RU2774401C1 - Hybrid multi-ring frequency synthesizer - Google Patents

Hybrid multi-ring frequency synthesizer Download PDF

Info

Publication number
RU2774401C1
RU2774401C1 RU2021133130A RU2021133130A RU2774401C1 RU 2774401 C1 RU2774401 C1 RU 2774401C1 RU 2021133130 A RU2021133130 A RU 2021133130A RU 2021133130 A RU2021133130 A RU 2021133130A RU 2774401 C1 RU2774401 C1 RU 2774401C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
output
input
mixer
synthesizer
Prior art date
Application number
RU2021133130A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Королев
Ярослав Викторович Коршиков
Сергей Геннадьевич Рыков
Дмитрий Александрович Костючик
Original Assignee
Акционерное общество «Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники» (АО «ВНИИРТ»)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество «Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники» (АО «ВНИИРТ») filed Critical Акционерное общество «Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники» (АО «ВНИИРТ»)
Application granted granted Critical
Publication of RU2774401C1 publication Critical patent/RU2774401C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used in measuring technology, radar and communications. The hybrid multi-ring frequency synthesizer contains a reference frequency oscillator, a frequency-phase detector, an annular low-pass filter, a voltage-controlled oscillator, a directional coupler, a frequency divider, a mixer, a frequency multiplier, a digital computational synthesizer and a bandpass filter, a second mixer, a second bandpass filter, a third band pass filter, a second frequency divider, a second phase locked loop, and a third frequency divider. The second output of the reference frequency generator is connected to the input of the frequency multiplier. The first output of the reference frequency generator is connected to the input of the second phase locked loop. The first output of the frequency multiplier is connected to the first input of the second mixer. The second output of the frequency multiplier is connected to the input of a digital computational synthesizer, the output of which is connected through a band-pass filter to the second input of the second mixer. The output of the second mixer through the second band-pass filter is connected to the second input of the first mixer, the output of which is connected through a frequency divider to the second input of the frequency-phase detector. The output of the second ring of phase locked loop through the third frequency divider is connected to the first input of the frequency-phase detector. The output of the frequency-phase detector is connected to the input of a directional coupler through a ring low-pass filter and a voltage-controlled generator connected in series. The second output of the directional coupler is connected to the first input of the first mixer through the second frequency divider and the third band-pass filter connected in series. The first output of the directional coupler is the output of the proposed hybrid multi-ring synthesizer.
EFFECT: reducing the level of phase noise and side spectral components of the output oscillation of the synthesizer.
1 cl, 5 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерительной технике, радиолокации и связи.The invention relates to radio engineering and can be used in measuring technology, radar and communications.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Известен многокольцевой синтезатор (Dan H. Wolaver. Phase-Locked Loop Circuit Design. Prentice Hall, 1991), в котором уменьшение побочных составляющих и получение малого шага перестройки частоты достигается использованием трех петель фазовой автоподстройки частоты со смесителем, одна из которых обеспечивает точную установку частоты, второе кольцо фазовой автоподстройки частоты - грубую установку частоты, а третье кольцо фазовой автоподстройки частоты - суммирование частот для получения частоты выходного колебания синтезатора. A multi-ring synthesizer is known (Dan H. Wolaver. Phase-Locked Loop Circuit Design. Prentice Hall, 1991), in which the reduction of spurious components and obtaining a small frequency tuning step is achieved using three phase-locked loops with a mixer, one of which provides accurate frequency setting , the second phase-locked loop is a coarse frequency setting, and the third phase-locked loop is the summation of frequencies to obtain the frequency of the output oscillation of the synthesizer.

Недостатком данного решения является высокий уровень фазовых шумов в кольце фазовой автоподстройки частоты для грубой установки частоты, фактически определяющий уровень фазовых шумов выходного колебания всего синтезатора.The disadvantage of this solution is the high level of phase noise in the phase-locked loop for coarse frequency setting, which actually determines the level of phase noise of the output oscillation of the entire synthesizer.

