RU2316889C1

RU2316889C1 - Frequency detector of radio-electronic equipment

Info

Publication number: RU2316889C1
Application number: RU2006122097/09A
Authority: RU
Inventors: Бак Сон Ри (RU); Бак Сон Ри
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2008-02-10

Abstract

FIELD: radio-electronics, possible use in radio-receiving devices and radio-measuring equipment.

SUBSTANCE: frequency detector of radio-electronic equipment contains auto-generator (1) being researched, power dividers (2) and (9), frequency discriminator of interference type (3), phase shifters (4) and (7), balancing amplitude modulator (5), shift generator (6), UHF amplifier (8), mixers (10) and (11), amplifiers of intermediate frequency (12) and (13), phase detectors (14) and (15), low frequency amplifiers (16) and (17), subtracting device (18).

EFFECT: increased sensitivity of frequency detector.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиоэлектроники и предназначено для использования в радиоприемных устройствах и радиоизмерительной технике.The invention relates to the field of electronics and is intended for use in radio receivers and radio measuring equipment.

Известен частотный детектор [см. Бычков С.И., Буренин Н.И., Сафаров Р.Т. Стабилизация частоты генераторов СВЧ. - М.: Сов. радио, 1962. - С.240], на вход Н плеча которого подается колебание исследуемого автогенератора, к одному из боковых плеч которого подключен фазовращатель и резонатор, а к другому боковому плечу подключен диод-смеситель. Диодный амплитудный модулятор подключен к входу Е плеча двойного волноводного тройника, модуляционный вход которого соединен с выходом генератора сдвига. Выход диода-смесителя через усилитель промежуточной частоты соединен с сигнальным входом фазового детектора, а его опорный вход соединен с выходом генератора сдвига.A known frequency detector [see Bychkov S.I., Burenin N.I., Safarov R.T. Frequency stabilization of microwave generators. - M .: Owls. radio, 1962. - P.240], at the input H of the arm of which the oscillator of the studied oscillator is supplied, to one of the lateral arms of which a phase shifter and resonator are connected, and a diode-mixer is connected to the other lateral arm. The diode amplitude modulator is connected to the input E of the shoulder of the double waveguide tee, the modulation input of which is connected to the output of the shear generator. The output of the mixer diode through an intermediate frequency amplifier is connected to the signal input of the phase detector, and its reference input is connected to the output of the shear generator.

Основным недостатком известной схемы является невысокая чувствительность частотного детектора, обусловленная невозможностью реализации глубокой компенсации несущей в самом резонаторе, дополнительными потерями преобразования составляющих фазовых флуктуации, возникающими в процессе преобразования в смесителе - амплитудном модуляторе и существенным мешающим влиянием фликкерных фазовых шумов диодного амплитудного модулятора.The main disadvantage of the known circuit is the low sensitivity of the frequency detector, due to the impossibility of realizing deep compensation of the carrier in the resonator itself, the additional conversion loss of the phase fluctuation components that occur during the conversion in the mixer - the amplitude modulator and the significant interfering effect of flicker phase noise of the diode amplitude modulator.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является частотный детектор радиоэлектронной аппаратуры [см. Бычков С.И., Буренин Н.И., Сафаров Р.Т. Стабилизация частоты генераторов СВЧ. - М.: Сов. радио, 1962. - С.246], содержащий фазовращатель, а также последовательно соединенные смеситель, выполненный в виде диода-смесителя, и усилитель промежуточной частоты сигнального канала. Известный детектор радиоэлектронной аппаратуры также содержит фазовый детектор с усилителем низких частот на его выходе, кварцевый генератор сдвига и балансный амплитудный модулятор, выполненный в виде диода-модулятора, соединенного волноводом с двойным волноводным тройником. При этом колебание исследуемого автогенератора поступает на вход Н плеча двойного волноводного тройника, к одному боковых плеч которого подключен фазовращатель и через него резонатор, а к другому боковому плечу подключен диод-амплитудный модулятор, играющий роль балансного амплитудного модулятора. Один выход кварцевого генератора сдвига соединен с модуляционным входом диода-амплитудного модулятора, играющего роль балансного амплитудного модулятора, а другой - с опорным входом фазового детектора. Выход плеча Е двойного волноводного тройника подключен к смесительному диоду, который через усилитель промежуточной частоты соединен с сигнальным входом фазового детектора сигнального канала. Этот частотный детектор по признаку того, что на смесительный диод в качестве гетеродинного поступает балансно-модулированное колебание, а преобразованное резонатором колебание непосредственно поступает на смеситель, а также по большинству признаков принят за прототип. Однако недостатком частотного детектора-прототипа является невысокая чувствительность, обусловленная невозможностью реализации глубокой компенсации несущей в самом резонаторе, дополнительными потерями преобразования составляющих фазовых флуктуаций, возникающими в процессе преобразования в смесителе, из-за малой мощности балансно-модулированных колебаний, и существенным мешающим влиянием фликкерных фазовых шумов диодного амплитудного модулятора.Closest to the technical nature of the claimed invention is a frequency detector of electronic equipment [see Bychkov S.I., Burenin N.I., Safarov R.T. Frequency stabilization of microwave generators. - M .: Owls. radio, 1962. - P.246], containing a phase shifter, as well as a series-connected mixer, made in the form of a diode-mixer, and an amplifier of the intermediate frequency of the signal channel. The known detector of electronic equipment also contains a phase detector with a low-frequency amplifier at its output, a quartz shift generator and a balanced amplitude modulator made in the form of a diode modulator connected by a waveguide to a double waveguide tee. In this case, the oscillation of the oscillator under study goes to the input Н of the shoulder of the double waveguide tee, to which the phase shifter and the resonator are connected to one side of the arm, and the diode-amplitude modulator, which plays the role of a balanced amplitude modulator, is connected to the other side shoulder. One output of the quartz shear generator is connected to the modulation input of the diode-amplitude modulator, which plays the role of a balanced amplitude modulator, and the other to the reference input of the phase detector. The output of the arm E of the double waveguide tee is connected to a mixing diode, which is connected through the intermediate frequency amplifier to the signal input of the phase detector of the signal channel. This frequency detector, on the basis of the fact that a balanced-modulated oscillation enters the mixing diode as a local oscillator, and the oscillation transformed by the resonator directly enters the mixer, and, according to most of the features, it is taken as a prototype. However, the disadvantage of the prototype frequency detector is its low sensitivity, due to the impossibility of realizing deep compensation of the carrier in the resonator itself, the additional conversion loss of the phase fluctuation components that occur during the conversion in the mixer, due to the low power of balanced-modulated oscillations, and the significant interfering effect of flicker phase noise diode amplitude modulator.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение указанных недостатков, а именно повышение чувствительности частотного детектора.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is the elimination of these disadvantages, namely increasing the sensitivity of the frequency detector.

