RU193493U1

RU193493U1 - Малошумящий генератор, управляемый напряжением с высоким перекрытием по частоте

Info

Publication number: RU193493U1
Application number: RU2019124795U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Николаевич Рахманин; Александр Владимирович Гречишкин; Николай Николаевич Калаянов; Андрей Александрович Берлев
Original assignee: Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2019-08-05
Publication date: 2019-10-30

Abstract

Предлагаемый малошумящий генератор с высоким перекрытием по частоте относится к радиотехнике, и может быть использован при двойном перекрытии по частоте в синтезаторе частот (СЧ) с системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с последующим двоичным делителем частоты для неограниченного расширения диапазона непрерывной сетки частот.Технический результат – снижение уровня фазовых шумов в спектре выходного сигнала генератора, за счет разделения цепей управляющего напряжения и напряжения источников питания транзистора.Для этого в генераторе за счет подключения точки соединения второго варикапа (VD2) и катушки индуктивности L к общей шине достигается разделение цепей управляющего напряжения и цепей питания биполярного транзистора VT, что исключает прямое влияние шумов источников питания генератора на уровень шума и приводит к дополнительному снижению уровня шума генератора. 2 ил.

Description

Предлагаемая полезная модель малошумящего генератора с высоким перекрытием по частоте относится к радиотехнике, и может быть использована при двойном перекрытии по частоте в синтезаторе частот (СЧ) с системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с последующим двоичным делителем частоты для неограниченного расширения диапазона непрерывной сетки частот.

В настоящее время в аппаратуре радиосвязи (в частности для систем ФАПЧ) возрастает потребность в использовании малошумящих генераторов, управляемых напряжением (ГУН), с высоким перекрытием по частоте.

Известен генератор Колпитца [1], а также высокостабильный генератор Клаппа на фиксированную частоту [2], отличием которого от предыдущего генератора является наличие дополнительного конденсатора, включенного последовательно с индуктивностью колебательного контура (КК).

Известны также генераторы, управляемые напряжением в источнике [3] на странице 14 фиг. 12, по патенту US 3899755 H03C 3/22, недостатком которых является малое перекрытие по частоте и повышенное влияние шумов транзистора на уровень шумов генератора.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому выбран малошумящий генератор по патенту №186861, H03B 5/20, H03L 7/24, принятый за прототип.

Электрическая схема устройства-прототипа (без источников питания) изображена на фиг. 1, где обозначено:

R – развязывающий резистор;

L – катушка индуктивности;

VD1, VD2 – первый и второй варикапы;

С1, С2, С3 – первый, второй и третий конденсаторы;

VT – биполярный транзистор;

Еу – источник управляющего напряжения.

Устройство-прототип содержит колебательный контур, состоящий из параллельно включенных катушки индуктивности L и встречно-последовательно соединенных варикапов VD1 и VD2, а также емкостной делитель из последовательной цепи конденсаторов C1, C2, C3, подключенный к точке соединения варикапов VD1 и VD2. База биполярного транзистора VT подключена к точке соединения первого С1 и второго С2 конденсаторов. Точка соединения индуктивности L и второго варикапа VD2 соединена с эмиттером транзистора VT и точкой соединения второго С2 и третьего С3 конденсаторов, другой вывод третьего С3 конденсатора соединен с общей шиной и коллектором транзистора VT, вывод источника управляющего напряжения через развязывающий резистор R соединен с точкой соединения первого VD1 и второго VD2 варикапов. Цепь управляющего напряжения Еу замыкается через эмиттерную цепь транзистора VT.

Устройство-прототип работает следующим образом. Подаваемое напряжение управления Еу вместе с напряжением на эмиттере транзистора VT изменяют суммарную емкость варикапов VD1 и VD2 и тем самым частоту генерируемых колебаний.

Недостаток устройства-прототипа состоит в том, что в состав управляющего напряжения Eу для варикапов VD1 и VD2 входит и часть напряжения источника питания генератора, а именно напряжение на эмиттере транзистора VT, что является дополнительным источником шума генератора, т.к. в источнике питания всегда имеются шумы и пульсации напряжения.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в дополнительном снижении уровня фазовых шумов в спектре выходного сигнала генератора, за счет разделения цепей управляющего напряжения и напряжения источников питания транзистора.

