RU198563U1

RU198563U1 - FREQUENCY MODULATED GENERATOR

Info

Publication number: RU198563U1
Application number: RU2019135376U
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Бочаров; Сергей Геннадьевич Некрасов
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2020-07-15

Abstract

Полезная модель относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении стабильности частоты генерируемых колебаний. Частотно-модулированный генератор содержит: автогенератор, включающий первый транзистор и второй транзистор, эмиттер которого подключен к первому выводу первого резистора, а второй вывод первого резистора соединен с общей точкой, коллектор второго транзистора подсоединен к первому выводу первого конденсатора и первому выводу первой катушки индуктивности, а второй вывод первого конденсатора и второй вывод первой катушки индуктивности подключены к потенциальному выводу источника напряжения питания, первую параллельную цепь, состоящую из второго резистора и второго конденсатора, при этом первый вывод второго резистора и первый вывод второго конденсатора подключены к базе второго транзистора, а второй вывод второго резистора и второй вывод второго конденсатора соединены с общей точкой, последовательно соединенные третий резистор и третий конденсатор при этом первый вывод третьего резистора подключен к базе второго транзистора. 1 ил.The utility model relates to the field of computing. The technical result consists in increasing the stability of the frequency of the generated oscillations. The frequency modulated generator contains: an autogenerator including a first transistor and a second transistor, the emitter of which is connected to the first terminal of the first resistor, and the second terminal of the first resistor is connected to a common point, the collector of the second transistor is connected to the first terminal of the first capacitor and the first terminal of the first inductor, and the second terminal of the first capacitor and the second terminal of the first inductor are connected to the potential terminal of the supply voltage, the first parallel circuit consisting of a second resistor and a second capacitor, while the first terminal of the second resistor and the first terminal of the second capacitor are connected to the base of the second transistor, and the second the terminal of the second resistor and the second terminal of the second capacitor are connected to a common point, the third resistor and the third capacitor are connected in series, while the first terminal of the third resistor is connected to the base of the second transistor. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к направлению электронной техники информационных технологий и может быть использована в качестве источника высокочастотных (ВЧ) колебаний с управляемой частотой в частности для получения частотно - модулированных колебаний в радиопередающих устройствах, телекоммуникационных системах и измерительной технике.The utility model relates to the field of electronic information technology and can be used as a source of high-frequency (HF) oscillations with a controlled frequency, in particular for obtaining frequency-modulated oscillations in radio transmitting devices, telecommunication systems and measuring equipment.