Поставленная задача решается тем, что в известный частотный детектор радиоэлектронной аппаратуры, содержащий фазовращатель, смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор и усилитель низких частот сигнального канала, кварцевый генератор сдвига и балансный амплитудный модулятор, в котором соответствующий выход кварцевого генератора сдвига соединен с опорным входом фазового детектора сигнального канала, выход смесителя сигнального канала через усилитель промежуточной частоты этого канала соединен с сигнальным входом фазового детектора этого канала, выход которого подключен к входу усилителя низких частот этого канала, в отличие от него заявляемый дополнительно содержит входной и выходной делители мощности; также фазовращатель, смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор и усилитель низких частот, составляющие канал компенсации шумов, а также усилитель СВЧ, частотный дискриминатор интерференционного типа и вычитающее устройство. При этом первый выход входного делителя мощности по каналу компенсации шумов соединен через фазовращатель с сигнальным входом смесителя этого канала, гетеродинный вход которого соединен с первым выходом выходного делителя мощности, а выход самого смесителя через усилитель промежуточной частоты канала компенсации шумов соединен с сигнальным входом фазового детектора этого канала, опорный вход которого соединен с соответствующим выходом кварцевого генератора сдвига. При этом выход фазового детектора канала компенсации шумов соединен с входом усилителя низких частот канала компенсации шумов, а выход усилителя низких частот канала компенсации шумов и выход усилителя низких частот сигнального канала соединены с соответствующими входами вычитающего устройства. Второй выход входного делителя мощности через балансный амплитудный модулятор соединен с входом усилителя СВЧ, выход которого подключен к входу выходного делителя мощности, второй выход которого соединен с гетеродинным входом смесителя сигнального канала. Третий выход входного делителя мощности соединен с входом частотного дискриминатора интерференционного типа, выход которого соединен через фазовращатель с сигнальным входом смесителя сигнального канала. При этом на вход входного делителя мощности поступают колебания от исследуемого автогенератора, на модуляционные входы балансного амплитудного модулятора поступают противофазные напряжения с соответствующих выходов кварцевого генератора сдвига, а выход вычитающего устройства является выходом частотного детектора радиоэлектронной аппаратуры.The problem is solved in that in a known frequency detector of electronic equipment containing a phase shifter, a mixer, an intermediate frequency amplifier, a phase detector and a low-frequency amplifier of the signal channel, a crystal oscillator and a balanced amplitude modulator, in which the corresponding output of the crystal oscillator is connected to a reference input phase detector of the signal channel, the output of the signal channel mixer through the intermediate frequency amplifier of this channel is connected to the signal input AZOV this channel detector, the output of which is connected to the input of the amplifier low pass channel, in contrast, the claimed further comprises an input and output power dividers; also a phase shifter, a mixer, an intermediate frequency amplifier, a phase detector and a low-frequency amplifier that make up the noise compensation channel, as well as a microwave amplifier, an interference frequency discriminator and a subtractor. In this case, the first output of the input power divider through the noise compensation channel is connected through a phase shifter to the signal input of the mixer of this channel, the heterodyne input of which is connected to the first output of the output power divider, and the output of the mixer itself is connected to the signal input of the phase detector of this noise through the intermediate frequency amplifier of the noise compensation channel channel, the reference input of which is connected to the corresponding output of the crystal shear generator. The output of the phase detector of the noise compensation channel is connected to the input of the low-frequency amplifier of the noise compensation channel, and the output of the low-frequency amplifier of the noise compensation channel and the output of the low-frequency amplifier of the signal channel are connected to the corresponding inputs of the subtracting device. The second output of the input power divider through a balanced amplitude modulator is connected to the input of the microwave amplifier, the output of which is connected to the input of the output power divider, the second output of which is connected to the heterodyne input of the signal channel mixer. The third output of the input power divider is connected to the input of an interference type frequency discriminator, the output of which is connected through a phase shifter to the signal input of the signal channel mixer. In this case, the input of the input power divider receives oscillations from the oscillator under study, the antiphase voltages from the corresponding outputs of the quartz shift generator are fed to the modulation inputs of the balanced amplitude modulator, and the output of the subtractor is the output of the frequency detector of electronic equipment.

