RU2332787C1 - Superhigh frequency synthesiser - Google Patents
Superhigh frequency synthesiser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2332787C1 RU2332787C1 RU2006146756/09A RU2006146756A RU2332787C1 RU 2332787 C1 RU2332787 C1 RU 2332787C1 RU 2006146756/09 A RU2006146756/09 A RU 2006146756/09A RU 2006146756 A RU2006146756 A RU 2006146756A RU 2332787 C1 RU2332787 C1 RU 2332787C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- output
- input
- frequency
- vco
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам формирования колебаний сверхвысокой частоты (СВЧ), и может быть использовано в возбудителях передатчиков и гетеродинов приемников радиолокационных систем.The invention relates to radio engineering, in particular to devices for generating ultra-high frequency (microwave) oscillations, and can be used in exciters of transmitters and local oscillation receivers of radar systems.
Известен синтезатор частот, содержащий перестраиваемый генератор (ПГ), первый и второй полосовые фильтры (ПФ), последовательно включенные эталонный генератор (ЭГ), первый делитель частоты (ДЧ), первый генератор гармоник (ГГ), первый селектор частоты (СЧ), первый смеситель (СМ); последовательно включенные второй ДЧ, второй ГГ, второй СЧ, второй СМ; последовательно включенные третий ДЧ, третий ГГ, третий СЧ, фазовый детектор (ФД), фильтр нижних частот (ФНЧ); при этом второй выход первого ДЧ соединен с входом второго ДЧ, второй выход которого соединен с входом третьего ДЧ; выход ФНЧ соединен с входом ПГ, выход которого соединен с вторым входом первого СМ, выход которого через первый ПФ соединен с вторым сходом второго СМ, выход которого через второй ПФ соединен с вторым входом ФД (Уткин Г.М. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ. М., Сов. радио, 1979, стр.192).A known frequency synthesizer containing a tunable generator (GH), first and second bandpass filters (PF), a series-connected reference generator (EG), a first frequency divider (PM), a first harmonic generator (GG), a first frequency selector (MF), the first mixer (CM); sequentially connected second PM, second GG, second MF, second SM; sequentially connected third DF, third GG, third MF, phase detector (PD), low-pass filter (LPF); wherein the second output of the first DF is connected to the input of the second DF, the second output of which is connected to the input of the third DF; the LPF output is connected to the PG input, the output of which is connected to the second input of the first SM, the output of which through the first PF is connected to the second output of the second SM, the output of which through the second PF is connected to the second input of the PD (Utkin G.M. Design of microwave transmitting devices. ., Sov. Radio, 1979, p. 192).
Недостатком известного синтезатора частот является невозможность его реализации в СВЧ-диапазоне без применения дополнительных умножителей частоты, что приведет к ухудшению шумовых характеристик сигнала.A disadvantage of the known frequency synthesizer is the impossibility of its implementation in the microwave range without the use of additional frequency multipliers, which will lead to a deterioration in the noise characteristics of the signal.
Наиболее близким к изобретению является синтезатор частот, содержащий эталонный генератор (ЭГ), последовательно включенные первый умножитель частоты (УЧ), второй УЧ, первый генератор гармоник (ГГ), первый полосовой фильтр (ПФ), первый смеситель (СМ); последовательно включенные второй ГГ, второй ПФ, второй СМ; последовательно включенные блок частотно-фазовой автоподстройки (ФАП), первый генератор, управляемый напряжением (ГУН), фазовый детектор (ФД), усилитель постоянного тока (УПТ), второй ГУН; при этом первый выход ЭГ соединен с входом первого УЧ, выход которого соединен с входом второго ГГ; второй выход ЭГ соединен с первым входом блока ФАП, ко второму входу которого подключен второй выход первого ГУН; выход второго ГУН соединен с вторым входом первого СМ, выход которого через первый усилитель промежуточной частоты (УПЧ) соединен с вторым входом второго СМ, выход которого через второй УПЧ соединен с вторым входом ФД (Там же, стр.198.).Closest to the invention is a frequency synthesizer comprising a reference generator (EG), a first frequency multiplier (UF), a second UF, a first harmonic generator (GG), a first band-pass filter (PF), a first mixer (SM), connected in series; sequentially included the second GG, the second PF, the second SM; serially connected frequency-phase-locked loop (PLL), the first voltage-controlled generator (VCO), a phase detector (PD), a DC amplifier (CT), a second VCO; wherein the first output of the EG is connected to the input of the first UCh, the output of which is connected to the input of the second GG; the second output of the EG is connected to the first input of the FAP block, to the second input of which the second output of the first VCO is connected; the output of the second VCO is connected to the second input of the first SM, the output of which through the first amplifier of the intermediate frequency (UPCH) is connected to the second input of the second SM, the output of which through the second amplifier is connected to the second input of the PD (Ibid, p.198.).