Известен цифровой вычислительный синтезатор и гибридный синтезатор объединяющий цифровой вычислительный синтезатор и кольцо фазовой автоподстройки (патент US 6483388 A1 24.01.2002). Гибридный синтезатор использует смеситель для преобразования опорной частоты, генерируемой опорным источником, и сигналом, генерируемым цифровым вычислительным синтезатором, выход смесителя подключен к входу кольца фазовой автоподстройки частоты в которой происходит умножение частоты выходного сигнала смесителя до частоты выходного сигнала синтезатора.A digital computational synthesizer and a hybrid synthesizer combining a digital computational synthesizer and a phase-locked loop are known (patent US 6483388 A1 24.01.2002). The hybrid synthesizer uses a mixer to convert the reference frequency generated by the reference source and the signal generated by the digital compute synthesizer, the output of the mixer is connected to the input of a phase-locked loop in which the frequency of the mixer output signal is multiplied to the frequency of the output signal of the synthesizer.

Первым недостатком данного синтезатора является невозможность получения малого уровня фазовых шумов и дискретных составляющих, определяемых частотой сравнения фазового детектора и коэффициентом деления частоты в кольце фазовой автоподстройки частоты. Вторым недостатком данного синтезатора является узкий диапазон изменения частоты на выходе смесителя, ограниченный сверху половиной частоты тактирования цифрового вычислительного синтезатора.The first disadvantage of this synthesizer is the impossibility of obtaining a low level of phase noise and discrete components determined by the comparison frequency of the phase detector and the frequency division factor in the phase locked loop ring. The second disadvantage of this synthesizer is the narrow frequency range at the mixer output, limited from above by half the clock frequency of the digital computational synthesizer.

Известен синтезатор частот (патент RU 2523188 С1 20.07.2014), включающий опорный генератор, выход которого соединен с умножителем частоты, преобразователь частоты, делитель частоты, выход которого соединен с входом частотно-фазового детектора, выход которого соединен с входом фильтра сигнала ошибки, выход которого соединен с входом управляемого генератора, обеспечивающий повышение частотного разрешения и спектральной чистоты выходного сигнала за счет соединения выхода умножителя частоты с входом дополнительного умножителя частоты, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен с опорным входом частотно-фазового детектора.Known frequency synthesizer (patent RU 2523188 C1 07/20/2014), including a reference oscillator, the output of which is connected to a frequency multiplier, a frequency converter, a frequency divider, the output of which is connected to the input of a frequency-phase detector, the output of which is connected to the input of the error signal filter, the output which is connected to the input of a controlled generator, providing an increase in the frequency resolution and spectral purity of the output signal by connecting the output of the frequency multiplier to the input of an additional frequency multiplier, the output of which is connected to the input of the frequency divider, the output of which is connected to the reference input of the frequency-phase detector.

Недостатком данного решения является необходимость получения высокого коэффициента умножения умножителя частоты для получения малых фазовых шумов выходного колебания синтезатора частот и невозможность получения дробного коэффициента умножения умножителя частоты.The disadvantage of this solution is the need to obtain a high multiplication factor of the frequency multiplier to obtain small phase noise of the output oscillation of the frequency synthesizer and the impossibility of obtaining a fractional multiplication factor of the frequency multiplier.

Известен гибридный синтезатор частот (патент RU 172814 U1 25.07.2017) с улучшенными спектральными характеристиками, содержащий генератор колебаний опорной частоты с двумя выходами, частотно-фазовый детектор с двумя входами и выходом, подключенным через кольцевой фильтр нижних частот к генератору, управляемому напряжением, выход которого является выходом всего устройства и через направленный ответвитель соединен с одним из входов смесителя, один из выходов генератора опорной частоты подключен через умножитель частоты к цифровому вычислительному синтезатору, выход которого через полосовой фильтр подключен ко второму входу смесителя, выход которого соединен через делитель частоты с одним из входов частотно-фазового детектора, также содержащий дополнительный цифровой вычислительный синтезатор, имеющий тактовый вход, который подключен ко второму выходу генератора опорной частоты, и выход, соединенный со вторым входом частотно-фазового детектора, позволяющий расширить диапазон перестройки частоты выходного сигнала устройства и уменьшить уровень побочных составляющих спектра выходного сигнала устройства (фиг. 1).A hybrid frequency synthesizer is known (patent RU 172814 U1 07/25/2017) with improved spectral characteristics, containing a reference frequency oscillator with two outputs, a frequency-phase detector with two inputs and an output connected through a ring low-pass filter to a voltage-controlled generator, output which is the output of the entire device and is connected through a directional coupler to one of the inputs of the mixer, one of the outputs of the reference frequency generator is connected through a frequency multiplier to a digital computational synthesizer, the output of which is connected through a band-pass filter to the second input of the mixer, the output of which is connected through a frequency divider with one from the inputs of the frequency-phase detector, also containing an additional digital computational synthesizer having a clock input, which is connected to the second output of the reference frequency generator, and an output connected to the second input of the frequency-phase detector, which makes it possible to expand the frequency tuning range the output signal of the device and reduce the level of side components of the spectrum of the output signal of the device (Fig. one).

