RU2485666C1 - Частотно-модулированный кварцевый генератор - Google Patents
Частотно-модулированный кварцевый генератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485666C1 RU2485666C1 RU2012107952/08A RU2012107952A RU2485666C1 RU 2485666 C1 RU2485666 C1 RU 2485666C1 RU 2012107952/08 A RU2012107952/08 A RU 2012107952/08A RU 2012107952 A RU2012107952 A RU 2012107952A RU 2485666 C1 RU2485666 C1 RU 2485666C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistors
- frequency
- circuit
- transistor
- quartz resonator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах фазовой автоподстройки частоты, модуляторах и демодуляторах приемо-передающих радиосистем. Достигаемый технический результат - увеличение диапазона перестройки частоты, уменьшение паразитной амплитудной модуляции и повышение крутизны фазоамплитудной характеристики управления частотой кварцевого генератора. Частотно-модулированный кварцевый генератор содержит пять транзисторов, три резонансных контура, две резистивно-емкостные цепи, два варикапа, кварцевый резонатор, парафазный источник управляющего напряжения, два отрезка длинных линий, источник смещения. 1 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано, в частности, в преобразователях напряжение-частота, системах фазовой автоподстройки частоты, модуляторах и демодуляторах приемо-передающих радиосистем.
Известен частотно-модулированный кварцевый генератор, содержащий первый транзистор, включенный по схеме с общей базой, с резистором в цепи эмиттера и резонансной нагрузкой в цепи коллектора, к эмиттеру которого подключен первый электрод кварцевого резонатора, второй транзистор, включенный по схеме эмиттерного повторителя, к эмиттеру которого подключен второй электрод кварцевого резонатора, катушку индуктивности, парафазный источник управляющего напряжения, выходы которого подключены соответственно к базе первого транзистора и первому выводу катушки индуктивности, второй вывод которой подключен к эмиттеру первого транзистора, а между коллектором первого транзистора и базой второго транзистора включена резистивно-емкостная цепь [1].
Однако в известном частотно-модулированном кварцевом генераторе недостаточно высокая крутизна характеристики управления частотой и недостаточно широкий диапазон перестройки генерируемой частоты, связанные с низкой добротностью катушки индуктивности.
Наиболее близким к заявляемому, который выбран в качестве прототипа, можно назвать частотно-модулированный кварцевый генератор [2], содержащий первый и третий транзисторы, включенные по схеме с общей базой, эмиттер первого транзистора через резистор соединен с корпусом, резонансный контур, второй транзистор, включенный по схеме эмиттерного повторителя, катушку индуктивности, резистивно-емкостную цепь, кварцевый резонатор, источник парафазного напряжения. Причем коллекторы первого и третьего транзисторов объединены и между ними и источником питания включен резонансный контур, а катушка индуктивности включена между эмиттерами первого и третьего транзисторов, к базам которых подключен источник парафазного напряжения, при этом первый и второй электроды кварцевого резонатора соответственно подключены к эмиттерам первого и третьего транзистора, а резистивно-емкостная цепь включена между коллекторами первого и третьего транзисторов и базой второго транзистора.
Однако в известном прототипе - частотно-модулированном кварцевом генераторе недостаточно широкий диапазон перестройки генерируемой частоты, высокий уровень паразитной амплитудной модуляции и низкая крутизна фазово-амплитудной характеристики управления частотой кварцевого резонатора, вызванные низкой добротностью катушки индуктивности и непосредственным подключением парафазного источника сигналов к базам первого и третьего транзисторов.
Цель изобретения - увеличение диапазона перестройки частоты, уменьшение паразитной амплитудной модуляции и повышение крутизны фазово-амплитудной характеристики управления частотой кварцевого генератора.