Известен частотно-модулированный генератор (ЧМГ) [1, Бочаров М.И., Некрасов С.Г., Акиньшин А.Е. Управляемые двухкаскадные генераторы на ПАВ фильтрах // Вестник воронежского государственного технического университета, т. 14, №6, 2018, С. 129-134], содержащий автогенератор, включающий первый транзистор и второй транзистор, эмиттер которого подключен к первому выводу первого резистора, а второй вывод первого резистора соединен с общей точкой, коллектор второго транзистора подсоединен к первому выводу первого конденсатора и первому выводу первой катушки индуктивности, а второй вывод первого конденсатора и второй вывод первой катушки индуктивности подключены к потенциальному выводу источника напряжения питания, первую параллельную цепь, состоящую из второго резистора и второго конденсатора, при этом первый вывод второго резистора и первый вывод второго конденсатора подключены к базе второго транзистора, а второй вывод второго резистора и второй вывод второго конденсатора соединены с общей точкой, последовательно соединенные третий резистор и третий конденсатор при этом первый вывод третьего резистора подключен к базе второго транзистора, а первый вывод третьего конденсатора соединен с общей точкой, при этом точка соединения второго вывода третьего резистора и второго вывода третьего конденсатора подключена к потенциальному выводу источника напряжения питания, цепь обратной связи, состоящую из последовательно соединенных пьезоэлемента (ПЭ), варактора, второй катушки индуктивности, четвертого конденсатора, при этом первый вывод ПЭ подключен к эмиттеру второго транзистора, а второй вывод ПЭ соединен с анодом варактора, при этом катод варактора подсоединен к первому выводу второй катушки индуктивности, а второй вывод второй катушки индуктивности соединен с первым выводом четвертого конденсатора, при этом второй вывод четвертого конденсатора подключен к эмиттеру первого транзистора, вторую параллельную цепь, состоящую из четверного резистора и последовательно соединенных пятого конденсатора и пятого резистора, при этом первый вывод четвертого резистора и первый вывод пятого конденсатора подключены к эмиттеру первого транзистора, а второй вывод четвертого резистора и второй вывод пятого резистора подсоединены к общей точке, при этом база первого транзистора через шестой резистор соединена с потенциальным выводом источника напряжения питания и через шестой конденсатор к коллектору второго транзистора, а через седьмой резистор к общей точке, а коллектор первого транзистора подключен к потенциальному выводу источника напряжения питания, управляющую цепь, состоящую из последовательно соединенных источника управляющего сигнала u_y и седьмого конденсатора, резистивного делителя напряжения, состоящего из последовательно включенных восьмого резистора и девятого резистора, при этом первый вывод резистивного делителя напряжения подсоединен к аноду варактора, а второй вывод резистивного делителя напряжения подключен к общей точке, при этом средняя точка резистивного делителя напряжения соединена со вторым выводом седьмого конденсатора, цепь напряжения смещения, состоящую из последовательно соединенных источника напряжения смещения Е_с, десятого резистора, подсоединенного первым выводом к потенциальному выводу источника напряжения смещения Е_с, а вторым выводом к первому выводу второй катушки индуктивности и восьмого конденсатора, подключенного первым выводом к потенциальному выводу источника напряжения смещения Е_с, а вторым к общей точке.Known frequency modulated generator (FMG) [1, Bocharov MI, Nekrasov SG, Akinshin A.E. Controlled two-stage generators on SAW filters // Bulletin of the Voronezh State Technical University, vol. 14, No. 6, 2018, pp. 129-134], containing an auto-generator, including the first transistor and the second transistor, the emitter of which is connected to the first terminal of the first resistor, and the second terminal of the first resistor is connected to a common point, the collector of the second transistor is connected to the first terminal of the first capacitor and the first terminal of the first inductor, and the second terminal of the first capacitor and the second terminal of the first inductor are connected to the potential terminal of the supply voltage, the first parallel circuit consisting of the second resistor and the second capacitor, wherein the first terminal of the second resistor and the first terminal of the second capacitor are connected to the base of the second transistor, and the second terminal of the second resistor and the second terminal of the second capacitor are connected to a common point, the third resistor and the third capacitor are connected in series with the first terminal tr The network resistor is connected to the base of the second transistor, and the first terminal of the third capacitor is connected to a common point, while the junction point of the second terminal of the third resistor and the second terminal of the third capacitor is connected to the potential terminal of the supply voltage, a feedback circuit consisting of a series-connected piezoelectric element (PE ), the varactor, the second inductor, the fourth capacitor, while the first PE terminal is connected to the emitter of the second transistor, and the second PE terminal is connected to the varactor anode, while the varactor cathode is connected to the first terminal of the second inductor, and the second terminal of the second inductor is connected with the first terminal of the fourth capacitor, while the second terminal of the fourth capacitor is connected to the emitter of the first transistor, a second parallel circuit consisting of a quadruple resistor and a fifth capacitor and a fifth resistor connected in series, with the first terminal of the fourth resistor and the first terminal of that capacitor are connected to the emitter of the first transistor, and the second terminal of the fourth resistor and the second terminal of the fifth resistor are connected to a common point, while the base of the first transistor is connected through the sixth resistor to the potential terminal of the supply voltage and through the sixth capacitor to the collector of the second transistor, and through the seventh a resistor to a common point, and the collector of the first transistor is connected to the potential terminal of the supply voltage source, a control circuit consisting of a series-connected source of a control signal u _y and a seventh capacitor, a resistive voltage divider consisting of an eighth resistor and a ninth resistor connected in series, with the first the terminal of the resistive voltage divider is connected to the anode of the varactor, and the second terminal of the resistive voltage divider is connected to a common point, while the midpoint of the resistive voltage divider is connected to the second terminal of the seventh capacitor, the bias voltage circuit, consisting of a series-connected source of bias voltage E _c , the tenth resistor connected by the first terminal to the potential terminal of the bias voltage source E _c , and by the second terminal to the first terminal of the second inductor and an eighth capacitor connected by the first terminal to the potential terminal of the source of bias voltage E _c , and the second to a common point.

Недостатком этого известного устройства является низкая стабильность частоты генерируемых колебаний и высокий уровень паразитной амплитудной модуляции (ПАМ).The disadvantage of this known device is the low stability of the frequency of the generated oscillations and a high level of parasitic amplitude modulation (AMM).

