RU49397U1

RU49397U1 - TWO MODE QUARTZ GENERATOR

Info

Publication number: RU49397U1
Application number: RU2005113879/22U
Authority: RU
Inventors: И.В. Хоменко; С.А. Завьялов
Priority date: 2005-05-05
Filing date: 2005-05-05
Publication date: 2005-11-10

Abstract

Использование: в опорных генераторах в качестве источника высокостабильных колебаний и датчика температуры пьезопластины кварцевого резонатора (КР). Сущность изобретения: схема генератора представляет собой двухчастотный двухмодовый кварцевый генератор (КГ), имеющий улучшенный спектр выходного напряжения, построенный на основе двухчастотной модифицированной схемы генератора Колпитца, используемой в режиме одномодового возбуждения и одновременно в качестве частотно-зависимого фазовращателя для сигнала поступающего из цепи фазовой автоподстройки частоты. При этом решается проблема получения спектрально чистого опорного колебания на выходе КГ с частотой моды С и получения информации о температуре пьезопластины двухмодового КР в виде частоты, равной разности частот мод В и С того же КР, в широком диапазоне рабочих температур. Эффект основан на извлечении информации из КГ о температуре КР в виде разности фаз между внешним модулирующим колебанием и откликом на него двухмодового КГ, работающего в одночастотном режиме, и преобразовании этой информации в петле фазовой автоподстройки частоты в частоту генератора, управляемого напряжением (ГУН). Фазовый принцип управления частотой внешнего модулирующего ГУН, вследствие его потенциально большей помехоустойчивости по сравнению с амплитудными принципами регулирования уровня возбуждаемых мод, дает возможность уменьшить амплитуду внешнего модулирующего воздействия на двухмодовый автогенератор, устойчиво работающий в одночастотном режиме, и тем самым повысить спектральную чистоту опорного колебания моды С на выходе КГ, а с выхода ГУН, не включенного в автогенераторную часть двухмодового КГ, получить сигнал, несущий информацию о температуре двухмодового КР. При этом уровень опорного колебания моды С в спектре выходного сигнала КГ на 65 дБ и более превышает уровень полезного колебания с частотой равной разности частот мод В и С, так и уровни их комбинационных составляющих.Usage: in the reference generators as a source of highly stable oscillations and a temperature sensor of the piezoelectric plate of a quartz resonator (CR). The inventive circuit is a two-frequency two-mode quartz crystal oscillator (KG) having an improved output voltage spectrum, based on a two-frequency modified Kolpitts oscillator circuit used in single-mode excitation mode and simultaneously as a frequency-dependent phase shifter for a signal coming from a phase-locked loop frequency. In this case, the problem of obtaining a spectrally pure reference oscillation at the QG output with mode frequency C and obtaining information on the piezoelectric plate temperature of a two-mode Raman in the form of a frequency equal to the frequency difference between modes B and C of the same Raman in a wide range of operating temperatures is solved. The effect is based on extracting information from the CG about the Raman temperature in the form of a phase difference between the external modulating oscillation and the response of a two-mode CG operating in the single-frequency mode, and converting this information in the phase-locked loop to the frequency of the voltage-controlled oscillator (VCO). The phase principle of controlling the frequency of an external modulating VCO, due to its potentially greater noise immunity compared to the amplitude principles of controlling the level of excited modes, makes it possible to reduce the amplitude of the external modulating effect on a two-mode oscillator stably operating in a single-frequency mode, and thereby increase the spectral purity of the reference vibration of mode C at the output of the CG, and from the output of the VCO, not included in the self-generating part of the two-mode CG, to receive a signal that carries information about temperature of two-mode Raman. In this case, the level of the reference vibration of mode C in the spectrum of the output signal of the CG is 65 dB or more higher than the level of the useful vibration with a frequency equal to the difference in frequencies of modes B and C, as well as the levels of their combination components.