Недостатком данного решения является высокий уровень фазовых шумов выходного колебания, определяемым собственными шумами цифрового вычислительного синтезатора и отношением частоты выходного колебания цифрового вычислительного синтезатора и частоты выходного колебания умножителя частоты. Это связано с тем, что фазовые шумы выходного колебания цифрового вычислительного синтезатора возрастают при повышении выходной частоты цифрового вычислительного синтезатора, в том числе работающего на образах основной частоты во второй, третьей и более высоких зонах Найквиста [1]. The disadvantage of this solution is the high level of phase noise of the output oscillation, determined by the intrinsic noise of the digital computational synthesizer and the ratio of the frequency of the output oscillation of the digital computational synthesizer and the frequency of the output oscillation of the frequency multiplier. This is due to the fact that the phase noise of the output oscillation of a digital computational synthesizer increases with an increase in the output frequency of a digital computational synthesizer, including those operating on fundamental frequency images in the second, third, and higher Nyquist zones [1].

Вторым недостатком данного решения является наличие дискретных спектральных составляющих в спектре выходного колебания цифрового вычислительного синтезатора, фильтрация которых затруднена при перестройке частоты выходного колебания цифрового вычислительного синтезатора в широкой полосе частот. The second disadvantage of this solution is the presence of discrete spectral components in the spectrum of the output oscillation of a digital computational synthesizer, the filtering of which is difficult when tuning the frequency of the output oscillation of a digital computational synthesizer in a wide frequency band.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническая проблема заявленного изобретения заключается в решении указанных недостатков наиболее близкого аналога.The technical problem of the claimed invention is to solve these shortcomings of the closest analogue.

Технический результат заключается в снижении уровня фазовых шумов и побочных спектральных составляющих выходного колебания синтезатора.The technical result is to reduce the level of phase noise and side spectral components of the output oscillation of the synthesizer.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в гибридном многокольцевом синтезаторе частот, содержащем генератор колебаний опорной частоты, частотно-фазовый детектор, кольцевой фильтр нижних частот, генератор, управляемый напряжением, направленный ответвитель, делитель частоты, смеситель, умножитель частоты, цифровой вычислительный синтезатор и полосовой фильтр, дополнительно введены второй смеситель, второй полосовой фильтр, третий полосовой фильтр, второй делитель частоты, второе кольцо фазовой автоподстройки частоты и третий делитель частоты, при этом второй выход генератора опорной частоты подключен ко входу умножителя частоты, первый выход генератора опорной частоты подключен ко входу второго кольца фазовой автоподстройки частоты, делитель частоты имеет два выхода, где первый выход умножителя частоты подключен к первому входу второго смесителя, второй выход умножитель частоты подключен к входу цифрового вычислительного синтезатора, выход через полосовой фильтр подключен к второму входу второго смесителя, выход второго смесителя через второй полосовой фильтр подключен к второму входу первого смесителя, выход которого через первый делитель частоты подключен к второму входу частотно-фазового детектора, выход второго кольца фазовой автоподстройки частоты через третий делитель частоты подключен к первому входу частотно-фазового детектора, выход частотно-фазового детектора через последовательно включенные кольцевой фильтр нижних частот и генератор, управляемый напряжением, подключен к входу направленного ответвителя, второй выход направленного ответвителя через последовательно включенные второй делитель частоты и третий полосовой фильтр подключен к первому входу первого смесителя, первый выход направленного ответвителя является выходом предлагаемого гибридного многокольцевого синтезатора.The essence of the claimed invention lies in the fact that in a hybrid multi-ring frequency synthesizer containing a reference frequency oscillator, a frequency-phase detector, an annular low-pass filter, a voltage-controlled oscillator, a directional coupler, a frequency divider, a mixer, a frequency multiplier, a digital computational synthesizer and band-pass filter, a second mixer, a second band-pass filter, a third band-pass filter, a second frequency divider, a second phase-locked loop and a third frequency divider are additionally introduced, while the second output of the reference frequency generator is connected to the input of the frequency multiplier, the first output of the reference frequency generator is connected to the input of the second phase-locked loop, the frequency divider has two outputs, where the first output of the frequency multiplier is connected to the first input of the second mixer, the second output of the frequency multiplier is connected to the input of a digital computational synthesizer, the output is connected through a bandpass filter to the second input of the second mixer, the output of the second mixer through the second band-pass filter is connected to the second input of the first mixer, the output of which is connected through the first frequency divider to the second input of the frequency-phase detector, the output of the second phase-locked loop through the third frequency divider is connected to the first frequency input -phase detector, the output of the frequency-phase detector through a series-connected low-pass ring filter and a voltage-controlled generator is connected to the input of a directional coupler, the second output of the directional coupler through a second frequency divider and a third band-pass filter connected in series is connected to the first input of the first mixer, the first the output of the directional coupler is the output of the proposed hybrid multi-ring synthesizer.