Для достижения поставленной цели в известный кварцевый генератор введены четвертый и пятый транзисторы, второй и третий резонансные контуры, вторая резистивно-емкостная цепь, первый и второй варикапы, два четвертьволновых отрезка длинных линий, причем первый и второй резонансные контуры настроены на первую и вторую частоты кварцевого резонатора и включены соответственно, между коллекторами первого 1 и третьего 3 транзисторов и источником питания, а четвертый 4 и второй 2 транзисторы включены по схеме эмиттерного повторителя, соответственно между базами которых 4 и 2 и коллекторами первого 1 и третьего 3 транзисторов включены первая 12 и вторая 13 резистивно-емкостные цепи, а между коллектором пятого транзистора 5, включенного по схеме с общим эмиттером, и источником питания включен третий резонансный контур 14, настроенный на частоту разностных колебаний первой и второй частот кварцевого резонатора 15, а база и эмиттер пятого транзистора 5 через конденсаторы С4 и С3 соответственно соединены с эмиттерами второго 2 и четвертого 4 транзисторов, при этом эмиттеры первого и третьего транзисторов соединены соответственно через конденсаторы С1 и С2 с эмиттерами четвертого и второго транзисторов, а к эмиттеру второго транзистора через конденсатор включен анод первого варикапа 8, причем к эмиттеру четвертого транзистора через конденсатор включен катод второго 9 варикапа, а катод и анод первого 8 и второго 9 варикапов соответственно подключены к источникам смещения +Есм и -Есм, а выход парафазного источника управляющего напряжения Uупр через резисторы подключен соответственно к аноду и катоду первого 8 и второго 9 варикапов, одновременно входы первого и второго отрезков длинных линий 6, 7, кратных четверти длины волны для каждой из генерируемых частот кварцевого резонатора 15, соответственно подключены к эмиттерам второго 2 и четвертого 4 транзисторов, а выходы отрезков длинных линий 6, 7 непосредственно подключены к первому электроду кварцевого резонатора 15, второй электрод которого и оплетки обеих линий 6, 7 заземлены.
Введение в схему прототипа второго эмиттерного повторителя позволяет реализовать разделение петель обратной связи и использовать двухчастотный кварцевый резонатор, за счет чего расширена полоса перестройки частоты при модуляции управляющим сигналом. Стабилизация рабочих точек усилителей первого и третьего транзисторов обеспечивает минимальную паразитную гармоническую составляющую разностного спектра модулированных колебаний за счет «мягкого» нелинейного режима генерирования колебаний по каждой цепи обратной связи данной двухчастотной фильтровой схемы. Такой режим усиления и генерирования колебаний устанавливается с помощью включенных резонансных контуров в коллекторные цепи усилителей и введения резистивно-емкостных цепей между коллекторами усилителей и базами эмиттерных повторителей. Включение пятого транзистора, выполняющего роль смесителя, в коллектор которого включен резонансный колебательный контур, выделяющий разностную частоту частотно-модулированных колебаний, позволяет за счет частотной развязки исключить влияние нагрузки на генератор. Избирательные свойства цепей обратной связи по каждой из генерируемых частот реализуются путем раздельного подключения к эмиттерам второго и четвертого транзисторов четвертьволновых отрезков коаксиального кабеля, выполняющих роль четвертьволновых резонансных трансформаторов, реализующих точную настройку на последовательный резонанс каждой из частот кварцевого резонатора, подключенного к общей точке длинных линий. Этим достигается максимальная крутизна амплитудно-фазовых характеристик обеих частот кварцевого резонатора [3, 4] и устойчивость генерирования двух частот при их максимально возможной расстройке при управлении. Параллельно каждой высокодобротной цепи: кварцевый резонатор - длинная линия разнополярно между эмиттерами второго и четвертого транзисторов и источниками смещения включены варикапы, которые управляются от парафазного источника управляющего напряжения. Такое включение обеспечивает наиболее полную реализацию цепи управления по напряжению и перестройке генерируемых частот.
На Фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройства.
Частотно-модулированный кварцевый генератор содержит транзисторы 1-5, кварцевый резонатор 15, резонансные колебательные контуры 10, 11, 14, RC-цепи 12, 13, емкости обратной связи С1 и С2, емкости связи С3 и С4, источник парафазного управляющего напряжения Uупр, варикапы 8, 9, четвертьволновые отрезки длинных линий 6, 7.
Частотно-модулированный кварцевый генератор работает следующим образом.