Description

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в составе генераторов опорных частот в качестве источника высокостабильных колебаний и датчика температуры пластины кварцевого резонатора (КР).The utility model relates to radio engineering and can be used as a part of reference frequency generators as a source of highly stable oscillations and a temperature sensor of a plate of a quartz resonator (CR).

Одной из основных проблем стабилизации частоты является точное измерение температуры пьезопластины КР. Использование внешнего термодатчика приводит к возникновению статической и динамической ошибок измерения температуры из-за пространственного разделения объема пьезопластины КР и собственно термодатчика. Эффективным методом повышения точности измерения температуры пьезопластины является использование двухчастотного двухмодового возбуждения КР двухповоротных срезов ТД (SC), ИТ. При этом колебания моды С используются как источник опорной частоты, а моды В - в качестве стабильного во времени температурного датчика с температурным коэффициентом частоты - (-150...-200) Гц/°С. Двухчастотные двухмодовые кварцевые генераторы (КГ) являются основой для построения прецизионных термостатированных и термокомпенсированных опорных генераторов, способных обеспечить относительную температурную стабильность до ±5·10^-8 и выше в широком диапазоне температур.One of the main problems of frequency stabilization is the accurate measurement of the temperature of the piezoelectric plate of the Kyrgyz Republic. Using an external temperature sensor leads to the appearance of static and dynamic errors in temperature measurement due to the spatial separation of the volume of the piezoelectric plate of the Kyrgyz Republic and the actual temperature sensor. An effective method of increasing the accuracy of measuring the temperature of a piezoelectric plate is to use two-frequency two-mode excitation of Raman scattering of two-turn sections TD (SC), IT. In this case, mode C vibrations are used as a reference frequency source, and mode B is used as a temperature-stable temperature sensor with a temperature frequency coefficient of (-150 ...- 200) Hz / ° C. Two-frequency two-mode quartz oscillators (KG) are the basis for the construction of precision thermostated and thermally compensated reference generators capable of providing relative temperature stability up to ± 5 · 10 ^-8 and higher in a wide temperature range.

Возбуждение одновременно двух мод, особенно в автогенераторах с общей активной частью и общей нелинейностью для обоих типов колебаний, по сравнению с одномодовым режимом накладывает жесткие требования к схеме КГ, как с точки зрения устойчивости двухчастотного режима, так и обеспечения заданной спектральной чистоты выходного опорного сигнала моды С автогенератора при целом наборе дестабилизирующих факторов: широком интервале температур, изменения соотношения динамических сопротивлений мод КР за счет неизохронности КР, вследствие явления «перекачки» энергии с одной моды на другую, изменения отрицательного входного сопротивления активной части КГ при режимной нестабильности. Следует отметить, что в сравнении с одномодовым режимом работы автогенератора, требования к режиму двухмодового возбуждения КР в тех же условиях всегда жестче и трудновыполнимее.The excitation of two modes simultaneously, especially in self-oscillators with a common active part and a common nonlinearity for both types of oscillations, in comparison with the single-mode regime imposes stringent requirements on the QG scheme, both in terms of the stability of the two-frequency regime and ensuring the specified spectral purity of the mode output signal From a self-oscillator with a whole set of destabilizing factors: a wide temperature range, changes in the ratio of the dynamic resistance of the Raman modes due to the non-isochronous Raman, due to the phenomenon of "pumping" of energy from one mode to another, changes in the negative input resistance of the active part of the CG during regime instability. It should be noted that, in comparison with the single-mode operation mode of the oscillator, the requirements for the dual-mode excitation mode of the oscillator under the same conditions are always more stringent and more difficult to fulfill.