Это обусловлено тем, что при модуляции происходит сдвиг центральной частоты за счет характера нелинейности его кулон-вольтной характеристики (КВХ), при которой приращение емкости варактора в положительный полупериод воздействующих сигналов больше чем ее уменьшение при отрицательной полуволне. В результате этого происходит увеличение средней (динамической) емкости варактора [2, Радиопередающие устройства / В.В. Шахгильдян, В.Б. Козырев, А.А. Ляховкин и др.; под ред. В.В. Шахгильдяна. -М.: Радио и связь, 2003, с. 404-411] и уменьшение стабильности частоты, а также увеличение уровня ПАМ.This is due to the fact that during modulation there is a shift in the center frequency due to the nature of the nonlinearity of its coulomb-voltage characteristic (CVC), at which the increment of the varactor capacitance in the positive half-period of the acting signals is greater than its decrease in the negative half-wave. As a result, there is an increase in the average (dynamic) capacity of the varactor [2, Radio transmitting devices / V.V. Shahgildyan, V.B. Kozyrev, A.A. Lyakhovkin and others; ed. V.V. Shahgildyan. -M .: Radio and communication, 2003, p. 404-411] and a decrease in frequency stability, as well as an increase in the PAM level.

Полезная модель направлена на повышение стабильности частоты генерируемых колебаний и уменьшение уровня ПАМ.The utility model is aimed at increasing the stability of the frequency of generated oscillations and decreasing the level of PAM.

Это достигается тем, что в ЧМГ, содержащий автогенератор, включающий первый транзистор и второй транзистор, эмиттер которого подключен к первому выводу первого резистора, а второй вывод первого резистора соединен с общей точкой, коллектор второго транзистора подсоединен к первому выводу первого конденсатора и первому выводу первой катушки индуктивности, а второй вывод первого конденсатора и второй вывод первой катушки индуктивности подключены к потенциальному выводу источника напряжения питания, первую параллельную цепь, состоящую из второго резистора и второго конденсатора, при этом первый вывод второго резистора и первый вывод второго конденсатора подключены к базе второго транзистора, а второй вывод второго резистора и второй вывод второго конденсатора соединены с общей точкой, последовательно соединенные третий резистор и третий конденсатор, при этом первый вывод третьего резистора подключен к базе второго транзистора, а первый вывод третьего конденсатора соединен с общей точкой, при этом точка соединения второго вывода третьего резистора и второго вывода третьего конденсатора подключена к потенциальному выводу источника напряжения питания, цепь обратной связи, состоящую из последовательно соединенных ПЭ, варактора, второй катушки индуктивности и четвертого конденсатора, при этом первый вывод ПЭ и подключен к эмиттеру второго транзистора, а второй вывод ПЭ соединен с анодом варактора, при этом катод варактора подсоединен к первому выводу второй катушки индуктивности, а второй вывод второй катушки индуктивности соединен с первым выводом четвертого конденсатора, при этом второй вывод четвертого конденсатора подключен к эмиттеру первого транзистора, вторую параллельную цепь, состоящую из четверного резистора, последовательно соединенных пятого конденсатора и пятого резистора, при этом первый вывод четвертого резистора и первый вывод пятого резистора подключены к эмиттеру первого транзистора, а второй вывод четвертого резистора и второй вывод пятого резистора подсоединены к общей точке, при этом база первого транзистора через шестой резистор соединена с потенциальным выводом источника напряжения питания, а через шестой конденсатор к коллектору второго транзистора и, через седьмой резистор, к общей точке, а коллектор первого транзистора подключен к потенциальному выводу источника напряжения питания, управляющую цепь, состоящую из последовательно соединенных источника управляющего сигнала u_y и седьмого конденсатора, резистивного делителя напряжения, состоящего из последовательно включенных восьмого резистора и девятого резистора, при этом первый вывод резистивного делителя напряжения подсоединен к аноду варактора, а второй вывод резистивного делителя напряжения подключен к общей точке, при этом средняя точка резистивного делителя напряжения соединена со вторым выводом седьмого конденсатора, цепь напряжения смещения, состоящую из последовательно соединенных источника напряжения смещения Е_с, десятого резистора, подсоединенного первым выводом к потенциальному выводу источника напряжения смещения Е_с а вторым выводом к первому выводу второй катушки индуктивности и восьмого конденсатора, подключенного первым выводом к потенциальному выводу источника напряжения смещения Е_с, а вторым к общей точке, введена нелинейная цепь автоматического напряжения смещения, состоящая из параллельно соединенных девятого конденсатора и полупроводникового диода (ПД), подключенного катодом к катоду варактора, а анодом ко второму выводу десятого резистора.This is achieved by the fact that in the HMG, which contains an autogenerator, which includes the first transistor and the second transistor, the emitter of which is connected to the first terminal of the first resistor, and the second terminal of the first resistor is connected to a common point, the collector of the second transistor is connected to the first terminal of the first capacitor and the first terminal of the first inductors, and the second terminal of the first capacitor and the second terminal of the first inductor are connected to the potential terminal of the supply voltage, the first parallel circuit consisting of a second resistor and a second capacitor, while the first terminal of the second resistor and the first terminal of the second capacitor are connected to the base of the second transistor , and the second terminal of the second resistor and the second terminal of the second capacitor are connected to a common point, the third resistor and the third capacitor are connected in series, while the first terminal of the third resistor is connected to the base of the second transistor, and the first terminal of the third capacitor is connected to a common point, n In this case, the junction point of the second terminal of the third resistor and the second terminal of the third capacitor is connected to the potential terminal of the supply voltage, a feedback circuit consisting of series-connected PE, varactor, second inductor and fourth capacitor, while the first PE terminal is connected to the emitter of the second transistor, and the second PE terminal is connected to the anode of the varactor, while the varactor cathode is connected to the first terminal of the second inductor, and the second terminal of the second inductor is connected to the first terminal of the fourth capacitor, while the second terminal of the fourth capacitor is connected to the emitter of the first transistor, the second is parallel a circuit consisting of a quadruple resistor connected in series with a fifth capacitor and a fifth resistor, wherein the first terminal of the fourth resistor and the first terminal of the fifth resistor are connected to the emitter of the first transistor, and the second terminal of the fourth resistor and the second terminal of the fifth resistor are connected are connected to a common point, while the base of the first transistor is connected through the sixth resistor to the potential output of the supply voltage source, and through the sixth capacitor to the collector of the second transistor and, through the seventh resistor, to a common point, and the collector of the first transistor is connected to the potential output of the supply voltage , a control circuit consisting of a series-connected source of a control signal u _y and a seventh capacitor, a resistive voltage divider consisting of an eighth resistor and a ninth resistor connected in series, while the first terminal of the resistive voltage divider is connected to the anode of the varactor, and the second terminal of the resistive voltage divider is connected to a common point, while the middle point of the resistive voltage divider is connected to the second terminal of the seventh capacitor, a bias voltage circuit consisting of a series-connected bias voltage source E _c , a tenth resistor connected by the first terminal to the sweat The potential terminal of the bias voltage source E _with a second terminal to the first terminal of the second inductor and the eighth capacitor connected by the first terminal to the potential terminal of the bias voltage source E _c , and the second to the common point, a nonlinear automatic bias voltage circuit is introduced, consisting of parallel connected ninth a capacitor and a semiconductor diode (PD) connected by the cathode to the cathode of the varactor, and the anode to the second terminal of the tenth resistor.

