовательно соединенных четвертьволнового отрезка длинной линии 21, шестого конденсатора 22 и варикапа 23, которые вместе образуют высокодобротную индуктивность L, а параллельно этой индуктивности L включен восьмой конденсатор 25. Четвертьволновый отрезок длинной линии 21 используется в качестве трансформатора комплексных сопротивлений, преобразующего нагружающую линию емкостную реактивность в виде последовательно соединенных шестого конденсатора 22 и варикапа 23 в индуктивную без значительных потерь. Это позволяет реализовать высокодобротную индуктивность L в виде четвертьволнового отрезка длинной линии, нагруженного на высокодобротный конденсатор. Вместе с конденсатором С 25 образованный таким образом резонансный LC-контур связан с базой первого транзистора 1 автогенератора через седьмой конденсатор 24. Пятый конденсатор 20, включенный между коллекторной нагрузкой (резистор 17) второго транзистора 2 и точкой соединения четвертьволнового отрезка длинной линии 21 с конденсаторами 24 и 25, обеспечивает положительную обратную связь автогенератора, построенного по дифференциальной схеме на транзисторах 1 и 2.In the VCO mode, the control voltage U upr goes to the cathode of the varicap 23 of the LC oscillatory circuit based on the quarter-wave segment of the long line 21 connected in series, the sixth capacitor 22 and the varicap 23, which together form a high-quality inductance L, and the eighth capacitor 25 is connected in parallel with this inductance L. The quarter-wave length of the long line 21 is used as a transformer of complex resistances, which converts the load line capacitive reactance in the form of series-connected w net capacitor 22 and varicap 23 to the inductive without significant losses. This allows you to implement high-quality inductance L in the form of a quarter-wave length of a long line loaded on a high-quality capacitor. Together with the capacitor C 25, the resonant LC circuit formed in this way is connected to the base of the first transistor 1 of the oscillator through the seventh capacitor 24. The fifth capacitor 20 is connected between the collector load (resistor 17) of the second transistor 2 and the connection point of the quarter-wave length segment 21 with the capacitors 24 and 25, provides positive feedback of the oscillator, built according to the differential circuit on transistors 1 and 2.
При изменении UУПР изменяется емкость С варикапа 23. Это изменение емкости С варикапа 23 трансформируется четвертьволновым отрезком длинной линии 21 в соответствующее изменение индуктивности L, т.е. в полученном таким образом LC-контуре изменение частоты осуществляется путем изменения индуктивности L.When changing U ICTRL changes the capacitance C of the varicap 23. This change in the capacitance C of the varicap 23 is transformed quarter-wavelength long line 21 in a corresponding change of inductance L, i.e. in the LC circuit thus obtained, the frequency is changed by changing the inductance L.
Делитель напряжения на резисторах 14 и 15 создает необходимое напряжение смещения в цепи базы первого транзистора 1, коллекторной нагрузкой которого является резистор 16. Делитель напряжения на резисторах 18 и 19 создает определенное напряжение смещения в цепи базы второго транзистора 2.The voltage divider at resistors 14 and 15 creates the necessary bias voltage in the base circuit of the first transistor 1, the collector load of which is resistor 16. The voltage divider at resistors 18 and 19 creates a certain bias voltage in the base circuit of the second transistor 2.
В режиме ГУН источник ВЧ возбуждения отключен и на базу третьего транзистора 8 через разделительный конденсатор 13 не поступает внешний сигнал, но ВЧ составляющие эмиттерного тока, формируемые в общем токозадающем элементе 3, проходят и в коллекторном токе третьего транзистора 8, что приводит к тому, что третий транзистор 8 работает как буферный усилитель, с коллекторной нагрузки которого (резистор 9) через разделительный конденсатор 12 поступают на выход генерируемые колебания. Делитель напряжения на резисторах 10 и 11 создает определенное напряжение смещения в цепи базы третьего транзистора 8.In the VCO mode, the RF excitation source is turned off and an external signal is not supplied to the base of the third transistor 8 through the isolation capacitor 13, but the RF components of the emitter current generated in the common current-sensing element 3 also pass through the collector current of the third transistor 8, which leads to the third transistor 8 operates as a buffer amplifier, from the collector load of which (resistor 9), generated oscillations are output through an isolation capacitor 12. The voltage divider on the resistors 10 and 11 creates a certain bias voltage in the base circuit of the third transistor 8.