Совокупность заявленных ограничительных и отличительных признаков позволяет решить поставленную техническую задачу - повысить существенно чувствительность частотного детектора.The combination of the claimed restrictive and distinctive features allows us to solve the technical problem - to significantly increase the sensitivity of the frequency detector.

В заявляемом частотном детекторе радиоэлектронной аппаратуры, благодаря введению входной и выходной делителей мощности, фазовращателя, смесителя, усилителя промежуточной частоты, фазового детектора и усилителя низких частот, становится возможным выделение шумового напряжения БАМ и усилителя СВЧ на выходе усилителя низких частот канала компенсации шумов. На выходе вычитающего устройства этим шумовым напряжением компенсируется напряжение шумов БАМ и усилителя СВЧ, содержащееся в выходном напряжении усилителя низких частот сигнального канала и являющееся наиболее интенсивными собственными шумами частотного детектора. При этом на выходе вычитающего устройства собственные фазовые шумы смесителей и усилителей промежуточной частоты сигнального канала и канала компенсации шумов вычитаются (не менее 20 дБ) вследствие одновременного детектирования их на двух склонах характеристики фазовых детекторов, отличающихся знаком крутизны. Включение в схему частотного детектора радиоэлектронной аппаратуры, наряду с перечисленными выше элементами частотного дискриминатора интерференционного типа и усилителя СВЧ, позволяет существенно повысить также эффективность преобразования искомых частотных флуктуаций исследуемого автогенератора в измеряемые флуктуации фазы и эффективность преобразования сигнальных колебаний смесителя сигнального канала. Последнее связано с тем, что высокая эффективность преобразования искомых частотных флуктуаций исследуемого автогенератора в измеряемые флуктуации фазы достигается при глубокой компенсации несущей, т.е. при малом уровне средней мощности, поступающей на сигнальный вход смесителя сигнального канала. Поэтому для эффективного преобразования сигнальных колебаний смесителя сигнального канала предложено подать на гетеродинный вход смесителя сигнального канала среднюю мощность усиленных усилителем СВЧ балансно-модулированных колебаний достаточно большой величины порядка 1-1,5 мВт. При этом уровень собственных шумов частотного детектора радиоэлектронной аппаратуры определяется только собственными шумами малошумящих фазовых детекторов и усилителей низких частот сигнального канала и канала компенсации шумов. Таким образом, достигается решение поставленной задачи.In the inventive frequency detector of electronic equipment, due to the introduction of input and output power dividers, a phase shifter, a mixer, an intermediate frequency amplifier, a phase detector and a low-frequency amplifier, it becomes possible to isolate the BAM noise voltage and the microwave amplifier at the output of the low-frequency amplifier of the noise compensation channel. At the output of the subtractor, this noise voltage compensates for the noise voltage of the BAM and the microwave amplifier, which is contained in the output voltage of the low-frequency amplifier of the signal channel and is the most intense intrinsic noise of the frequency detector. At the same time, at the output of the subtractor, the intrinsic phase noise of the mixers and amplifiers of the intermediate frequency of the signal channel and the noise compensation channel are subtracted (at least 20 dB) due to their simultaneous detection on two slopes of the characteristics of phase detectors that differ in the steepness sign. The inclusion in the frequency detector circuit of electronic equipment, along with the elements of a frequency discriminator of the interference type and a microwave amplifier listed above, can significantly increase the efficiency of converting the desired frequency fluctuations of the investigated oscillator into measurable phase fluctuations and the conversion efficiency of signal oscillations of the signal channel mixer. The latter is due to the fact that the high efficiency of converting the desired frequency fluctuations of the investigated oscillator into measurable phase fluctuations is achieved with deep carrier compensation, i.e. at a low level of average power supplied to the signal input of the signal channel mixer. Therefore, to efficiently convert the signal oscillations of the signal channel mixer, it is proposed to apply to the heterodyne input of the signal channel mixer the average power of a sufficiently large magnitude of the amplified microwave balanced modulated oscillations amplifier of the order of 1-1.5 mW. In this case, the level of natural noise of the frequency detector of electronic equipment is determined only by the natural noise of low-noise phase detectors and low-frequency amplifiers of the signal channel and the noise compensation channel. Thus, a solution to the problem is achieved.