Известна схема двухчастотного КГ [1. Авторское свидетельство СССР №1573524 А1. Двухчастотный кварцевый генератор. / Багаев В.П., Завьялов С.А. - Опубл. в Бюл. №23 1990 (кл. Н 03 В 5/32, 1990, Омский политехнический институт, Багаев В.П., Завьялов С.А.)], содержащего в своем составе схему возбуждения, построенную на двух транзисторных усилителях, охваченную двумя ветвями обратной связи с помощью The known scheme of a dual-frequency KG [1. USSR copyright certificate No. 1573524 A1. Dual frequency quartz oscillator. / Bagaev V.P., Zavyalov S.A. - Publ. in bull. No. 23 1990 (class N 03 V 5/32, 1990, Omsk Polytechnic Institute, Bagaev VP, Zavyalov SA)], which contains an excitation circuit built on two transistor amplifiers, covered by two branches of the reverse communication using

конденсатора, RC-цепи и двойного Т-моста, с кварцевым резонатором, схему управления коэффициентом регенерации автогенератора, построенную на втором конденсаторе и варикапе, и последовательной цепи, цепи регулирования амплитуды колебания разностной частоты между основной и вспомогательной модами, построенной на детекторе, полосовом фильтре, усилителе, амплитудном детекторе и фильтре. Недостатком данного КГ является наличие в спектре выходного основного колебания комбинационных частот и частоты вспомогательной моды, подавленных относительно основной моды не более чем на 45... 58 дБ. Этот недостаток является следствием ограничения диапазона регулирования коэффициента регенерации областью удержания двухчастотного режима возбуждения и из-за недостаточной помехоустойчивости использованного в КГ амплитудного принципа регулирования соотношения уровня возбуждаемых мод.a capacitor, an RC circuit and a double T-bridge, with a quartz resonator, a control circuit for the regeneration coefficient of the oscillator built on the second capacitor and varicap, and a serial circuit, a circuit for regulating the amplitude of the difference in the frequency difference between the main and auxiliary modes, built on a detector, a bandpass filter , amplifier, amplitude detector and filter. The disadvantage of this CG is the presence in the spectrum of the output fundamental oscillation of the combination frequencies and the auxiliary mode frequency, suppressed relative to the fundamental mode by no more than 45 ... 58 dB. This drawback is a consequence of the limitation of the range of regulation of the regeneration coefficient by the retention region of the two-frequency excitation mode and due to the insufficient noise immunity of the amplitude principle of regulation of the ratio of the level of the excited modes used in the QG.

Наиболее близкий к предлагаемой полезной модели по технической сущности, является двухмодовый кварцевый генератор [2. Патент №30476 от 27.06.03 «Двухмодовый кварцевый генератор», Завьялов С.А., Губарев А.А. - Бюл. №18 27.06.2003 (кл. H 03 В 5/32, 2003, Имя патентообладателя: Омский государственный технический университет, авторы: Завьялов С.А., Губарев А.А.)], с расширенной областью значений динамических сопротивлений КР по обеим модам колебаний, построенный как схема емкостной трехточки на основе генератора Колпитца, содержащий усилитель на транзисторе по схеме с общим коллектором, между общей шиной источника питания и эмиттером, а также между базой и эмиттером транзистора включены фазирующие конденсаторы, при этом между базой транзистора и общей шиной источника питания включен кварцевый резонатор, между эмиттером транзистора и общей шиной источника питания включена последовательная RC-цепь, между коллектором и эмиттером транзистора включен конденсатор, а между коллектором транзистора и положительной клеммой источника питания включен резистор.Closest to the proposed utility model in technical essence, is a two-mode crystal oscillator [2. Patent No. 30476 dated 06/27/03 “Two-mode quartz oscillator”, Zavyalov SA, Gubarev A.A. - Bull. No. 18 June 27, 2003 (class H 03 В 5/32, 2003, Name of patent holder: Omsk State Technical University, authors: Zavyalov SA, Gubarev AA)], with an extended range of values of dynamic resistance of the Kyrgyz Republic for both oscillation modes, constructed as a three-point capacitive circuit based on a Kolpitts generator, containing an amplifier on a transistor according to a common collector circuit, phasing capacitors are connected between the common bus of the power source and the emitter, and also between the base and emitter of the transistor, while between the base of the transistor and the common bus the sources and the power is turned on quartz resonator, between the emitter of the transistor and the power supply common bus is serially connected RC-circuit between the collector and emitter of transistor switched capacitor and the transistor between the collector and the positive terminal of the power source is turned on resistor.