В режиме работы управляемого автогенератора в качестве автогенератора с захватом по частоте от внешнего источника ВЧ возбуждения управляющее напряжение Uупp остается неизменным (запоминается), а на вход ВЧ поступают внешние колебания, которые затем через разделительный конденсатор 13 приходят на базу третьего транзистора 8. В результате в управляемом автогенераторе происходит захват по частоте от внешнего источника и на выход его через разделительный конденсатор 12 поступает ВЧ сигнал, синхронный с внешними колебаниями.In the operation mode of a controlled oscillator as an oscillator with a frequency capture from an external source of RF excitation, the control voltage U CPR remains unchanged (remembered), and external oscillations are received at the RF input, which then come to the base of the third transistor 8 through an isolation capacitor 13. As a result in a controlled oscillator, a frequency capture from an external source occurs and an RF signal synchronous with external oscillations is received through an isolation capacitor 12.
При этом каскад на третьем транзисторе 8 позволяет вводить ВЧ сигнал от внешнего источника для осуществления захвата управляемого автогенератора по частоте и одновременно выполняет функцию буферного каскада с хорошей развязкой управляемого автогенератора от воздействия нагрузки на его стабильность.Moreover, the cascade on the third transistor 8 allows you to enter the RF signal from an external source to capture the controlled oscillator in frequency and at the same time serves as a buffer cascade with a good isolation of the controlled oscillator from the effect of the load on its stability.
В режиме захвата частоты от внешнего источника ВЧ для осуществления частотной модуляции выходного ВЧ сигнала модулирующее напряжение UМОД подается через делитель на резисторах 27 и 28 на анод варикапа 23, а на катоде варикапа 23 сохраняется постоянное напряжение Uупp. Изменение модулирующего напряжения UМОД на аноде варикапа 23 приводит к соответствующему изменению емкости варикапа 23 и резонансной частоты контура с заданной девиацией. Конденсатор 26 необходим, чтобы закоротить на общую шину (на «землю») по высокой частоте анод варикапа 23. Конденсатор 29 необходим для фильтрации шумов и высокочастотных помех на модулирующем входе. Делитель на резисторах 27 и 28 выбирается таким, чтобы получить заданный уровень девиации ЧМ сигнала на выходе управляемого автогенератора.In the frequency capture mode from an external RF source, for modulating the output RF signal, the modulating voltage U MOD is supplied through a divider on resistors 27 and 28 to the anode of the varicap 23, and a constant voltage U control is stored on the cathode of the varicap 23. A change in the modulating voltage U MOD at the anode of the varicap 23 leads to a corresponding change in the capacitance of the varicap 23 and the resonant frequency of the circuit with a given deviation. The capacitor 26 is needed to short-circuit the anode of the varicap 23. The capacitor 29 is needed to filter out noise and high-frequency noise at the modulating input on a common bus (to ground). The divider on resistors 27 and 28 is chosen so as to obtain a given level of deviation of the FM signal at the output of a controlled oscillator.
Таким образом, введение ЧМ от модулирующего источника и захват частоты от внешнего ВЧ источника происходит независимо по двум разным входам, что позволяет получить на выходе управляемого автогенератора спектрально чистый сигнал в широком диапазоне радио частот и, при необходимости, одновременно равномерную частотную модуляцию в широком диапазоне модулирующих частот.Thus, the introduction of an FM from a modulating source and frequency capture from an external RF source occurs independently at two different inputs, which makes it possible to obtain a spectrally clean signal at the output of a controlled oscillator in a wide range of radio frequencies and, if necessary, simultaneously uniform frequency modulation in a wide range of modulating frequencies.