Заявленное изобретение поясняется на графических материалах, где The claimed invention is illustrated on graphic materials, where

На фиг.1 - предшествующий уровень техникиFigure 1 - prior art

На фиг.2 - приведена структурная схема предлагаемого гибридного многокольцевого синтезатора, где:Figure 2 shows a block diagram of the proposed hybrid multi-ring synthesizer, where:

1 - генератор колебаний опорной частоты (ГКОЧ), 3 - частотно-фазовый детектор (ЧФД), 4 - кольцевой фильтр нижних частот (ФНЧ), 5 - генератор, управляемый напряжением (ГУН), 6 - направленный ответвитель (НО), 7 - первый делитель частоты (ДЧ1), 8 - первый смеситель (СМ1), 9 - умножитель частоты (УЧ), 10 - цифровой вычислительный синтезатор (ЦВС), 11 - первый полосовой фильтр (ПФ1), 12 - второй смеситель (СМ2), 13 - второй полосовой фильтр (ПФ2), 14 - третий полосовой фильтр (ПФ3), 15 - второй делитель частоты (ДЧ2) 16 - второе кольцо фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ2), 17 - третий делитель частоты (ДЧ3).1 - reference frequency oscillator (GKOCH), 3 - frequency-phase detector (FPD), 4 - ring low-pass filter (LPF), 5 - voltage controlled oscillator (VCO), 6 - directional coupler (NO), 7 - first frequency divider (DF1), 8 - first mixer (SM1), 9 - frequency multiplier (MF), 10 - digital computational synthesizer (DCS), 11 - first band pass filter (PF1), 12 - second mixer (SM2), 13 - second bandpass filter (PF2), 14 - third bandpass filter (PF3), 15 - second frequency divider (DF2) 16 - second phase locked loop (PLL2), 17 - third frequency divider (DF3).

На фиг.3 - фазовые шумы цифрового вычислительного синтезатора на частоте fЦВС Figure 3 - phase noise of a digital computational synthesizer at a frequency f DDS

На фиг.4 - спектр колебания на первом входе СМ1 поз.8 на фиг.2Figure 4 - spectrum of fluctuations at the first input SM1 pos.8 in figure 2

На фиг.5 - спектр колебания на первом входе смесителя предшествующего уровня техникиFigure 5 - spectrum of fluctuations at the first input of the mixer of the prior art

Предлагаемый гибридный многокольцевой синтезатор содержит ГКОЧ 1, имеющий два выхода, первый выход ГКОЧ соединен с входом ФАПЧ2 16, второй выход ГКОЧ 1 соединен с входом УЧ 9, выход ФАПЧ2 16 соединен с первым входом ДЧ3 17, выход ДЧ3 17 соединен с первым входом ЧФД 3, выход ЧФД 3 через последовательно подключенные ФНЧ 4, ГУН 5, соединен с НО 6, первый выход НО 6 является выходом гибридного многокольцевого синтезатора, второй выход НО 6 через ДЧ2 15 и ПФ3 14 подключен к первому входу СМ1 8, выход СМ1 8 через ДЧ1 7 подключен ко второму входу ЧФД 3, При этом первый выход УЧ 9 подключен к первому входу СМ2 12, второй выход УЧ9 подключен к входу ЦВС 10, выход ЦВС 10 подключен через ПФ1 11 ко второму входу СМ2 12, а выход СМ2 12 подключен через ПФ2 13 ко второму входу СМ1 8.The proposed hybrid multi-ring synthesizer contains GOFC 1, which has two outputs, the first output of GOFC 1 is connected to the input of PLL2 16, the second output of GOFC 1 is connected to the input of FA 9, the output of PLL2 16 is connected to the first input of DC3 17, the output of DC3 17 is connected to the first input of FFD 3 , the output of PFD 3 through serially connected low-pass filter 4, VCO 5, is connected to NO 6, the first output of NO 6 is the output of a hybrid multi-ring synthesizer, the second output of NO 6 through DC2 15 and PF3 14 is connected to the first input of CM1 8, the output of CM1 8 through DC1 7 is connected to the second input of PFD 3, while the first output of UCH 9 is connected to the first input of CM2 12, the second output of UCH9 is connected to the input of TsVS 10, the output of TsVS 10 is connected through PF1 11 to the second input of CM2 12, and the output of CM2 12 is connected through PF2 13 to the second input CM1 8.