На фиг.1 представлена функциональная схема заявляемого частотного детектора радиоэлектронной аппаратуры с иллюстрацией, действующих в схеме напряжений.Figure 1 presents a functional diagram of the inventive frequency detector of electronic equipment with an illustration, operating in the voltage circuit.

На фиг.2 представлен график преобразований измеряемых синусоидальных изменений фазы в детекторе.Figure 2 presents a graph of the transformations of the measured sinusoidal phase changes in the detector.

На фиг.3 представлен график преобразований помеховых синусоидальных изменений фазы в детекторе.Figure 3 presents a graph of transformations of interfering sinusoidal phase changes in the detector.

Заявляемый частотный детектор радиоэлектронной аппаратуры имеет следующее устройство. Источником входного в заявляемом устройстве сигнала является исследуемый автогенератор 1, а само устройство содержит: входной делитель мощности 2, частотный дискриминатор интерференционного типа 3, фазовращатель сигнального канала 4, балансный амплитудный модулятор (БАМ) 5, кварцевый генератор сдвига 6, фазовращатель канала компенсации шумов 7, усилитель СВЧ 8, выходной делитель мощности 9, а также смесители 10 и 11, усилители промежуточной частоты 12 и 13, фазовые детекторы 14 и 15, усилители низких частот 16 и 17 соответственно сигнального канала и канала компенсации шумов и вычитающее устройство 18.The inventive frequency detector of electronic equipment has the following device. The source of the input signal in the inventive device is the investigated oscillator 1, and the device itself contains: an input power divider 2, a frequency discriminator of interference type 3, a phase shifter of the signal channel 4, a balanced amplitude modulator (BAM) 5, a crystal oscillator 6, a phase shifter of the noise compensation channel 7 , microwave amplifier 8, output power divider 9, as well as mixers 10 and 11, intermediate frequency amplifiers 12 and 13, phase detectors 14 and 15, low frequency amplifiers 16 and 17, respectively, of the signal channel and anal noise compensation and a subtractor 18.

Исследуемый автогенератор 1 соединен с входным делителем мощности 2, первый выход (I) которого через фазовращатель 7 канала компенсации шумов соединен с первым входом (I) смесителя 11 этого канала, второй выход (II) входного делителя мощности 2 соединен через БАМ 5 и усилитель СВЧ 8 с входом выходного делителя мощности 9, а два модуляционных входа БАМ 5 соединены с соответствующими выходами (I) противофазных напряжений кварцевого генератора сдвига 6. Выходной делитель мощности 9 первым и вторым выходами (I и II) соединен с гетеродинными входами смесителей соответственно 10 (вход I) и 11 (вход II), выходы которых соединены соответственно с входами усилителей промежуточной частоты 12 и 13 сигнального канала и канала компенсации шумов. Выход усилителя промежуточной частоты 13 канала компенсации шумов соединен с сигнальным входом (I) фазового детектора 15 этого канала, на опорный вход (II) которого поступают колебания кварцевого генератора сдвига 6 с его соответствующего второго выхода (II), а с соответствующего третьего выхода (III) кварцевого генератора сдвига 6 колебания поступают на опорный вход (I) фазового детектора 14 сигнального канала. Третий выход (III) входного делителя мощности 2 через частотный дискриминатор 3, фазовращатель 4 сигнального канала соединен со вторым входом (II) смесителя 10 этого канала. Выход усилителя промежуточной частоты 12 сигнального канала соединен с сигнальным входом (II) фазового детектора этого канала. Выходы фазовых детекторов 14 и 15 обоих каналов через усилители низких частот соответственно 16 и 17 соединены с соответствующими входами вычитающего устройства 18, выход которого имеет отвод за пределы схемы, т.е. является выходом частотного детектора радиоэлектронной аппаратуры.The studied oscillator 1 is connected to the input power divider 2, the first output (I) of which is connected through the phase shifter 7 of the noise compensation channel to the first input (I) of the mixer 11 of this channel, the second output (II) of the input power divider 2 is connected through the BAM 5 and the microwave amplifier 8 with the input of the output power divider 9, and two modulating inputs of the BAM 5 are connected to the corresponding outputs (I) of the out-of-phase voltages of the crystal shear generator 6. The output power divider 9 is connected by the first and second outputs (I and II) to the heterodyne inputs leu respectively 10 (input I) and 11 (input II), the outputs of which are respectively connected to the inputs of the intermediate frequency amplifiers 12 and 13 of the signal channel and the channel noise compensation. The output of the intermediate frequency amplifier 13 of the noise compensation channel is connected to the signal input (I) of the phase detector 15 of this channel, to the reference input (II) of which oscillations of the shear crystal oscillator 6 come from its corresponding second output (II), and from the corresponding third output (III ) crystal oscillator shear 6 oscillations are fed to the reference input (I) of the phase detector 14 of the signal channel. The third output (III) of the input power divider 2 through the frequency discriminator 3, the phase shifter 4 of the signal channel is connected to the second input (II) of the mixer 10 of this channel. The output of the intermediate frequency amplifier 12 of the signal channel is connected to the signal input (II) of the phase detector of this channel. The outputs of the phase detectors 14 and 15 of both channels through low-frequency amplifiers 16 and 17, respectively, are connected to the corresponding inputs of the subtracting device 18, the output of which has a tap outside the circuit, i.e. is the output of the frequency detector of electronic equipment.