На рис. 1 приведена схема частотно-модулируемого генератора.In fig. 1 shows a diagram of a frequency-modulated generator.

ЧМГ работает следующим образом: при включении источника напряжения питания на коллектор первого транзистора 1, на котором выполнен первый усилительный каскад (УК 1) по схеме с общим коллектором (ОК) подается напряжение источника питания, а через первую катушку индуктивности 5 и на коллектор второго транзистора 2, на котором выполнен второй усилительный каскад (УК 2) по схеме с общей базой (ОБ), при этом нагрузкой второго транзистора 2 является колебательный контур, образованный первым конденсатором 4 и первой катушкой индуктивности 5, а для реализации обратной связи между эмиттером второго транзистора 2 и общей точкой включен первый резистор 3. а заземление базы второго транзистора 2 по ВЧ обеспечивается вторым конденсатором 7. Одновременно с этим на базу первого транзистора 1 с помощью резистивного делителя напряжения, выполненным на шестом резисторе 17 и седьмом резисторе 18 подается отпирающее смещение. При этом заземление коллектора первого транзистора 1 по ВЧ осуществляется третьим конденсатором 9, являющимся блокировочным, а через шестой конденсатор 19, являющимся разделительным по постоянному напряжению, осуществляется связь УК 2 и УК 1 по высокой частоте.ChMG works as follows: when the power supply is turned on, the power supply voltage is supplied to the collector of the first transistor 1, on which the first amplifier stage (UK 1) is made according to the scheme with a common collector (OC), and through the first inductor 5 to the collector of the second transistor 2, on which the second amplifier stage (UK 2) is made according to the scheme with a common base (OB), while the load of the second transistor 2 is an oscillatory circuit formed by the first capacitor 4 and the first inductor 5, and to implement feedback between the emitter of the second transistor 2 and a common point, the first resistor 3 is connected, and the grounding of the base of the second transistor 2 by RF is provided by the second capacitor 7. At the same time, an unlocking bias is supplied to the base of the first transistor 1 using a resistive voltage divider made on the sixth resistor 17 and the seventh resistor 18. In this case, the grounding of the collector of the first transistor 1 by RF is carried out by the third capacitor 9, which is a blocking capacitor, and through the sixth capacitor 19, which is a dc voltage dividing capacitor, CC 2 and CC 1 are connected at high frequency.