При включении генератора в первой фильтровой схеме возникают колебания, определяемые замкнутым контуром, включающим в себя транзистор 1, колебательный контур 10, RC-цепь 12, эмиттерный повторитель 4 и фильтр, включенный между эмиттерами 1-го и 4-го транзисторов, настроенный на первую частоту последовательного резонанса кварцевого резонатора, содержащий варикап 9, емкость обратной связи С1, четвертьволновый отрезок длинной линии 7 с подключенным к ее выходу первым электродом кварцевого резонатора 15. Одновременно во второй фильтровой схеме возникают колебания, определяемые замкнутым контуром, включающим в себя транзистор 3, колебательный контур 11, RC-цепь 13, эмиттерный повторитель 2, и фильтр, включенный между эмиттерами 3-го и 2-го транзисторов, настроенный на вторую частоту последовательного резонанса кварцевого резонатора, содержащий емкость обратной связи С2, варикап 8, четвертьволновой отрезок длинной линии 6 с подключенным к ее выходу первым электродом кварцевого резонатора 15. Выполнение условий оптимального усиления в обеих фильтровых схемах обеспечивается резистивно-емкостными цепями 12, 13, а избирательность цепей обратной связи обеспечивается путем трансформации последовательного резонанса каждой из частот кварцевого резонатора 15 в параллельный резонанс с помощью длинных линий 6, 7, кратных четверти длины волны для каждой из частот. Точная настройка генераторов на частоты последовательного резонанса за счет трансформаторов в виде четвертьволновых длинных линий позволяет достигнуть максимумов диапазона линейности перестройки их частот и крутизны амплитудно-фазовой характеристики управления с помощью варикапов 8, 9, а выбор рабочей точки варикапов с помощью источников смещения обеспечивает максимум диапазона перестройки обеих частот кварцевого резонатора. Переключение парафазного источника управляющего напряжения Uупр с базовых цепей транзисторов 1, 3 прототипа к цепям управления варикапами 8, 9 позволяет стабилизировать рабочую точку усилителей и тем самым понизить продукт паразитной амплитудной модуляции разностной частоты Fp вых. Разностная частота обеспечивается транзистором 5, включенным в режиме смесителя, на базу и эмиттер которого соответственно через конденсаторы связи С3 и С4 с эмиттеров транзисторов 2 и 4 поступают колебания обеих генерируемых частот, а разностная частота Fp вых выделяется контуром 14, включенным между коллектором и источником питания.
Повышенные диапазон перестройки генерируемых колебаний, линейность и крутизна характеристики управления предлагаемого кварцевого генератора позволяют использовать прецизионные кварцевые резонаторы с высокой добротностью и малой динамической емкостью по основной и ангармонической модам колебаний. Например, основных частот мод f115 и f151 для прецизионного 5 МГц кварцевого резонатора по пятой механической гармонике.
Следует отметить, что использование нелинейного усилителя в виде, например, [4-6] и др. для частотной модуляции кварцевого резонатора не позволяет принципиально достигнуть минимальной паразитной амплитудной модуляции, т.к. здесь получение многочастотного режима генерации связано с необходимостью создания режима «жесткой» нелинейности работы транзисторных усилителей.
Предлагаемый генератор был исследован с использованием двухчастотного кварцевого резонатора с частотами 5 МГц и 5,119 МГц соответственно. Добротность обеих мод колебаний была в пределах одного миллиона, а активность мод отличалась не более чем на 5%. Четвертьволновые отрезки длинных линий, выполняющие роль трансформаторов сопротивлений, за счет их высокой добротности позволили обеспечить устойчивый режим генерирования двухчастотного колебания и управления им с высокой крутизной. Для сравнения:
1. При включении расширительной катушки индуктивности (в прототипе) достижимая перестройка частоты была 50 Гц. Дальнейшее увеличение индуктивности (более 50 мкГн) в схеме с переключением транзисторов приводило к неустойчивой генерации одночастотных колебаний кварцевого генератора с кварцевым резонатором с добротностью около одного миллиона.
2. В предложенном варианте с применением четвертьволновых отрезков длинных линий и варикапов с высокими крутизной и добротностью перестройка частоты каждой из мод обеспечивалась ±70 Гц, что в сравнении с прототипом более чем вдвое, а на разностной частоте перестройка составляла около 250 Гц.