Недостатком данного КГ является нестабильный спектр выходного сигнала КГ, зависящий от положения рабочей точки транзистора автогенератора. При изменении напряжения базового смещения транзистора, или изменении соотношения динамических сопротивлений потерь КР по обеим модам колебаний происходит изменение амплитудных соотношений спектральных составляющих мод С, В и их разностных компонент. Причем положение рабочей точки транзистора автогенератора определяет исходное превышение на выходе КГ амплитуды моды С над амплитудой моды В и их комбинационными составляющими, которое может меняться в широком диапазоне значений от (5...15) дБ до (45...55) дБ вплоть до исчезновения двухмодового режима. Зона существования двухмодового режима при изменении положения рабочей точки автогенератора The disadvantage of this KG is the unstable spectrum of the KG output signal, which depends on the position of the operating point of the oscillator transistor. With a change in the voltage of the base bias of the transistor, or a change in the ratio of the dynamic resistance of the losses of Raman scattering over both modes of oscillation, the amplitude ratios of the spectral components of the modes C, B and their difference components change. Moreover, the position of the operating point of the oscillator transistor determines the initial excess of the amplitude of mode C over the amplitude of mode B over the amplitude of mode B and their combination components, which can vary over a wide range of values from (5 ... 15) dB to (45 ... 55) dB up until the disappearance of the two-mode regime. Zone of existence of a two-mode regime when the position of the operating point of the oscillator changes

существенно уже, чем зона существования одномодового режима с выходным колебанием моды С. При увеличении напряжения базового смещения происходит уменьшение уровня моды В и комбинационных составляющих мод В и С и дальнейший переход автогенератора в устойчивый одномодовый режим с выходным колебанием моды С.significantly narrower than the zone of existence of the single-mode mode with the output oscillation of mode C. With an increase in the voltage of the basic bias, the level of mode B and the combination components of modes B and C decrease and the oscillator goes into a stable single-mode mode with the output oscillation of mode C.

Задачей полезной модели является повышение спектральной чистоты основного опорного колебания моды С на выходе двухмодового КГ с уровнем, значительно превышающем уровни колебаний моды В и всех комбинационных составляющих мод В и С, и получение сигнала, равного разности частот мод В и С двухмодового КР, несущего информацию о температуре пьезопластины, путем использования двухмодового КГ с расширенной областью значений динамических сопротивлений двухмодовых КР в режиме одночастотного возбуждения для колебаний моды С и одновременно в качестве частотно-зависимого фазовращателя внешнего модулирующего колебания, с частотой равной разности частот мод В и С двухмодового КР, поступающего от генератора, управляемого напряжением (ГУН), причем разность фаз между колебанием собственно ГУН и тем же колебанием ГУН, пропущенным через двухмодовый автогенератор, работающий с двухмодовым КР в одночастотном режиме, преобразуется далее в частоту ГУН, значение которой является информацией о температуре двухмодового КР.The objective of the utility model is to increase the spectral purity of the main reference vibration of mode C at the output of a two-mode QG with a level significantly higher than the vibration levels of mode B and all combination components of modes B and C, and to obtain a signal equal to the frequency difference between modes B and C of a two-mode Raman carrying information on the piezoelectric plate temperature by using a two-mode QG with an extended range of dynamic resistance values of two-mode Raman scattering in the single-frequency excitation mode for mode C oscillations and simultaneously in there is a frequency-dependent phase shifter of an external modulating oscillation, with a frequency equal to the frequency difference of modes B and C of a two-mode Raman coming from a voltage-controlled oscillator (VCO), and the phase difference between the oscillation of the VCO itself and the same VCO oscillation passed through a two-mode oscillator operating with a two-mode Raman in a single-frequency mode, it is further converted to the VCO frequency, the value of which is information about the temperature of a two-mode Raman.