Таким образом, сигнальный канал содержит частотный дискриминатор интерференционного типа 3, фазовращатель 4, смеситель 10, усилитель промежуточной частоты 12, фазовый детектор 14 и усилитель низких частот 16.Thus, the signal channel contains an interference type 3 frequency discriminator, a phase shifter 4, a mixer 10, an intermediate frequency amplifier 12, a phase detector 14 and a low frequency amplifier 16.

Канал компенсации шумов содержит фазовращатель 7, смеситель 11, усилитель промежуточной частоты 13, фазовый детектор 15 и усилитель низких частот 17.The noise compensation channel contains a phase shifter 7, a mixer 11, an intermediate frequency amplifier 13, a phase detector 15, and a low frequency amplifier 17.

Колебания исследуемого автогенератора 1 u(t) через входной делитель мощности 2 поступают на вход частотного дискриминатора интерференционного типа 3, а через фазовращатель 7 на первый вход смесителя 11 канала компенсации шумов и на вход балансного амплитудного модулятора 5.The oscillations of the investigated oscillator 1 u (t) through the input power divider 2 are fed to the input of the frequency discriminator of interference type 3, and through the phase shifter 7 to the first input of the mixer 11 of the noise compensation channel and to the input of the balanced amplitude modulator 5.

На модуляционные входы диодного балансного амплитудного модулятора 5 в случае использования модуляторных диодов одной полярности (не показано) поступают противофазные напряжения кварцевого генератора сдвига u_q(t) и -u_q(t).The modulation inputs of the diode balanced amplitude modulator 5 in the case of using modulator diodes of the same polarity (not shown) receive the antiphase voltages of the crystal oscillator u _q (t) and -u _q (t).

Колебание исследуемого автогенератора 1, прошедшее частотный дискриминатор 3, содержит дополнительные флуктуации фазы, преобразованные из флуктуации частоты, и после прохождения фазовращателя 4 поступает на второй вход смесителя 10. Напряжения кварцевого генератора сдвига 6 поступают на модуляционные входы амплитудного модулятора 5, модулированное колебание которого через усилитель СВЧ 8 и выходной делитель мощности 9 воздействуют на гетеродинные входы смесителей сигнального и опорного каналов 10 и 11. Смесители 10 и 11 выполнены в составе перемножающих устройств соответственно ПУ 1 и ПУ 2, последовательно соединенных с полосовыми фильтрами ПФ 1 и ПФ 2 (не показано), а фазовые детекторы 14 и 15 - с перемножающими устройствами ПУ 3 и ПУ 4, соединенными последовательно с фильтрами нижних частот ФНЧ 1 и ФНЧ 2 (не показано). Через модуляционные входы БАМ 5 на модуляторные диоды одинаковой полярности (не показано) поступают противофазные напряжения кварцевого генератора сдвига 6 с его соответствующих выходов.The oscillation of the investigated oscillator 1, which passed the frequency discriminator 3, contains additional phase fluctuations converted from frequency fluctuations, and after passing the phase shifter 4, it enters the second input of the mixer 10. The voltage of the shear oscillator 6 is supplied to the modulation inputs of the amplitude modulator 5, the modulated oscillation of which is through the amplifier Microwave 8 and the output power divider 9 act on the heterodyne inputs of the mixers of the signal and reference channels 10 and 11. The mixers 10 and 11 are made up of multiplying devices respectively PU 1 and PU 2 connected in series with bandpass filters PF 1 and PF 2 (not shown), and phase detectors 14 and 15 with multiplying devices PU 3 and PU 4 connected in series with low-pass filters low pass filter 1 and low pass filter 2 (not shown). Through the modulation inputs of BAM 5, the modulator diodes of the same polarity (not shown) receive the antiphase voltage of the crystal shear generator 6 from its corresponding outputs.