Для создания автоколебательного режима используется цепь обратной связи, состоящая из последовательно соединенных ПЭ 10, варактора 11, параллельно соединенных девятого конденсатора 25 и первого ПД 26, второй катушки индуктивности 12, четвертого конденсатора 13, включенной между эмиттерами первого транзистора 1 и второго транзистора 2.To create a self-oscillating mode, a feedback circuit is used, consisting of a series-connected PE 10, a varactor 11, a parallel-connected ninth capacitor 25 and a first PD 26, a second inductor 12, a fourth capacitor 13 connected between the emitters of the first transistor 1 and the second transistor 2.

Барьерный режим работы варактора 11 достигается подачей на него запирающего напряжения смещения, создаваемого источником напряжения смещения Е_с, подключенным плюсом к катоду варактора 11, при этом первый ПД 26, подключенный анодом к плюсу источника напряжения смещения Е_снаходится в открытом состоянии. Последовательно соединенные восьмой резистор 21 и девятый резистор 22 заземляют анод варактора 11 по постоянному току, а десятый резистор 23 служит для устранения шунтирования по ВЧ источником напряжения смещения Е_с варактора 11, при этом восьмой конденсатор 24 осуществляет шунтирование по ВЧ источника напряжения смещения Е_с. Девятый конденсатор 25 используется для блокировки по ВЧ первого ПД 26 с целью уменьшения на нем мощности потерь ВЧ сигнала.The barrier mode of operation of the varactor 11 is achieved by applying a blocking bias voltage to it, created by a bias voltage source E _c , connected by a plus to the cathode of varactor 11, while the first PD 26 connected by the anode to the plus of the bias voltage source E _c is in the open state. The eighth resistor 21 and the ninth resistor 22, connected in series, ground the anode of the varactor 11 by direct current, and the tenth resistor 23 serves to eliminate the RF shunting by the bias voltage source E _{from the} varactor 11, while the eighth capacitor 24 shunting the RF bias voltage source E _c . The ninth capacitor 25 is used for RF blocking of the first PD 26 in order to reduce the power of the RF signal losses on it.

Управляющий сигнал u_y подается на варактор 11 через резистивный делитель напряжения, выполненный на восьмом резисторе 21 и девятом резисторе 22, седьмой конденсатор 20 является разделительным но постоянному напряжению с целью устранения влияния источника управляющего сигнала u_y на режим работы варактора 11.The control signal u _y is fed to the varactor 11 through a resistive voltage divider made on the eighth resistor 21 and the ninth resistor 22, the seventh capacitor 20 is a separating but constant voltage in order to eliminate the influence of the source of the control signal u _y on the operating mode of the varactor 11.

Выходную цепь устройства образуют элементы, включенные между эмиттером первого транзистора 1 и общей точкой, состоящую из четвертого резистора 14, пятого конденсатора 15 и пятого резистора 16. В этой цепи выходной ток первого транзистора 1 создает на четвертом резисторе 14 ВЧ напряжение, которое через пятый конденсатор 15, являющийся разделительным, передается на пятый резистор 16 ВЧ напряжение, которое являющееся выходным.The output circuit of the device is formed by elements connected between the emitter of the first transistor 1 and a common point, consisting of the fourth resistor 14, the fifth capacitor 15 and the fifth resistor 16. In this circuit, the output current of the first transistor 1 creates an RF voltage across the fourth resistor 14, which is through the fifth capacitor 15, which is the isolation, is transferred to the fifth resistor 16 of the RF voltage, which is the output.

Возбуждение автоколебаний происходит при выполнении условияSelf-excited oscillations are excited when the condition

где К₁, К₂ - коэффициенты усиления каскадов УК 1 и УК 2 соответственно;where K ₁ , K ₂ are the gains of the cascades UK 1 and UK 2, respectively;

К_ос - коэффициент передачи цепи обратной связи.K _os is the transmission coefficient of the feedback circuit.