Указанная задача достигается тем, что к двухмодовому КГ с расширенной областью значений динамических сопротивлений КР по обеим модам колебаний, содержащему усилитель-возбудитель на транзисторе по схеме с общим коллектором, между общей шиной источника питания и эмиттером, а также между базой и эмиттером транзистора включены фазирующие конденсаторы, при этом между базой транзистора и общей шиной источника питания включен кварцевый резонатор, а между эмиттером транзистора и общей шиной и сточника питания включена последовательная RC-цепь, между коллектором и эмиттером транзистора включен конденсатор, а между коллектором транзистора и положительной клеммой источника питания включен резистор, к точке соединения фазирующих конденсаторов подключаются последовательно соединенные полосовой фильтр (ПФ) с центральной частотой, равной разности частот мод В и С, и усилитель-ограничитель, выход которого соединен с первым входом импульсного частотно-фазового детектора (ИЧФД) цепи фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), ко второму входу которого подключен выход ГУН, управляющий вход которого через фильтр нижних частот (ФНЧ) соединен с выходом ИЧФД, кроме того, выход ГУН через взвешивающую, последовательную RC-цепь подключен обратно к точке соединения фазирующих конденсаторов.This problem is achieved by the fact that to a two-mode KG with an extended range of values of the dynamic resistance of the Raman transistor for both modes of oscillation, containing an exciter amplifier on a transistor according to a common collector circuit, between the common bus of the power source and the emitter, and also between the base and emitter of the transistor capacitors, while a quartz resonator is connected between the base of the transistor and the common bus of the power supply, and a serial RC circuit is connected between the emitter of the transistor and the common bus and power supply , a capacitor is connected between the collector and the emitter of the transistor, and a resistor is connected between the collector of the transistor and the positive terminal of the power supply, a series-pass bandpass filter (PF) with a center frequency equal to the frequency difference of modes B and C and a limiter amplifier are connected the output of which is connected to the first input of a pulse frequency-phase detector (ICPD) of a phase-locked loop (PLL), to the second input of which a VCO output is connected that controls the input d is through a low pass filter (LPF) connected to the output ICHFD furthermore VCO output through weighting, serial RC-circuit is connected back to the junction phasing capacitors.

На фиг.1 приведена схема предложенного двухмодового КГ. Двухмодовый КГ содержит усилитель на транзисторе по схеме с общим коллектором 1, между общей 3 Figure 1 shows a diagram of the proposed two-mode KG. Two-mode KG contains an amplifier on a transistor according to the scheme with a common collector 1, between the common 3

шиной источника питания и эмиттером, а также между базой и эмиттером транзистора включены фазирующие конденсаторы 2 и 3, а между базой транзистора и общей шиной источника питания включен КР 4. Между эмиттером и общей шиной включена последовательная RC цепь 5, между эмиттером и коллектором транзистора включен конденсатор 6, а в цепи коллектора - резистор 7. Точка соединения фазирующих конденсаторов 2 и 3 автогенератора 8, являющаяся выходом опорного колебания, подключена к последовательной цепи, состоящей из ПФ 9, усилителя-ограничителя 10, выход которого подключен к первому входу ИЧФД 11. Ко второму входу ИЧФД 11 подключен выход ГУН 12, управляющий вход которого через ФНЧ 13 подсоединен к выходу ИЧФД 11, кроме того, выход ГУН 12 через последовательную взвешивающую RC-цепь 14 подключен обратно к точке соединения фазирующих конденсаторов 2 и 3, причем выход ГУН 12 является выходом разностного колебания, несущего информацию о температуре пьезопластины.Phase capacitors 2 and 3 are connected between the power supply bus and the emitter, as well as between the base and emitter of the transistor, and an RC 4 is connected between the base of the transistor and the common power supply bus 4. A serial RC circuit 5 is connected between the emitter and the common bus, and between the emitter and the collector of the transistor capacitor 6, and in the collector circuit - resistor 7. The connection point of the phasing capacitors 2 and 3 of the oscillator 8, which is the output of the reference oscillation, is connected to a serial circuit consisting of PF 9, amplifier-limiter 10, the output to connected to the first input of the ICHFD 11. The output of the VCO 12 is connected to the second input of the ICHF 11, the control input of which is connected through the low-pass filter 13 to the output of the ICHP 11, in addition, the output of the VCO 12 is connected back to the connection point of the phasing capacitors via a serial RC weighing circuit 14 2 and 3, and the output of the VCO 12 is the output of a differential oscillation that carries information about the temperature of the piezoelectric plate.