В результате в предлагаемом управляемом автогенераторе за счет введения новых элементов и в связи с другими элементами устройства можно получить спектрально чистый выходной сигнал с заданным шагом сетки частот, например, для работы его в качестве гетеродина приемника без подачи модулирующего напряжения UМОД. Также можно при введении модулирующего напряжения UМОД получить частотно-модулированный сигнал в широком диапазоне модулирующих частот и оптимальной девиацией частоты для работы его в качестве частотно-модулированного возбудителя передатчика.As a result, in the proposed controlled oscillator, due to the introduction of new elements and in connection with other elements of the device, it is possible to obtain a spectrally pure output signal with a given frequency grid step, for example, to operate as a receiver oscillator without supplying modulating voltage U MOD . It is also possible, upon the introduction of a modulating voltage U MOD, to obtain a frequency-modulated signal in a wide range of modulating frequencies and optimal frequency deviation to operate as a frequency-modulated transmitter exciter.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010121298/09U RU100864U1 (en) | 2010-05-25 | 2010-05-25 | FREQUENCY CONTROLLED AUTOGENERATOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010121298/09U RU100864U1 (en) | 2010-05-25 | 2010-05-25 | FREQUENCY CONTROLLED AUTOGENERATOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU100864U1 true RU100864U1 (en) | 2010-12-27 |
Family
ID=44056103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010121298/09U RU100864U1 (en) | 2010-05-25 | 2010-05-25 | FREQUENCY CONTROLLED AUTOGENERATOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU100864U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705448C1 (en) * | 2019-03-11 | 2019-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Tunable rc oscillator |
-
2010
- 2010-05-25 RU RU2010121298/09U patent/RU100864U1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705448C1 (en) * | 2019-03-11 | 2019-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Tunable rc oscillator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4621241A (en) | Wide range electronic oscillator | |
| CN106877819B (en) | Voltage controlled oscillator based on composite resonator | |
| US20030025566A1 (en) | Automatic gain control for a voltage controlled oscillator | |
| US6466099B2 (en) | Voltage controlled oscillator (VCO) in colpitts configuration | |
| US8792845B2 (en) | Oscillator | |
| EP1538742A1 (en) | Voltage control oscillator having modulation function | |
| US7538630B2 (en) | Voltage controlled oscillator | |
| JPH0356019B2 (en) | ||
| US8830007B1 (en) | Ultra-low noise VCO | |
| RU100864U1 (en) | FREQUENCY CONTROLLED AUTOGENERATOR | |
| US9106179B2 (en) | Voltage-controlled oscillators and related systems | |
| US7501907B1 (en) | Self-biased active VCO level shifter | |
| CN115051650B (en) | S-band frequency-doubling low-phase-noise voltage-controlled oscillator and signal generating device | |
| US9099957B2 (en) | Voltage-controlled oscillators and related systems | |
| RU2485666C1 (en) | Frequency-modulated quartz generator | |
| RU92583U1 (en) | CONTROLLED AUTOGENERATOR | |
| RU86816U1 (en) | CONTROLLED AUTOGENERATOR | |
| CN103001630A (en) | Phase synchronication circuit and television signal reception circuit | |
| US6593819B2 (en) | Low phase noise dual band voltage controlled oscillator | |
| CN217508714U (en) | Voltage-controlled oscillator and signal generating device of frequency doubling band low phase noise | |
| CN115955196B (en) | High-performance low-noise crystal oscillator circuit | |
| CN210297640U (en) | C-band voltage-controlled oscillator | |
| CN113595505A (en) | Anti-interference X-waveband voltage-controlled oscillator | |
| CN114301393A (en) | Low-phase-noise voltage-controlled oscillating circuit | |
| KR20030070940A (en) | A Voltage-Controlled Oscilator having a plurality of Resonators |