Причинами, препятствующими получению указанного ниже технического результата при использовании известного синтезатора частот, являются высокий уровень шумовых характеристик выходного сигнала, обусловленный действием умножителей частоты и генераторов гармоник, недостаточная чистота выходного сигнала и большая длительность перестройки.The reasons that impede the obtaining of the technical result indicated below when using a well-known frequency synthesizer are the high level of noise characteristics of the output signal due to the action of frequency multipliers and harmonic generators, insufficient output signal purity and a long tuning time.
Сущность изобретения заключается в следующем. Его задачей является улучшение шумовых характеристик, уменьшение побочных гармонических составляющих в спектре выходного сигнала синтезатора частот и сокращение времени его перестройки.The invention consists in the following. Its task is to improve noise characteristics, reduce the harmonic side components in the spectrum of the output signal of the frequency synthesizer and reduce the time of its tuning.
Это достигается тем, что в известный синтезатор частот, содержащий эталонный генератор (ЭГ), второй выход которого соединен с последовательно включенными первым блоком частотно-фазовой автоподстройки (ФАП) и первым генератором, управляемым напряжением (ГУН), второй выход которого соединен с вторым входом первого ФАП; второй ГУН, согласно изобретению введены второй блок ФАП, вход которого соединен с вторым выходом ЭГ, а выход - с входом второго ГУН, второй выход которого соединен с вторым входом второго блока ФАП, и n идентичных каналов формирования сетки частот, каждый из которых содержит последовательно включенные канальный блок ФАП, канальный ГУН, канальный коммутатор сигналов (КСК), канальный смеситель (КСМ) и канальный широкополосный фильтр (КПФ), причем второй выход канального ГУН соединен с вторым входом канального блока ФАП; выход КПФ каждого канала соединен с вторым входом КСМ последующего канала, а выход последнего КПФ является выходом устройства; при этом первый выход ЭГ соединен с входом канальных блоков ФАП, выход первого ГУН соединен с вторым входом КСМ первого канала, а выход второго ГУН соединен с вторым входом КСК каждого канала, третий вход которых связан с генератором весовых функций.This is achieved by the fact that in a known frequency synthesizer containing a reference oscillator (EG), the second output of which is connected to the first frequency-phase locked loop (FAP) and the first voltage-controlled oscillator (VCO), connected in series with the second input first FAP; the second VCO, according to the invention, a second PLL unit is introduced, the input of which is connected to the second output of the EG, and the output is connected to the input of the second VCO, the second output of which is connected to the second input of the second block of the PLL, and n identical frequency grid channels, each of which contains in series included channel block FAP, channel VCO, channel signal switch (KSK), channel mixer (KSM) and channel broadband filter (KPF), and the second output of the channel VCO connected to the second input of the channel block FAP; the output of the KPF of each channel is connected to the second input of the KSM of the subsequent channel, and the output of the last KPF is the output of the device; the first EG output is connected to the input of the FAP channel blocks, the output of the first VCO is connected to the second input of the KSM of the first channel, and the output of the second VCO is connected to the second input of the KSC of each channel, the third input of which is connected to the generator of weight functions.
Причинно-следственные связи между признаками изобретения и техническим результатом заключаются в следующем. В синтезаторе минимальную используемую частоту имеет эталонный генератор, остальные генераторы имеют частоту больше ширины полосы пропускания канальных ПФ. Поэтому в спектре выходного сигнала во всем заданном диапазоне побочных составляющих частот не наблюдается. Вне диапазона побочные составляющие хорошо подавляются канальными ПФ. В устройстве все генераторы охвачены петлями ФАП от единого эталонного генератора. Поэтому можно считать сигналы всех генераторов когерентными по частоте и по медленно изменяющейся фазе. При этом плавающие по времени частоты в спектре выходного сигнала отсутствуют, что обеспечивает чистоту спектра. Отсутствие в схеме перестраиваемых по диапазону генераторов уменьшает по сравнению с прототипом время перестройки в 10 раз.Causal relationships between the features of the invention and the technical result are as follows. In the synthesizer, the reference oscillator has the minimum frequency used, the rest of the generators have a frequency greater than the bandwidth of the channel PF. Therefore, in the spectrum of the output signal in the entire specified range of secondary component frequencies is not observed. Out of the range, side components are well suppressed by channel PFs. In the device, all generators are covered by FAP loops from a single reference generator. Therefore, the signals of all generators can be considered coherent in frequency and in slowly varying phase. At the same time, there are no frequencies floating in time in the spectrum of the output signal, which ensures the purity of the spectrum. The absence of generators tunable in the range of the circuit reduces the tuning time by 10 times compared with the prototype.