Для решения поставленной задачи в малошумящий генератор, управляемый напряжением с высоким перекрытием по частоте, содержащий колебательный контур, состоящий из параллельно соединенных катушки индуктивности и встречно-последовательно включенных первого и второго варикапов, точка соединения которых через развязывающий резистор соединена с источником управляющего напряжения, а также емкостной делитель из последовательно соединенных первого, второго и третьего конденсаторов подключенный к колебательному контуру в точке соединения встречно-последовательно включенных первого и второго варикапов, точка соединения первого и второго конденсаторов подключена к базе биполярного транзистора, эмиттер которого подключен к точке соединения второго и третьего конденсаторов, другой вывод третьего конденсатора соединен с общей шиной, к которой подключен коллектор биполярного транзистора, согласно полезной модели, точка соединения катушки индуктивности и второго варикапа соединена с общей шиной.

Электрическая схема предлагаемого устройства (без источников питания) изображена на фиг. 2, где обозначено:

R – развязывающий резистор;

L – катушка индуктивности;

VD1, VD2 – первый и второй варикапы;

VT – биполярный транзистор;

Еу – источник управляющего напряжения.

Предлагаемый генератор содержит колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности L и встречно-последовательно соединенных варикапов VD1 и VD2, к точке соединения которых подключен емкостной делитель из последовательно соединенных первого C1, второго C2 и третьего С3 конденсаторов. К точке соединения первого С1 и второго С2 конденсаторов подключена база биполярного транзистора VT, эмиттер которого подключен к точке соединения второго C2 и третьего С3 конденсаторов, другой вывод третьего конденсатора С3, другой вывод варикапа VD2, другой вывод катушки индуктивности L и коллектор биполярного транзистора VT подключены к общей шине. Кроме того, вывод источника управляющего напряжения через развязывающий резистор R соединен с точкой соединения первого VD1 и второго VD2 варикапов.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Подаваемое напряжение управления Еу изменяет суммарную емкость варикапов VD1 и VD2, и тем самым частоту генератора. За счет подключения точки соединения второго варикапа VD2 и катушки индуктивности L к общей шине достигается разделение цепей управляющего напряжения Еу и цепей питания биполярного транзистора VT, что исключает прямое влияние шумов источников питания Еу на уровень шума и приводит к дополнительному, по сравнению с прототипом, снижению уровня шума генератора.

В итоге, в предлагаемом генераторе снижение уровня шума по сравнению с прототипом составило около 12 дБ и в нем могут быть использованы, например, транзисторы типа 2Т368А9 и варикапы типа 2В124А9.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Randall W. Rhea. Oscillator Design and Computer Simulation. - 1995, 320 страниц, ISBN l-8849-32-30-4.

2. J. K. Clapp, An Inductance-Capacitance Oscillator of Unusual Frequency Stability, Proceedings of the IRE, Vol. 36, 1948, pp. 356-358.

3. Justin Njimgou Zeyeum. VCO for PLL Frequency Synthesizer. – 10 May 2016. Helsinki Metropolia University of Applied Sciences.

Claims

Малошумящий генератор, управляемый напряжением с высоким перекрытием по частоте, содержащий колебательный контур, состоящий из параллельно соединенных катушки индуктивности и встречно-последовательно включенных первого и второго варикапов, точка соединения которых через развязывающий резистор соединена с источником управляющего напряжения, а также емкостной делитель из последовательно соединенных первого, второго и третьего конденсаторов, подключенный к колебательному контуру в точке соединения встречно-последовательно включенных первого и второго варикапов, точка соединения первого и второго конденсаторов подключена к базе биполярного транзистора, эмиттер которого подключен к точке соединения второго и третьего конденсаторов, другой вывод третьего конденсатора соединен с общей шиной, к которой подключен коллектор биполярного транзистора, отличающийся тем, что точка соединения катушки индуктивности и второго варикапа соединена с общей шиной.