Необходимо также выполнение и фазовых соотношенийIt is also necessary to fulfill the phase relations

ϕ₁, ϕ₂ - фазовые сдвиги, создаваемые на рабочих частотах каскадами УК 1 и УК 2 соответственно;ϕ ₁ , ϕ ₂ - phase shifts created at operating frequencies by cascades UK 1 and UK 2, respectively;

ϕ_ос - фазовый сдвиг, возникающий при этом в цепи обратной связи.ϕ _os - phase shift arising in this case in the feedback circuit.

Условие (1) реализуется в широкой полосе частот, как для УК 1, пак и для УК 2 за счет 100% отрицательной обратной связи и выбора режима работы транзисторов по постоянному току, обеспечивающему требуемую крутизну проходной характеристики [3, Пат. 2257665 Российская Федерация, МКИ Н03В 19/06. Гармонический умножитель частоты / М.И. Бочаров №2004106839/09; Бюл. №21. - 6 с.]. Необходимые фазовые сдвиги (2) в цепи обратной связи также реализуемы в широкой полосе частот, поскольку современные транзисторы работают в диапазоне частот до десятков гигагерц и имеются технологии изготовления ПАВ-резонаторов и фильтров с малыми потерями вплоть до СВЧ диапазона.Condition (1) is implemented in a wide frequency band, both for CC 1, pack and for CC 2 due to 100% negative feedback and the choice of the operating mode of the transistors for direct current, providing the required slope of the transmission characteristic [3, Pat. 2257665 Russian Federation, MKI N03V 19/06. Harmonic frequency multiplier / M.I. Bocharov No. 2004106839/09; Bul. No. 21. - 6 p.]. The necessary phase shifts (2) in the feedback circuit are also realized in a wide frequency band, since modern transistors operate in the frequency range up to tens of gigahertz and there are technologies for manufacturing SAW resonators and low-loss filters up to the microwave range.

Одновременно с этим управляющий сигнал u_y, вырабатываемый источником внешней информации, через седьмой конденсатор 20 и резистивный делитель, образованный восьмым резистором 21 и девятым резистором 22 передается на варактор 11. Поскольку варактор 11 находится в закрытом состоянии, то его сопротивление очень большое. В этом случае ПД 26 находится в открытом состоянии, при этом его сопротивление мало и поэтому на варактор 11 подается запирающее напряжение Е_с. В этом режиме пропорционально уровню управляющего сигнала u_y начинает изменяться барьерная емкость варактора 11, что приводит и к изменению частоты генерируемых колебаний, т.е. происходит частотная модуляция.At the same time, the control signal u _y generated by the external information source is transmitted to the varactor 11 through the seventh capacitor 20 and the resistive divider formed by the eighth resistor 21 and the ninth resistor 22. Since the varactor 11 is in the closed state, its resistance is very high. In this case, the PD 26 is in the open state, while its resistance is low and therefore a blocking voltage E _c is supplied to the varactor 11. In this mode, in proportion to the level of the control signal u _y , the barrier capacitance of the varactor 11 begins to change, which also leads to a change in the frequency of the generated oscillations, i.e. frequency modulation occurs.

Однако при модуляции и положительной полуволне воздействующих колебаний относительно напряжении смещения Е_с происходит увеличение емкости варактора больше, чем ее уменьшение при отрицательной полуволне [2, Радиопередающие устройства / В.В. Шахгильдян, В.Б. Козырев, А.А. Ляховкин и др.; под ред. В.В. Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 2003, с. 404-406]. Поэтому среднее значение емкости варактора в этой точке возрастает, а значение средней частоты ВЧ колебаний уменьшается. При этом в процессе модуляции при произвольном законе изменения уровня управляющего сигнала это изменение частоты приводит к уменьшению стабильности частоты колебаний и к увеличению уровня ПАМ.However, with modulation and a positive half-wave of the influencing oscillations relative to the bias voltage E _c , the varactor capacity increases more than its decrease with a negative half-wave [2, Radio transmitting devices / V.V. Shahgildyan, V.B. Kozyrev, A.A. Lyakhovkin and others; ed. V.V. Shahgildyan. - M .: Radio and communication, 2003, p. 404-406]. Therefore, the average value of the varactor capacitance at this point increases, and the value of the average frequency of the HF oscillations decreases. In this case, in the process of modulation with an arbitrary law of change in the level of the control signal, this change in frequency leads to a decrease in the stability of the oscillation frequency and to an increase in the level of PAM.

Поскольку при модуляции уровень управляющего сигнала изменяе тся по произвольному закону, то этот сдвиг частоты проявляется как дополнительная нестабильность частоты генерируемых ВЧ колебаний.Since during modulation the level of the control signal changes according to an arbitrary law, this frequency shift manifests itself as an additional instability of the frequency of the generated RF oscillations.