На чертеже изображена функциональная схема синтезатора частот СВЧ-диапазона.The drawing shows a functional diagram of a frequency synthesizer microwave range.
Синтезатор частот СВЧ-диапазона содержит эталонный генератор (ЭГ) 1, второй выход которого соединен с последовательно включенными первым блоком фазовой автоподстройки (ФАП) 21 и первым генератором, управляемым напряжением (ГУН) 31, второй выход которого соединен с вторым входом первого блока ФАП 21, a также с последовательно включенными вторым блоком ФАП 22 и вторым ГУН 32, второй выход которого соединен с вторым входом второго блока ФАП 22. Первый выход ЭГ 1 подключен к входам n идентичных каналов формирования сетки частот, каждый из которых содержит последовательно включенные канальный блок ФАП 4, канальный ГУН 5, канальный коммутатор сигналов (КСК) 6, канальный смеситель (КСМ) 7 и канальный широкополосный фильтр (КПФ) 8. Второй выход канального ГУН 5 соединен с вторым входом канального блока ФАП 4, вход которого является входом канала и соединен с выходом ЭГ 1. Выход КПФ 8 каждого канала соединен с вторым входом КСМ 7 последующего канала, а выход последнего КПФ 8п является выходом устройства. Выход первого ГУН 31 соединен с вторым входом КСМ 71 первого канала, а выход второго ГУН 32 соединен с вторым входом КСК 6 каждого канала. Третий вход КСК 6 каждого канала связан с генератором весовых функций (не показан).The microwave frequency synthesizer contains a reference oscillator (EG) 1, the second output of which is connected to the first phase-locked loop (FAP) 2 1 and the first voltage-controlled oscillator (VCO) 3 1 , the second output of which is connected to the second input of the first block FAP 2 1 , as well as in series with the second FAP 2 2 block and the second VCO 3 2 , the second output of which is connected to the second input of the second FAP 2 2 block. The first output of EG 1 is connected to the inputs of n identical channels of forming a frequency grid, each of which contains a channel block FAP 4, a channel VCO 5, a channel signal switch (KSK) 6, a channel mixer (KSM) 7 and a channel wide-band filter (KPF) 8. The second output of the channel VCO 5 is connected to the second input of the channel block FAP 4, the input of which is the input of the channel and connected to the output of the EG 1. The output of the KPF 8 of each channel is connected to the second input of the KSM 7 of the subsequent channel, and the output of the last KPF 8 p is the output mustache roystva. The output of the first VCO 3 1 is connected to the second input of KSM 7 1 of the first channel, and the output of the second VCO 3 2 is connected to the second input of KSK 6 of each channel. The third input of KSK 6 of each channel is connected to a generator of weight functions (not shown).
Описанное устройство может быть выполнено по известным правилам на типовой элементной базе. В частности, в качестве ЭГ может быть использован кварцевый генератор типа ГК-89ТС (Каталог ОАО «Морион», СПб, 2001, стр.7). В качестве ГУН 3, 5 использованы генераторы, выполненные на резонаторах с поверхностными акустическими волнами (ПАВ-генераторы), например, типа ГК141-С-ПВ (ЖКГД468753006); в качестве блоков ФАП использованы микросхемы РЕ3236 (PEREGRINE SEMICONDUCTOR CORP. / http://www.peregrin-semi.com.), а в качестве канальных коммутаторов - микросхемы HMC239S8 (Hittite Microwave Corporation. / www.hittite.com.).The described device can be performed according to known rules on a typical element base. In particular, a quartz generator of the GK-89TS type can be used as an EG (Catalog of Morion OJSC, St. Petersburg, 2001, p. 7). As VCOs 3, 5, generators made on resonators with surface acoustic waves (SAW generators), for example, type GK141-S-PV (ZhKGD468753006), were used; as the FAP units, RE3236 microcircuits were used (PEREGRINE SEMICONDUCTOR CORP. / http://www.peregrin-semi.com.), and HMC239S8 microcircuits (Hittite Microwave Corporation. / www.hittite.com.) as channel switches.