Генератор работает следующим образом. В момент включения питания двухмодовый автогенератор 8 возбуждается в одночастотном режиме на частоте f_c моды С двухмодового КР 4, одновременно в ГУН 12 возникают колебания с частотой f'_B-C≈f_B-f_C, близкой по значению разности частот f_C основной моды С и f_B термочувствительной моды В двухмодового КР 4. С выхода ГУН 12 колебание, с частотой f'_B-C, через взвешивающую RC-цепь 14 поступает в точку соединения фазирующих конденсаторов 2 и 3 автогенератора 8. Процессы преобразования сигналов внутри схемы автогенератора 8 проиллюстрированы на фиг.2.The generator operates as follows. At the moment of power-up, a two-mode oscillator 8 is excited in a single-frequency mode at a frequency f _{c of} mode C of a two-mode КР 4, at the same time, oscillations with a frequency f ' _BC ≈ f _B -f _C occurring close to the frequency difference f _{C of the} main mode C and f _{B of the} temperature-sensitive mode B of the two-mode RC 4. From the output of the VCO 12, the oscillation, with a frequency f ' _BC , through the weighing RC-circuit 14 enters the connection point of the phasing capacitors 2 and 3 of the oscillator 8. The signal conversion processes inside the oscillator circuit 8 are illustrated in FIG. 2.

Под действием двух напряжений, внутреннего опорного колебания автогенератора частотой f_C и внешнего для автогенератора колебания частотой f'_B-C, поступающего через взвешивающую RC-цепь с меньшим уровнем чем f_C, на нелинейности активной части схемы автогенератора 8 происходит амплитудная модуляция колебания f_C внешней частотой f'_B-C с появлением боковых комбинационных составляющих, равных f_C±(f'_B-C). Комбинационная составляющая f'_B=f_C+(f'_B-C), со значением частоты достаточно близким к частоте моды В f_B двухчастотного КР 4, поступает далее на резонансную цепь, образованную двухмодовым КР 4 на частоте моды В и активной частью схемы автогенератора 8, проходя через которую получает фазовый сдвиг, пропорциональный отстройке частоты f_B от частоты f_B моды В двухмодового КР 4 в соответствии с фазовой характеристикой резонансной цепи. Колебание со сдвигом фазы f'_B(Δφ), в свою очередь, смешивается с опорной частотой f_C автогенератора, вызывая Under the action of two voltages, an internal reference oscillation of the oscillator with a frequency f _C and external oscillations for the oscillator with a frequency f ' _BC coming through a weighing RC circuit with a lower level than f _C , amplitude modulation of the oscillation f _{C with an} external frequency occurs on the nonlinearity of the active part of the oscillator circuit 8 f ' _BC with the appearance of lateral combination components equal to f _C ± (f' _BC ). The combinational component f ' _B = f _C + (f' _BC ), with the frequency value close enough to mode frequency B f _{B of the} two-frequency Raman 4, then goes to the resonant circuit formed by the two-mode Raman 4 at the frequency of mode B and the active part of the oscillator circuit 8 passing through which it receives a phase shift proportional to the detuning of the frequency f _B from the frequency f _{B of} mode B of the two-mode Raman 4 in accordance with the phase characteristic of the resonant circuit. The oscillation with a phase shift f ' _B (Δφ), in turn, is mixed with the reference frequency f _{C of the} oscillator, causing