Литература
1. Патент США №3302138, кл. 334-15, 1967.
2. АС СССР №930573, кл. Н03В 5/32, 23.05.1982 (прототип).
3. Барбара Гневиньска и др. О возможности взаимодействия кварцевого резонатора с измерительной схемой либо со схемой возбуждения при их соединении с помощью отрезка длинной линии. Перевод с польского №78/32028, Москва, ВЦП НТЛ и документации. - 1978. 6 с.
4. АС СССР №1107253, кл. Н03В 5/32; Н03С 5/22, 07.08.1984.
5. АС СССР №964963, кл. Н03В 5/32, 1982.
6. АС СССР №855933, кл. Н03В 5/32; Н03С 5/22, 1981.
Claims (1)
- Частотно-модулированный кварцевый генератор, содержащий первый второй и третий транзисторы, первый резонансный контур, первую резистивно-емкостную цепь, кварцевый резонатор, источник парафазного напряжения, отличающийся тем, что в него введены четвертый и пятый транзисторы, второй и третий резонансные контуры, вторая резистивно-емкостная цепь, первый и второй варикапы, два четвертьволновых отрезка длинных линий, причем первый и второй резонансные контуры настроены на первую и вторую частоты кварцевого резонатора и включены соответственно между коллекторами первого и третьего транзисторов и источником питания, а четвертый и второй транзисторы включены по схеме эмиттерного повторителя, соответственно между базами которых и коллекторами первого и третьего транзисторов включены первая и вторая резистивно-емкостные цепи, а между коллектором пятого транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, и источником питания включен третий резонансный контур, настроенный на частоту разностных колебаний первой и второй частот кварцевого резонатора, а база и эмиттер пятого транзистора через конденсаторы соответственно соединены с эмиттерами второго и четвертого транзисторов, при этом эмиттеры первого и третьего транзисторов соединены соответственно через конденсаторы с эмиттерами четвертого и второго транзисторов, а к эмиттеру второго транзистора через конденсатор включен анод первого варикапа, причем к эмиттеру четвертого транзистора через конденсатор включен катод второго варикапа, а катод и анод первого и второго варикапов соответственно подключены к источникам смещения, а выход парафазного источника управляющего напряжения через резисторы подключен соответственно к аноду и катоду первого и второго варикапов, одновременно входы первого и второго отрезков длинных линий, кратных четверти длины волны для каждой из генерируемых частот кварцевого резонатора, соответственно подключены к эмиттерам второго и четвертого транзисторов, а выходы отрезков длинных линий непосредственно подключены к первому электроду кварцевого резонатора, второй электрод которого и оплетки обеих линий заземлены.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012107952/08A RU2485666C1 (ru) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | Частотно-модулированный кварцевый генератор |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012107952/08A RU2485666C1 (ru) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | Частотно-модулированный кварцевый генератор |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2485666C1 true RU2485666C1 (ru) | 2013-06-20 |
Family
ID=48786533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012107952/08A RU2485666C1 (ru) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | Частотно-модулированный кварцевый генератор |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2485666C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2546566C1 (ru) * | 2014-04-10 | 2015-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Балтийский Федеральный Университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Способ и устройство повышения стабильности фазы колебаний в резонансном контуре с варикапами |
| RU184445U1 (ru) * | 2018-06-14 | 2018-10-25 | Акционерное общество "Концерн "Созвзедие" | Широкополосное устройство сложения мощностей ВЧ генераторов электрических колебаний |