Описанный синтезатор частот СВЧ-диапазона работает следующим образом. Напряжение с частотой 5-10 МГц с выхода ЭГ 1 подается на первый 31, второй 32 и канальные ГУН 5, которые привязаны к частоте ЭГ 1 системой ФАП и генерируют напряжения более высокой частоты, соответственно f1, f2,...,fkn. Чтобы не ухудшались шумовые свойства ПАВ-генераторов 3, 5, полоса среза фазовой характеристики петли ФАП выбирается не более 100 Гц. Выходная частота синтезатора fвых смещается в заданный диапазон сетки частот изменением частоты f1 первого ГУН 31.The described microwave frequency synthesizer operates as follows. The voltage with a frequency of 5-10 MHz from the output of the EG 1 is supplied to the first 3 1 , second 3 2 and channel VCOs 5, which are tied to the frequency of the EG 1 by the FAP system and generate voltages of a higher frequency, respectively, f 1 , f 2 , ... , f kn . In order not to deteriorate the noise properties of SAW generators 3, 5, the cut-off band of the phase characteristic of the phase-locked loop is selected no more than 100 Hz. The output frequency of the synthesizer f o is shifted to a predetermined range of the frequency grid by changing the frequency f 1 of the first VCO 3 1 .
Выходная частота синтезатора fвых определяется следующим выражением:The output frequency of the synthesizer f o is determined by the following expression:
где f1 - частота первого ГУН 31;where f 1 is the frequency of the first VCO 3 1 ;
f2 - частота второго ГУН 32;f 2 is the frequency of the second VCO 3 2 ;
n - количество каналов формирования сетки частот;n is the number of frequency grid channels;
Δf=f2-fк1 - шаг сетки частот;Δf = f 2 -f k1 - step of the frequency grid;
Δf·к - ширина диапазона синтезатора;Δf · k is the width of the synthesizer range;
к - код (номер) выбранной частоты синтезатора, который определяется выражением:k - code (number) of the selected frequency of the synthesizer, which is determined by the expression:
где а - весовой коэффициент двоичного числа к по разрядам «0» или «1».where a is the weight coefficient of the binary number k at the digits "0" or "1".
Таким образом, выходная частота синтезатора формируется в зависимости от весовой функции. В частности, при нулевом значении к на выходах канальных коммутаторов 6 напряжение будет иметь частоту только второго ГУН 32, а при единичном значении к-частоты соответствующих канальных ГУН 5. После преобразования этих частот в канальных смесителях 7 выходная частота синтезатора fвых определяется выражением (1).Thus, the output frequency of the synthesizer is formed depending on the weight function. In particular, with a zero value of k at the outputs of the channel switches 6, the voltage will have a frequency of only the second VCO 3 2 , and with a unit value of k-frequency of the corresponding channel VCOs 5. After converting these frequencies in the channel mixers 7, the output frequency of the synthesizer f o is determined by the expression ( one).
Пример.Example.
Пусть f1=1000 МГц, Δf=10 МГц, f2=1000 МГц, fк1=1010 МГц, fк2=1020 МГц, fк3=1030 МГц и т.д.Let f 1 = 1000 MHz, Δf = 10 MHz, f 2 = 1000 MHz, f k1 = 1010 MHz, f k2 = 1020 MHz, f k3 = 1030 MHz, etc.
к=0, n=6 (63 литеры).k = 0, n = 6 (63 letters).
В этом случае к выходу синтезатора через канальные коммутаторы сигналов КСК 6 подключен только второй ГУН 32 и выходная частота в соответствии с выражением (1) определяется следующим образом:In this case, only the second VCO 3 2 is connected to the output of the synthesizer through the channel switches of the KSK 6 signals and the output frequency in accordance with expression (1) is determined as follows:
Если принять к=63, то к выходу синтезатора будут подключены все канальные ГУН 5.If we take k = 63, then all channel VCOs 5 will be connected to the output of the synthesizer.
Диапазон перестройки частоты синтезатора:Synthesizer Frequency Tuning Range:
Шаг сетки частота Δf в СВЧ-диапазоне меньше 10 МГц обычно не делают, т.к. иначе соседние станции будут мешать друг другу.The grid step frequency Δf in the microwave range less than 10 MHz is usually not done, because otherwise, neighboring stations will interfere with each other.