Частота выходных колебаний гибридного многокольцевого синтезатора, снимаемых с выхода ответвителя 6, определяется по формулеThe frequency of the output oscillations of the hybrid multi-ring synthesizer, taken from the output of the coupler 6, is determined by the formula

Fсч = fог· Nдч2· Nдч3· [K1· fсм1/ Nдч3 ± KФАПЧ1 R)], (1)F mid = f og N dch2 N dch3 [K 1 f cm1 / N dch3 ± K PLL1 R)], (1)

fсм1 = K1 (1±1/KЦВС). f cm1 \u003d K 1 (1 ± 1 / K CWS ).

Здесь fог - частота выходного колебания ГКОЧ 1, Nдч2 - коэффициент деления ДЧ1 7, Nдч3 - коэффициент деления ДЧ2 15, K1 - коэффициент умножения УЧ 9, KЦВС - отношение выходной частоты УЧ 9 к выходной частоте ЦВС 10, KФАПЧ1 - коэффициент умножения частоты ФАПЧ2 16, R - коэффициент деления частоты ДЧ3 17.Here f og is the frequency of the output oscillations of the GKOCH 1, N dch2 is the division factor of the DF1 7, N dch3 is the division factor of the DF2 15, K 1 is the multiplication factor of the UCH 9, K CVS is the ratio of the output frequency of the UCH 9 to the output frequency of the CVS 10, K PLL1 - frequency multiplication factor PLL2 16, R - frequency division factor DC3 17.

Максимальное и минимальное значения выходной частоты гибридного многокольцевого синтезатора можно рассчитать по формулам:The maximum and minimum values of the output frequency of the hybrid multi-ring synthesizer can be calculated by the formulas:

Fсч.макс = (Fчфд2.макс + K1 (1±1/KЦВС) / Nдч3) Nдч2 Nдч3.F sch.max \u003d (F chfd2.max + K 1 (1 ± 1 / K CVS ) / N dch3 ) N dch2 N dch3 .

Fсч.мин = (fопорн.мин + K1· (1±1/KЦВС) / Nдч3) Nдч2 Nдч3. (2)F sch.min \u003d (f reference min + K 1 (1 ± 1 / K CVS ) / N dch3 ) N dch2 N dch3 . (2)

Здесь Fчфд2.макс - максимальная допустимая частота работы ЧФД 3, fопорн.мин - минимальная частота работы ЧФД 3, определяемая параметрами ФНЧ 4. Наличие слагаемых (±1/KЦВС) в формулах (2) позволяет получить непрерывный ряд значений Fсч.макс и Fсч.мин, если задавать значения KЦВС>K1/0,45.Here F chfd2.max is the maximum allowable frequency of operation of the PFD 3, f ref.min is the minimum frequency of the operation of the PFD 3, determined by the parameters of the LPF 4. The presence of terms (±1 / K CVS ) in formulas (2) allows you to obtain a continuous series of values F s .max and F sch.min if you set the values of K CVS >K 1 /0.45.