При подаче на сигнальный (II) и гетеродинный (I) входы смесителя сигнального канала 10 напряжений u₁(t) и u₃(t) на его выходе появляются составляющие напряжения разностной промежуточной частоты. Составляющие этого напряжения имеют частоту, равную частоте кварцевого генератора сдвига (далее ГС) 6. Полные фазы преобразованных смесителем 10 составляющих напряжения пропорциональны противофазным измеряемым фазовым флуктуациям, преобразованным частотным дискриминатором 3 из флуктуации частоты исследуемого автогенератора 1, и собственным флуктуациям фазы БАМ 5 и усилителя СВЧ 8, и противоположным фазовым сдвигам φ₀ и -φ₀, вносимым фазовращателем 4.When applying to the signal (II) and heterodyne (I) inputs of the mixer of the signal channel 10 voltages u ₁ (t) and u ₃ (t) the voltage components of the differential intermediate frequency appear at its output. The components of this voltage have a frequency equal to the frequency of the quartz shear generator (hereinafter GS) 6. The total phases of the 10 components of the voltage converted by the mixer are proportional to the antiphase measured phase fluctuations converted by the frequency discriminator 3 from the frequency fluctuation of the investigated oscillator 1 and to the natural fluctuations of the BAM 5 phase and the microwave amplifier 8 and the opposite phase shifts φ ₀ and −φ ₀ introduced by the phase shifter 4.

Напряжение усилителя промежуточной частоты (далее УПЧ) 12, содержащее противофазные измеряемые флуктуации фазы и собственные флуктуации фазы колебания БАМ 5 и усилителя СВЧ 8, и флуктуации фазы ГС 6, смесителя 10 и самого УПЧ 12, поступает на сигнальный вход (II) фазового детектора 14, а на его опорный вход (I) - напряжение с третего выхода (III) кварцевого генератора сдвига 6.The voltage of the intermediate frequency amplifier (hereinafter referred to as the IF amplifier) 12, containing the antiphase measured fluctuations of the phase and the intrinsic fluctuations of the oscillation phase of the BAM 5 and the microwave amplifier 8, and the phase fluctuations of the HS 6, mixer 10, and the amplifier 12 itself, is fed to the signal input (II) of the phase detector 14 , and at its reference input (I) is the voltage from the third output (III) of the quartz shear generator 6.

На выходе фазового детектора 14 противофазные фазовые флуктуации, преобразованные частотным дискриминатором 3 из измеряемых флуктуаций частоты исследуемого автогенератора 1, и собственные флуктуации фазы колебания БАМ 5 и усилителя СВЧ 8 складываются в фазе (см. фиг.2), а собственные фазовые шумы кварцевого генератора сдвига 6 и вносимые собственные синфазные фазовые шумы смесителя 10 и усилителей промежуточной частоты 12 - вычитаются (см. фиг.3).At the output of the phase detector 14, the out-of-phase phase fluctuations converted by the frequency discriminator 3 from the measured frequency fluctuations of the investigated oscillator 1, and the natural fluctuations of the oscillation phase of the BAM 5 and the microwave amplifier 8 are added in phase (see figure 2), and the natural phase noise of the crystal shear generator 6 and the introduced in-phase phase noise of the mixer 10 and the intermediate frequency amplifiers 12 are subtracted (see figure 3).

На фиг.2 наглядно представлен график преобразования измеряемых противофазных синусоидальных изменений фазы, происходящих в фазовом детекторе, описывающий новый механизм преобразования измеряемых изменений фаз входных напряжений в нем. С целью упрощения рисунков символами φ(t) и -φ(t) обозначены противофазные синусоидальные вариации фазы, а не изображения флуктуации фазы, преобразованных частотным дискриминатором из частотных флуктуаций исследуемого автогенератора 1, и фазовых флуктуаций БАМ 5 и усилителя СВЧ 8. В фазовом детекторе 14 противофазные фазовые вариации φ(t) и -φ(t) вызывают вариации напряжений фазового детектора 14 u(t), суммирующиеся на его выходе.Figure 2 clearly shows a graph of the conversion of the measured antiphase sinusoidal phase changes occurring in the phase detector, describing a new mechanism for converting the measured phase changes of the input voltages in it. In order to simplify the figures, the symbols φ (t) and -φ (t) denote antiphase sinusoidal phase variations, and not images of phase fluctuations converted by the frequency discriminator from the frequency fluctuations of the investigated oscillator 1, and phase fluctuations of the BAM 5 and microwave amplifier 8. In the phase detector 14 antiphase phase variations φ (t) and -φ (t) cause voltage variations of the phase detector 14 u (t), summed at its output.