| RU2674308C2 (ru) * | 2016-11-25 | 2018-12-06 | Михаил Викторович Моисеев | Устройство и способ генерации и передачи высоковольтных мультичастотных колебаний |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU964963A1 (ru) * | 1981-04-23 | 1982-10-07 | Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Н.Е.Жуковского | Частотно-модулированный кварцевый генератор |
| SU1086550A1 (ru) * | 1981-04-23 | 1984-04-15 | Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Н.Е.Жуковского | Частотно-модулированный кварцевый генератор |
| SU1543531A1 (ru) * | 1988-09-21 | 1990-02-15 | Харьковское Высшее Военное Авиационное Училище Радиоэлектроники Им.Ленинского Комсомола Украины | Управл емый кварцевый генератор |
| RU2128873C1 (ru) * | 1995-12-21 | 1999-04-10 | Войсковая часть 11135 | Управляемый кварцевый генератор с умножением частоты |
| JP2004172877A (ja) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 非線形関数発生回路及びこれを用いた温度補償発振器 |
-
2012
- 2012-03-01 RU RU2012107952/08A patent/RU2485666C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU964963A1 (ru) * | 1981-04-23 | 1982-10-07 | Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Н.Е.Жуковского | Частотно-модулированный кварцевый генератор |
| SU1086550A1 (ru) * | 1981-04-23 | 1984-04-15 | Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Н.Е.Жуковского | Частотно-модулированный кварцевый генератор |
| SU1543531A1 (ru) * | 1988-09-21 | 1990-02-15 | Харьковское Высшее Военное Авиационное Училище Радиоэлектроники Им.Ленинского Комсомола Украины | Управл емый кварцевый генератор |
| RU2128873C1 (ru) * | 1995-12-21 | 1999-04-10 | Войсковая часть 11135 | Управляемый кварцевый генератор с умножением частоты |
| JP2004172877A (ja) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 非線形関数発生回路及びこれを用いた温度補償発振器 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2546566C1 (ru) * | 2014-04-10 | 2015-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Балтийский Федеральный Университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Способ и устройство повышения стабильности фазы колебаний в резонансном контуре с варикапами |
| RU2674308C2 (ru) * | 2016-11-25 | 2018-12-06 | Михаил Викторович Моисеев | Устройство и способ генерации и передачи высоковольтных мультичастотных колебаний |
| RU184445U1 (ru) * | 2018-06-14 | 2018-10-25 | Акционерное общество "Концерн "Созвзедие" | Широкополосное устройство сложения мощностей ВЧ генераторов электрических колебаний |
| RU184445U9 (ru) * | 2018-06-14 | 2018-11-22 | Акционерное общество "Концерн "Созвзедие" | Широкополосное устройство сложения мощностей ВЧ генераторов электрических колебаний |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4621241A (en) | Wide range electronic oscillator | |
| JP2011160400A (ja) | 周波数逓倍器装置及びその操作方法 | |
| IE49444B1 (en) | Oscillator arrangement | |
| RU2485666C1 (ru) | Частотно-модулированный кварцевый генератор | |
| TW201310892A (zh) | 低雜訊振盪器 | |
| US20120319787A1 (en) | Voltage controlled oscillator having a resonator circuit with a phase noise filter | |
| KR20040012852A (ko) | 광대역 전압 제어형 수정 발진기 | |
| CN101106354B (zh) | 超宽频带信号发生器 | |
| KR100759508B1 (ko) | 귀환루프를 갖는 고주파 발진 회로 | |
| US9106179B2 (en) | Voltage-controlled oscillators and related systems | |
| CN115051650B (zh) | S波段倍频带低相噪的压控振荡器及信号发生装置 | |
| CN115955196A (zh) | 一种高性能低噪声晶体振荡器电路 | |
| US9099957B2 (en) | Voltage-controlled oscillators and related systems | |
| US2459557A (en) | Wave length modulation | |
| CN109525198B (zh) | 一种自带相移的正交压控振荡器电路 | |
| US20100085131A1 (en) | Filter circuit and voltage-controlled oscillating circuit | |
| US3839685A (en) | Single-stage balanced oscillator/frequency multiplier | |
| RU100346U1 (ru) | Управляемый автогенератор | |
| RU100864U1 (ru) | Управляемый автогенератор с частотной модуляцией | |
| RU2319285C1 (ru) | Кварцевый генератор | |
| RU2364019C2 (ru) | Высокочастотный генератор синусоидальных колебаний | |
| US3251007A (en) | Crystal controlled oscillator having output frequencies other than crystal frequencyharmonics | |
| RU92583U1 (ru) | Управляемый автогенератор | |
| CN217508714U (zh) | 一种倍频带低相噪的压控振荡器及信号发生装置 | |
| Heuermann | Oscillators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140302 |