Снижение уровня фазовых шумов выходного колебания гибридного многокольцевого синтезатора достигается за счет работы ЦВС 10 в первой зоне Найквиста. Действительно, рассмотрим конкретный вариант гибридного многокольцевого синтезатора, в котором в качестве ЦВС 10 используется микросхема 1508ПЛ8Т и установлены следующие значения параметров: fог=120 МГц, K1=7, KЦВС =21. В этом случае тактовая частота ЦВС 10 составит fТ = fог· Nдч2 = 840 МГц, выходная частота ЦВС 10 будет равна fЦВС1 = fТ/ KЦВС = 40 МГц. Примем fсм1 = K1· (1-1/KЦВС) = 800 МГц. Фазовые шумы ЦВС 10 на частоте fЦВС показаны на фиг. 3, кривая 1. Если ЦВС 10 будет работать во второй зоне Найквиста, при выходной частоте fЦВС2 = fсм1 = 840 МГц, его фазовые шумы возрастут, как это показано на фиг. 3, кривая 2. Поскольку мощность фазовых шумов, вносимых ЦВС 10, в полосе пропускания ФНЧ 4 пересчитывается к выходу синтезатора пропорционально квадрату значения Nдч2, использование предлагаемого устройства, имеющего более низкий уровень фазовых шумов ЦВС 10, действительно позволяет снизить уровень фазовых шумов на выходе гибридного многокольцевого синтезатора. Reducing the level of phase noise of the output oscillation of the hybrid multi-ring synthesizer is achieved through the operation of the DDS 10 in the first Nyquist zone. Indeed, consider a specific version of the hybrid multi-ring synthesizer, in which the 1508PL8T microcircuit is used as the CVS 10 and the following parameter values are set: f og =120 MHz, K 1 =7, K CVS =21. In this case, the clock frequency of the DSC 10 will be f T = f og · N dch2 = 840 MHz, the output frequency of the DSC 10 will be equal to f CVS1 = f T / K DSC = 40 MHz. Let's take f cm1 \u003d K 1 (1-1 / K CVS ) \u003d 800 MHz. The phase noise of the DDS 10 at frequency f DDS is shown in FIG. 3, curve 1. If the DDS 10 operates in the second Nyquist zone, with an output frequency f DDS2 = f cm1 = 840 MHz, its phase noise will increase, as shown in FIG. 3, curve 2. Since the power of the phase noises introduced by the DDS 10 in the passband of the LPF 4 is recalculated to the output of the synthesizer in proportion to the square of the value of N dch2 , the use of the proposed device, which has a lower level of phase noises of the DDS 10, really makes it possible to reduce the phase noise level at the output hybrid multi-ring synthesizer.

Работа ЦВС 10 в первой зоне Найквиста позволяет снизить уровень побочных спектральных составляющих в спектре выходного колебания. На фиг. 4 показан спектр колебания на выходе СМ2 12 (фиг. 2) при формировании выходного колебания ЦВС с частотой 168,5 МГц в первой зоне Найквиста, с тактовой (входной) частотой 840 МГц. Уровень побочных спектральных составляющих составляет минус 76,862 дБ и минус 79,089 дБ относительно уровня выходного колебания. На фиг.5 показан спектр колебания на первом входе смесителя 8 (фиг.1) при формировании выходного колебания ЦВС 10 во второй зоне Найквиста с частотой 671,5 МГц. Уровень побочных спектральных составляющих составляет минус 69,645 дБ и минус 75,92 дБ относительно уровня выходного колебания. Таким образом, уровень побочных спектральных составляющих оказывается сниженным на 3 - 6 дБ. The operation of the CVS 10 in the first Nyquist zone makes it possible to reduce the level of side spectral components in the spectrum of the output oscillation. In FIG. Figure 4 shows the oscillation spectrum at the output of CM2 12 (Fig. 2) during the formation of the output oscillation of the DDS with a frequency of 168.5 MHz in the first Nyquist zone, with a clock (input) frequency of 840 MHz. The level of spurious spectral components is minus 76.862 dB and minus 79.089 dB relative to the level of the output waveform. Figure 5 shows the spectrum of fluctuations at the first input of the mixer 8 (figure 1) during the formation of the output oscillations of the TsVS 10 in the second Nyquist zone with a frequency of 671.5 MHz. The level of side spectral components is minus 69.645 dB and minus 75.92 dB relative to the level of the output waveform. Thus, the level of side spectral components is reduced by 3 - 6 dB.

Дополнительное снижение уровня фазовых шумов и регулярных составляющих в выходном колебании гибридного многокольцевого синтезатора достигается за счет фильтрующих свойств второго кольца фазовой автоподстройки частоты, и устранения проникновения комбинационных составляющих, возникающих в СМ1 8 и проникающих через НО 6 на выход гибридного многокольцевого синтезатора, за счет использования ПФ3 14. настроенного на частоту выходного колебания ДЧ2 15, которая в k2 раз (где k2 - коэффициент деления ДЧ2 15), меньше чем частота выходного колебания гибридного многокольцевого синтезатора. An additional reduction in the level of phase noise and regular components in the output oscillation of the hybrid multi-ring synthesizer is achieved due to the filtering properties of the second phase-locked loop, and the elimination of the penetration of combination components that occur in SM1 8 and penetrate through NO 6 to the output of the hybrid multi-ring synthesizer, due to the use of PF3 14. tuned to the frequency of the output oscillation DCH2 15, which is k 2 times (where k 2 is the division factor of DCH2 15), less than the frequency of the output oscillation of the hybrid multi-ring synthesizer.