На фиг.3 наглядно представлен график преобразования помеховых синфазных синусоидальных изменений фазы, происходящих в фазовом детекторе, описывающий новый механизм преобразования помеховых синфазных изменений фазы (фазовых шумов смесителя 10 и усилителя промежуточной частоты 12) в нем. С целью упрощения рисунков символами φ(t) обозначены синфазные помеховые синусоидальные вариации фазы, а не изображения синфазных фазовых шумов смесителя 10 и усилителя промежуточной частоты 12. В фазовом детекторе 14 синфазные фазовые вариации φ(t) вызывают вариации напряжений фазового детектора u(t), вычитающиеся на его выходе.Figure 3 graphically shows the conversion diagram of interfering common-mode sinusoidal phase changes occurring in the phase detector, describing a new mechanism for converting interfering common-mode phase changes (phase noise of the mixer 10 and the intermediate frequency amplifier 12) in it. In order to simplify the figures, the symbols φ (t) denote common-mode interfering sinusoidal phase variations, and not images of common-mode phase noise of the mixer 10 and the intermediate frequency amplifier 12. In phase detector 14, the common-mode phase variations φ (t) cause variations in the voltage of the phase detector u (t) deducted on its output.

Таким образом, на выходе фазового детектора 14 возникает напряжение, пропорциональное флуктуациям разности фаз его входных напряжений, т.е. измеряемым флуктуациям фазы (частоты) и собственным флуктуациям фазы БАМ 5, усилителя СВЧ 8 и шумам самого фазового детектора 14. Это напряжение усиливается усилителем низких частот 16, вносящим свои шумы, и суммарное напряжение поступает на сигнальный вход (II) вычитающего устройства 18. При подаче на сигнальный (1) и гетеродинный (II) входы смесителя 11 канала компенсации шумов напряжений u₂(t) и u₃(t) на его выходе появляются составляющие напряжения разностной промежуточной частоты, равной частоте кварцевого генератора сдвига 6. Это напряжение, усиленное в УПЧ 13, и содержащее противофазные собственные флуктуации фазы БАМ 5 и усилителя СВЧ 8, и фазовые флуктуации ГС 6, смесителя 11 и УПЧ 13, поступает на сигнальный вход (I) вход фазового детектора 15, а на его опорный вход (II) - напряжение с выхода II кварцевого генератора сдвига 6.Thus, a voltage proportional to fluctuations of the phase difference of its input voltages arises at the output of the phase detector 14, i.e. measurable fluctuations of the phase (frequency) and intrinsic fluctuations of the BAM 5 phase, the microwave amplifier 8 and the noise of the phase detector 14 itself. This voltage is amplified by the low-frequency amplifier 16, making its own noise, and the total voltage is supplied to the signal input (II) of the subtractor 18. applying to the signal (1) and heterodyne (II) channel mixer 11 inputs noise compensation voltage u ₂ (t) and u ₃ (t) appears at its output constituting the intermediate frequency voltage difference equal to the frequency shift of the quartz oscillator 6. This voltage, yc is contained in the UPCH 13, and containing the antiphase intrinsic fluctuations of the BAM 5 phase and the microwave amplifier 8, and the phase fluctuations of the HS 6, mixer 11 and UPCH 13, is fed to the signal input (I) of the input of the phase detector 15, and to its reference input (II) - voltage from the output of the II quartz shear generator 6.

На выходе фазового детектора 15 противофазные фазовые флуктуации колебания БАМ 5 и усилителя СВЧ 8 складываются в фазе (см. фиг.2), а собственные фазовые шумы кварцевого генератора сдвига 6 и вносимые синфазные собственные фазовые шумы смесителя 11 и усилителя промежуточной частоты 13 - вычитаются (см. фиг.3).At the output of the phase detector 15, the out-of-phase phase fluctuations of the BAM 5 oscillator and the microwave amplifier 8 are added in phase (see Fig. 2), and the intrinsic phase noise of the crystal oscillator 6 and the introduced in-phase intrinsic phase noise of the mixer 11 and the intermediate frequency amplifier 13 are subtracted ( see figure 3).

Таким образом, на выходе фазового детектора 15 канала компенсации шумов возникает напряжение, пропорциональное флуктуациям разности фаз его входных напряжений, т.е. собственным флуктуациям фазы БАМ 5, усилителя СВЧ 8 и шумам самого фазового детектора 15. Это напряжение усиливается усилителем низких частот 17, вносящим свои шумы, и суммарное напряжение поступает на сигнальный вход (I) вычитающего устройства 18.Thus, a voltage proportional to fluctuations of the phase difference of its input voltages arises at the output of the phase detector 15 of the noise compensation channel, i.e. intrinsic fluctuations of the BAM 5 phase, the microwave amplifier 8 and the noise of the phase detector itself 15. This voltage is amplified by the low-frequency amplifier 17, making its own noise, and the total voltage is fed to the signal input (I) of the subtractor 18.