Шумы синтезатора определяются следующей формулой:The synthesizer noise is determined by the following formula:
где - отношение мощности шумов к мощности сигнала на несущей частоте.Where - the ratio of noise power to signal power at the carrier frequency.
Шумы всех ГУН 3, 5 можно считать одинаковыми, т.к. генераторы идентичны. Тогда . Перейдя к выражению в децибелах, получим:The noise of all VCOs 3, 5 can be considered the same, because the generators are identical. Then . Passing to the expression in decibels, we get:
, или , or
В случае использования шестиканального формирователя сетки частот n=6. При этом ухудшение отношения сигнал/шум γΣ составит 101g7=8,45 дБ. В прототипе ухудшение отношения сигнал/шум γΣ при умножении на 7 составит:In the case of using a six-channel frequency grid former n = 6. In this case, the deterioration of the signal-to-noise ratio γ Σ is 101g7 = 8.45 dB. In the prototype, the deterioration of the signal-to-noise ratio γ Σ when multiplied by 7 will be:
; ;
101gγΣ=10lgγ+20lgn;101gγ Σ = 10lgγ + 20lgn;
20lg7=17 дБ.20lg7 = 17 dB.
Отсюда видно, что шумовые характеристики заявленного синтезатора частот СВЧ-диапазона по сравнению с прототипом по меньшей мере на 8 дБ ниже.It can be seen that the noise characteristics of the claimed microwave frequency synthesizer in comparison with the prototype is at least 8 dB lower.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006146756/09A RU2332787C1 (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Superhigh frequency synthesiser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006146756/09A RU2332787C1 (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Superhigh frequency synthesiser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2332787C1 true RU2332787C1 (en) | 2008-08-27 |
Family
ID=46274671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006146756/09A RU2332787C1 (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Superhigh frequency synthesiser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2332787C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2804407C1 (en) * | 2023-04-04 | 2023-09-29 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Wide-range synthesizer with phase-locked loop controlled oscillator with switchable resonators |
-
2006
- 2006-12-28 RU RU2006146756/09A patent/RU2332787C1/en active IP Right Revival
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ШАПИРО Д.Н., ПАИН А.А. Основы теории синтеза частот. - М.: Радио и связь, 1981, с.130, 139, 172. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2804407C1 (en) * | 2023-04-04 | 2023-09-29 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Wide-range synthesizer with phase-locked loop controlled oscillator with switchable resonators |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7602254B2 (en) | System and method for generating signals with a preselected frequency relationship in two steps | |
US8704562B2 (en) | Ultra low phase noise signal source | |
JP4903969B2 (en) | Rotational frequency synthesizer | |
CN104954017B (en) | Frequency synthesizer of LTE air interface monitor | |
RU2668737C1 (en) | Frequency divider, automatic phase frequency adjustment scheme, transmitter, radio station and method of frequency division | |
CN110289858B (en) | Broadband fine stepping agile frequency conversion combination system | |
CN104333378B (en) | A kind of fast lock phase low nose signal generator and signal generating method | |
CN105356878B (en) | A kind of implementation method and device of improved tricyclic wideband frequency synthesizer | |
RU2332787C1 (en) | Superhigh frequency synthesiser | |
CN104124965B (en) | A kind of signal generator and signal generating method based on double phase discriminators | |
RU63621U1 (en) | SUPER FREQUENCY SYNTHESIS | |
Biswas et al. | A fast-switching low-spurious 6–18 GHz hybrid frequency synthesizer | |
CN102497208A (en) | Broadband X-band direct frequency synthesizer and signal generation method | |
KR101306458B1 (en) | Apparatus and method for frequency synthesization | |
CN115347868B (en) | Signal generating apparatus and signal generating method for generating low phase noise signal | |
JP6584330B2 (en) | Frequency synthesizer | |
RU2774401C1 (en) | Hybrid multi-ring frequency synthesizer | |
US11817871B2 (en) | Frequency synthesizers having low phase noise | |
JP2007134833A (en) | Pll frequency synthesizer | |
van Wanum et al. | Phase Controlled 2.6-3.5 GHz Fractional-N PLL IC | |
CN202586929U (en) | Broadband X-waveband direct frequency synthesizer | |
JP2828766B2 (en) | Frequency converter | |
Chenakin | Synthesizers: looking beyond the basics | |
RU2161861C1 (en) | Shf receiver | |
Yang et al. | A millimeter-wave frequency synthesizer architecture with high agility and high resolution performance |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101229 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120410 |