Claims (1)

Гибридный многокольцевой синтезатор частот, содержащий генератор колебаний опорной частоты, частотно-фазовый детектор, кольцевой фильтр нижних частот, генератор, управляемый напряжением, направленный ответвитель, делитель частоты, смеситель, умножитель частоты, цифровой вычислительный синтезатор и полосовой фильтр, отличающийся тем, что дополнительно введены второй смеситель, второй полосовой фильтр, третий полосовой фильтр, второй делитель частоты, второе кольцо фазовой автоподстройки частоты и третий делитель частоты, при этом первый выход генератора опорной частоты подключен к входу второго кольца фазовой автоподстройки частоты, второй выход генератора опорной частоты подключен к входу умножителя частоты, умножитель частоты имеет два выхода, где первый выход умножителя частоты подключен к первому входу второго смесителя, второй выход умножителя частоты подключен к входу цифрового вычислительного синтезатора, выход которого через первый полосовой фильтр подключен к второму входу второго смесителя, выход второго смесителя через второй полосовой фильтр подключен к второму входу первого смесителя, выход которого через делитель частоты подключен к второму входу частотно-фазового детектора, выход второго кольца фазовой автоподстройки частоты через третий делитель частоты подключен к первому входу частотно-фазового детектора, выход частотно-фазового детектора через последовательно включенные кольцевой фильтр нижних частот и генератор, управляемый напряжением, подключен к входу направленного ответвителя, второй выход направленного ответвителя через последовательно включенные второй делитель частоты и третий полосовой фильтр подключен к первому входу первого смесителя, первый выход направленного ответвителя является выходом предлагаемого гибридного многокольцевого синтезатора.Hybrid multi-ring frequency synthesizer containing a reference frequency oscillator, a frequency-phase detector, an annular low-pass filter, a voltage-controlled oscillator, a directional coupler, a frequency divider, a mixer, a frequency multiplier, a digital computational synthesizer and a bandpass filter, characterized in that additionally introduced a second mixer, a second bandpass filter, a third bandpass filter, a second frequency divider, a second phase-locked loop, and a third frequency divider, wherein the first output of the reference frequency generator is connected to the input of the second phase-locked loop, the second output of the reference frequency generator is connected to the input of the multiplier frequency, the frequency multiplier has two outputs, where the first output of the frequency multiplier is connected to the first input of the second mixer, the second output of the frequency multiplier is connected to the input of a digital computational synthesizer, the output of which is connected through the first bandpass filter to the second input of the second th mixer, the output of the second mixer through the second band-pass filter is connected to the second input of the first mixer, the output of which is connected through a frequency divider to the second input of the frequency-phase detector, the output of the second phase-locked loop through the third frequency divider is connected to the first input of the frequency-phase detector, the output of the frequency-phase detector through a series-connected low-pass ring filter and a voltage-controlled generator is connected to the input of the directional coupler, the second output of the directional coupler is connected to the first input of the first mixer through the second frequency divider and the third bandpass filter connected in series, the first output of the directional coupler is output of the proposed hybrid multi-ring synthesizer.
RU2021133130A 2021-11-15 Hybrid multi-ring frequency synthesizer RU2774401C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2774401C1 true RU2774401C1 (en) 2022-06-21

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU226574U1 (en) * 2024-03-23 2024-06-11 Кирилл Александрович Якименко HYBRID FREQUENCY SYNTHESIS BASED ON A HIGH-SPEED DIGITAL TO ANALOG CONVERTER AND A QUADRATURE MODULATOR