Таким образом, напряжения шумов с выходов сигнального канала и канала компенсации шумов поступают на входы вычитающего устройства 18. Коэффициенты усиления усилителей низких частот 16 и 17 подбирают по минимуму показания выходного индикатора анализатора спектра (на чертеже не показано), подключаемого к выходу вычитающего устройства 18, измеряющего разность напряжения шумов сигнального канала и канала компенсации шумов. При этом напряжение на выходе вычитающего устройства 18 частотного детектора радиоэлектронной аппаратуры прямо пропорционально измеряемым частотным (фазовым) флуктуациям и собственным его шумам, состоящим только из собственных шумов малошумящих фазовых детекторов 14 и 15 и усилителей низких частот 16 и 17.Thus, the noise voltages from the outputs of the signal channel and the noise compensation channel are fed to the inputs of the subtractor 18. The amplification factors of the low-frequency amplifiers 16 and 17 select the minimum values of the output indicator of the spectrum analyzer (not shown), connected to the output of the subtractor 18, measuring the noise voltage difference of the signal channel and the noise compensation channel. In this case, the voltage at the output of the subtracting device 18 of the frequency detector of electronic equipment is directly proportional to the measured frequency (phase) fluctuations and its own noise, consisting only of the intrinsic noise of low-noise phase detectors 14 and 15 and low-frequency amplifiers 16 and 17.

Оптимальному режиму фазового детектирования (см. фиг.2 и 3) как в сигнальном канале, так и в канале компенсации шумов соответствует фазовый сдвиг φ₀=±π/2. В этом режиме отсутствует детектирование флуктуации амплитуды фазовым детектором. Поэтому при работе частотного детектора радиоэлектронной аппаратуры влиянием флуктуации амплитуды его функциональных узлов, возможно, пренебречь (проявляются лишь, если φ₀≠±π/2).The optimal phase detection mode (see FIGS. 2 and 3) both in the signal channel and in the noise compensation channel corresponds to a phase shift φ ₀ = ± π / 2. In this mode, there is no detection of amplitude fluctuations by a phase detector. Therefore, when the frequency detector of electronic equipment is operating, the influence of fluctuations in the amplitude of its functional units can be neglected (they appear only if φ ₀ ≠ ± π / 2).

Заявляемый частотный детектор радиоэлектронной аппаратуры используют следующим образом.The inventive frequency detector of electronic equipment is used as follows.

Включают исследуемый автогенератор 1 и кварцевый генератор сдвига 6.Include the investigated oscillator 1 and a crystal oscillator 6.

Напряжения исследуемого автогенератора 1 u(t) и напряжение кварцевого генератора сдвига 6 u_q(t) на их выходах представим в следующем виде:The voltages of the investigated oscillator 1 u (t) and the voltage of the quartz shear generator 6 u _q (t) at their outputs can be represented as follows:

Claims

A frequency detector of electronic equipment comprising a phase shifter, a mixer, an intermediate frequency amplifier, a phase detector and a low-frequency amplifier of the signal channel, a crystal oscillator and a balanced amplitude modulator, the corresponding output of the crystal oscillator is connected to the reference input of the signal channel phase detector, the output of the signal channel mixer through the intermediate frequency amplifier of this channel is connected to the signal input of the phase detector of this channel, the output of which is connected to the input of the low-frequency amplifier of this channel, characterized in that it further comprises an input and output power dividers, also a phase shifter, a mixer, an intermediate frequency amplifier, a phase detector and a low-frequency amplifier constituting a noise compensation channel, as well as a microwave amplifier, an interference frequency discriminator and a subtracting device, while the corresponding output of the input power divider through the noise compensation channel is connected through a phase shifter to the signal input of the mixer of this channel, hetero whose dyno input is connected to the corresponding output of the output power divider, and the mixer output through the intermediate frequency amplifier of the noise compensation channel is connected to the signal input of the phase detector of this channel, the reference input of which is connected to the corresponding output of the crystal shear generator, while the output of the noise detector channel detector is connected with the input of the low-frequency amplifier of the noise compensation channel, and the output of the low-frequency amplifier of the noise compensation channel and the output of the low-frequency amplifier of the signal the channel is connected to the corresponding inputs of the subtractor, the second output of the input power divider through a balanced amplitude modulator is connected to the input of the microwave amplifier, the output of which is connected to the input of the output power divider, the second output of which is connected to the heterodyne input of the signal channel mixer, the third output of the input power divider is connected with the input of a frequency discriminator of an interference type, the output of which is connected through a phase shifter to the signal input of a signal channel mixer, at the same time, the input of the input power divider receives oscillations from the oscillator under study, the antiphase voltages from the corresponding outputs of the quartz shift generator are fed to the modulation inputs of the balanced amplitude modulator, and the output of the subtractor is the output of the frequency detector of electronic equipment.