Однако наряду с этим ВЧ ток протекает и через ПД 26, который создает на нем вследствие нелинейности ВАХ и постоянное напряжениеHowever, along with this, the HF current also flows through the PD 26, which creates on it due to the nonlinearity of the I - V characteristic and a constant voltage

где I_oc - постоянная составляющая тока, создаваемая в цепи обратной связи ПД 26; R_пр - сопротивление открытого ПД 26. Полярность этого напряжения обратна по знаку к напряжению источника +Е_с. Поскольку при увеличении протекающего через ПД 26 тока сопротивление R_пр падает, то это приводит к компенсации изменения напряжения, приложенного к варактору 11 и к уменьшения изменения средней емкости варактора 11. В результате происходит и уменьшение сдвига центральной частоты генерируемых колебаний, т.е. повышение стабильности частоты генерируемых ВЧ колебаний.where I _oc - constant current component, created in the feedback circuit PD 26; R _CR - resistance of open PD 26. The polarity of this voltage is opposite in sign to the voltage of the source + E _c . Since with an increase in the current flowing through the PD 26, the resistance R _PR decreases, this leads to compensation for the change in voltage applied to the varactor 11 and to a decrease in the change in the average capacitance of the varactor 11. As a result, a decrease in the shift of the central frequency of the generated oscillations occurs, i.e. increasing the frequency stability of the generated HF oscillations.

Для оптимальной работы устройства необходимо выбрать и режим работы ПД 26 с небольшим (средним) уровнем нелинейности, при котором его ВАХ с высокой точностью аппроксимируется полиномом второй степени [4, Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Высш. Шк., 1988, с. 267-279]. При этом в спектре ВЧ тока нет комбинационных составляющих третьего и более высоких порядков. Возникшая при этом постоянная составляющая тока I_oc максимальна. В результате при изменении уровня управляющего сигнала происходит автоматическое изменение напряжения смещения на варакторе 11, которое приводит к компенсации возникающего сдвига центральной частоты при изменениях уровня ВЧ сигнала и практически без внесения нелинейных искажений.For optimal operation of the device, it is necessary to select the operating mode of the PD 26 with a small (medium) level of nonlinearity, at which its I – V characteristic is approximated with high accuracy by a polynomial of the second degree [4, Baskakov S.I. Radio circuits and signals. - M .: Higher. Shk., 1988, p. 267-279]. At the same time, there are no combination components of the third and higher orders in the HF current spectrum. The resulting constant current component I _{oc is} maximal. As a result, when the level of the control signal changes, the bias voltage on the varactor 11 is automatically changed, which leads to compensation of the resulting shift of the center frequency with changes in the level of the RF signal and practically without introducing nonlinear distortions.

Диоды с квадратичной характеристикой технологически реализуемы. При этом необходимо, чтобы их граничная частота приблизительно в несколько раз превосходила рабочую частоту, чтобы минимизировать влияние их паразитных реактивностей. Девятый конденсатор 25 является блокировочным по ВЧ, поэтому его сопротивление должно составлять порядка 1 Ом на рабочей частоте.Diodes with a square-law characteristic are technologically feasible. In this case, it is necessary that their cutoff frequency is approximately several times higher than the operating frequency in order to minimize the influence of their parasitic reactivities. The ninth capacitor 25 is RF blocking, so its resistance should be about 1 Ohm at the operating frequency.

Для работы устройства необходимо выбрать варакторы с малыми токами утечки (менее 1 мкА), а их добротность на рабочей частоте должна составлять не менее 100. Необходимо отметить, что варакторы, выполненные по хорошо известным технологиям этим требованиям не соответствуют [5, Электрон. Дан.- режим доступа: http://radiostorage.net/4209-varikapy-otechestvennogo-proizvodstva-harakteristiki-spravochnik.htmll. Требованиям предъявляемым к высокочастотным ПД удовлетворяют структуры, выполненные как по хорошо известным технологиям [6, Электрон. Дан. - режим доступа: http://chiplist.ru/diodes/vysokochastotriye diody/], так и с применением маломощных высокочастотных транзисторов [7, Электрон. Дан. - режим доступа: http://esxema.ru/?p=5737] в диодном включении.For the device to work, it is necessary to select varactors with low leakage currents (less than 1 μA), and their quality factor at the operating frequency should be at least 100. It should be noted that varactors made using well-known technologies do not meet these requirements [5, Electron. Dan. - access mode: http://radiostorage.net/4209-varikapy-otechestvennogo-proizvodstva-harakteristiki-spravochnik.htmll. The requirements for high-frequency FDs are met by structures made according to well-known technologies [6, Electron. Dan. - access mode: http://chiplist.ru/diodes/vysokochastotriye diody /], and with the use of low-power high-frequency transistors [7, Electron. Dan. - access mode: http://esxema.ru/?p=5737] in diode connection.