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6483388B2 (en) * 2000-06-21 2002-11-19 Research In Motion Limited Direct digital frequency synthesizer and a hybrid frequency synthesizer combining a direct digital frequency synthesizer and a phase locked loop
US7250823B2 (en) * 2005-05-25 2007-07-31 Harris Corporation Direct digital synthesis (DDS) phase locked loop (PLL) frequency synthesizer and associated methods
CN101931404A (en) * 2010-06-21 2010-12-29 胡伟东 Phase lock technique-based microwave carbon testing frequency synthesizer
RU114245U1 (en) * 2011-06-15 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" MICROWAVE FREQUENCY SYNTHESIS
CN103684444A (en) * 2012-09-11 2014-03-26 成都锐成芯微科技有限责任公司 Frequency synthesizer supporting ultra-low input clock frequency
RU172814U1 (en) * 2017-04-24 2017-07-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) HYBRID FREQUENCY SYNTHESIS WITH IMPROVED SPECTRAL CHARACTERISTICS
RU185004U1 (en) * 2018-07-04 2018-11-16 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" High Frequency Purity Hybrid Frequency Synthesizer
RU195894U1 (en) * 2019-10-31 2020-02-07 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Frequency synthesizer

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6483388B2 (en) * 2000-06-21 2002-11-19 Research In Motion Limited Direct digital frequency synthesizer and a hybrid frequency synthesizer combining a direct digital frequency synthesizer and a phase locked loop
US7250823B2 (en) * 2005-05-25 2007-07-31 Harris Corporation Direct digital synthesis (DDS) phase locked loop (PLL) frequency synthesizer and associated methods
CN101931404A (en) * 2010-06-21 2010-12-29 胡伟东 Phase lock technique-based microwave carbon testing frequency synthesizer
RU114245U1 (en) * 2011-06-15 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" MICROWAVE FREQUENCY SYNTHESIS
CN103684444A (en) * 2012-09-11 2014-03-26 成都锐成芯微科技有限责任公司 Frequency synthesizer supporting ultra-low input clock frequency
RU172814U1 (en) * 2017-04-24 2017-07-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) HYBRID FREQUENCY SYNTHESIS WITH IMPROVED SPECTRAL CHARACTERISTICS
RU185004U1 (en) * 2018-07-04 2018-11-16 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" High Frequency Purity Hybrid Frequency Synthesizer
RU195894U1 (en) * 2019-10-31 2020-02-07 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Frequency synthesizer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
РОМАШОВ В.В., РОМАШОВА Л.В., ХРАМОВ К.К., ЯКИМЕНКО К.А., ДОКТОРОВ А.Н., ОВЧИННИКОВ Р.В. Снижение уровня фазовых шумов гетеродинов современных анализаторов спектра при применении образов основной частоты цифровых вычислительных синтезаторов // Измерительная техника. 2018. N 5. С.65-68. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU226574U1 (en) * 2024-03-23 2024-06-11 Кирилл Александрович Якименко HYBRID FREQUENCY SYNTHESIS BASED ON A HIGH-SPEED DIGITAL TO ANALOG CONVERTER AND A QUADRATURE MODULATOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105187059B (en) A kind of broadband Low phase noise local frequency combiner circuit and method
US7701299B2 (en) Low phase noise PLL synthesizer
US9225508B1 (en) Low-noise flexible frequency clock generation from two fixed-frequency references
US7250823B2 (en) Direct digital synthesis (DDS) phase locked loop (PLL) frequency synthesizer and associated methods
US9793904B1 (en) System and method of noise correcting PLL frequency synthesizers
JPH04507183A (en) Composition of fractions N/M
US8682273B2 (en) RF digital spur reduction
JP4903969B2 (en) Rotational frequency synthesizer
US9628066B1 (en) Fast switching, low phase noise frequency synthesizer
US8803574B2 (en) Generating a tuned frequency output from a signal generator
US7411461B2 (en) Frequency and/or phase lock loops with beat frequency estimation
US6262609B1 (en) Closed-loop voltage-to-frequency converter
JPH0946225A (en) Microwave/mullimeter wave band phase locked loop oscillation circuit
RU2774401C1 (en) Hybrid multi-ring frequency synthesizer
US7023948B2 (en) Frequency converter arrangement
CN115347868B (en) Signal generating apparatus and signal generating method for generating low phase noise signal
KR101959789B1 (en) Frequency synthesizer
US6806746B1 (en) Direct frequency synthesizer for offset loop synthesizer
JP2013131985A (en) Signal generation apparatus and signal generation method
RU111946U1 (en) FREQUENCY SYNTHESIS
WO2003052936A1 (en) Improvements relating to frequency synthesis
Romashov et al. Wideband high-speed DAC-based frequency synthesizer
RU185004U1 (en) High Frequency Purity Hybrid Frequency Synthesizer
JP3792955B2 (en) Frequency synthesizer and device
Heuermann Phase-Locked Loops and Synthesis Generators