Поскольку в двух транзисторных генераторах на ПАВ уровень выходного ВЧ колебания достаточно высок (единицы милливатт и выше), то при изменении уровня тока происходит и изменение потерь, прежде всего, в варакторе 11. Это приводит к изменению уровня тока, протекающего в цепи обратной связи, что создает на внешней нагрузке (пятом резисторе) изменение выходного напряжения, т.е. к паразитной амплитудной модуляции. Однако при наличии цепи автоматического смещения происходит и стабилизация уровня выходного сигнала и, соответственно, уменьшение уровня ПАМ.Since in two transistor SAW generators the level of the output HF oscillation is quite high (a few milliwatts and above), when the current level changes, the losses also change, primarily in the varactor 11. This leads to a change in the level of the current flowing in the feedback circuit, which creates a change in the output voltage on the external load (fifth resistor), i.e. to parasitic amplitude modulation. However, in the presence of an automatic bias circuit, the output signal level is stabilized and, accordingly, the PAM level decreases.

Таким образом заявляемое устройство по сравнению с известными имеет более высокую стабильность частоты генерируемых колебаний и более низкий уровень паразитной амплитудной модуляции.Thus, the inventive device, in comparison with the known ones, has a higher stability of the frequency of generated oscillations and a lower level of parasitic amplitude modulation.

Claims

A frequency-modulated generator containing an auto-oscillator including a first transistor and a second transistor, the emitter of which is connected to the first terminal of the first resistor, and the second terminal of the first resistor is connected to a common point, the collector of the second transistor is connected to the first terminal of the first capacitor and the first terminal of the first inductor, and the second terminal of the first capacitor and the second terminal of the first inductor are connected to the potential terminal of the supply voltage, the first parallel circuit consisting of a second resistor and a second capacitor, while the first terminal of the second resistor and the first terminal of the second capacitor are connected to the base of the second transistor, and the second the terminal of the second resistor and the second terminal of the second capacitor are connected to a common point, the third resistor and the third capacitor are connected in series, while the first terminal of the third resistor is connected to the base of the second transistor, and the first terminal of the third capacitor is connected to a common point, wherein the junction point of the second terminal of the third resistor and the second terminal of the third capacitor is connected to the potential terminal of the supply voltage, a feedback circuit consisting of a series-connected piezoelectric element, a varactor, a second inductor and a fourth capacitor, while the first terminal of the piezoelectric element is connected to the emitter of the second transistor , and the second terminal of the piezoelectric element is connected to the anode of the varactor, while the cathode of the varactor is connected to the first terminal of the second inductor, and the second terminal of the second inductor is connected to the first terminal of the fourth capacitor, while the second terminal of the fourth capacitor is connected to the emitter of the first transistor, the second parallel circuit consisting of a quadruple resistor and a fifth capacitor and a fifth resistor connected in series, wherein the first terminal of the fourth resistor and the first terminal of the fifth capacitor are connected to the emitter of the first transistor, and the second terminal of the fourth resistor and the second terminal of the fifth resistor is connected to a common point, while the base of the first transistor is connected through the sixth resistor to the potential terminal of the supply voltage source, and through the sixth capacitor to the collector of the second transistor, and through the seventh resistor to a common point, and the collector of the first transistor is connected to the potential terminal a supply voltage source, a control circuit consisting of a series-connected source of a control signal u _y and a seventh capacitor, a resistive voltage divider consisting of an eighth resistor and a ninth resistor connected in series, while the first terminal of the resistive voltage divider is connected to the anode of the varactor, and the second terminal of the resistive voltage divider is connected to a common point, while the midpoint of the resistive voltage divider is connected to the second terminal of the seventh capacitor, a bias voltage circuit consisting of a series-connected bias voltage source E _c , a tenth resistor, connected by the first terminal to the potential terminal of the bias voltage source E _c , and by the second terminal to the first terminal of the second inductor and the eighth capacitor, connected by the first terminal to the potential terminal of the bias voltage source E _c , and by the second terminal to a common point, characterized in that a nonlinear automatic bias voltage circuit, consisting of a parallel connected ninth capacitor and a semiconductor diode connected by the cathode to the cathode of the varactor, and the anode to the second terminal of the tenth resistor.