появление в схеме нового комбинационного продукта f"_B-C(Δφ)=f'_B(Δφ)-f_C, большего по амплитуде, вследствие его взаимодействия с активной частью автогенератора 8, и отличающегося по фазе от входного модулирующего колебания f'_B-C. Причем фазовый сдвиг Δφ между колебанием с частотой f'_В-С и колебанием с частотой f"_B-C(Δφ), появляющимся на выходе автогенератора 8, пропорционален отстройке модулирующей частоты f'_B-C ГУН 12 от значения разностной частоты f_В-C=f_В-f_C двухмодового автогенератора 8, частоты, которая присутствовала бы в случае, если бы генератор работал в двухчастотном режиме. Таким образом, автогенератор 8, генерирующий в одночастотном режиме на моде С двухмодового КР 4, является одновременно частотно-зависимым фазовращателем внешнего модулирующего колебания, близкого, но пока не равного по частоте, колебанию разностной частоты f_B-C, несущего информацию о температуре двухмодового КР 4.the appearance in the circuit of a new combinational product f " _BC (Δφ) = f ' _B (Δφ) -f _C , larger in amplitude, due to its interaction with the active part of the oscillator 8, and which differs in phase from the input modulating oscillation f' _BC . Moreover, the phase shift Δφ between the oscillation with the frequency f _'B-C, and swings with the frequency f _"BC (Δφ), appearing at the output of oscillator 8 is proportional to the offset modulation frequency f' _BC VCO 12 by the values of the difference frequency f _B-C = f _B -f _C two-mode oscillator 8, a frequency which would be present if the generator would driver running in dual-frequency mode. Thus, the self-oscillator 8, which generates in a single-frequency mode on mode C of a two-mode Raman 4, is simultaneously a frequency-dependent phase shifter of an external modulating oscillation, close, but not yet equal in frequency, to the difference frequency difference f _BC , which carries information about the temperature of the two-mode Raman 4.

С выхода автогенератора 8 сигнал, получивший фазовый сдвиг f"_B-C(Δφ), отфильтрованный полосовым фильтром 9 с центральной частотой f_B-C от сигналов с частотами f_C, f_C±(f'_B-C) поступает на вход усилителя ограничителя 10, где происходит его усиление и подавление паразитной амплитудной модуляции за счет эффекта ограничения амплитуды, после чего ограниченный по уровню сигнал f"_В-С(Δφ) подается в петлю ФАПЧ на первый вход ИЧФД 11, на второй вход которого поступает колебание f'_В-С с ГУН 12. С выхода ИЧФД 11 напряжение, пропорциональное разности фаз Δφ модулирующего колебания f'_В-С ГУН 12 и отклика на него автогенератора f"_В-С(Δφ), через ФНЧ 13 поступает на управляющий вход ГУН 12. Тип ИЧФД 11 и характеристика управления ГУН 12 в петле ФАПЧ подобраны так, что под действием управляющего напряжения, поступающего с выхода ИЧФД 11 на ГУН 12 уменьшается разность фаз между f'_B-C и f"_B-C(Δφ). И тем самым значение частоты комбинационной составляющей f'_B=f_С+(f'_В-С), внутри схемы автогенератора 8, стремится стать равным значению резонансной частоты f_B моды В двухмодового КР 4. При достижении частоты комбинационной составляющей f'_B=f_C+(f'_B-C) значения f_B, изменение фазы f'_B-C прекращается и в петле ФАПЧ происходит захват и дальнейшее с высокой точностью удержание модулирующей частоты ГУН 12 на частоте, равной разностной частоте f_В-C=f_В-f_C двухмодового автогенератора 8. При изменении температуры в соответствии с температурно-частотной характеристикой двухмодового КР 4 происходит изменение резонансной частоты f_B моды В двухмодового КР 4, фаза отклика с частотой From the output of the oscillator 8, a signal that has received a phase shift f _{BC BC} (Δφ) filtered by a band-pass filter 9 with a central frequency f _BC from signals with frequencies f _C , f _C ± (f ' _BC ) is fed to the input of the amplifier of the limiter 10, where it occurs amplification and suppression of parasitic amplitude modulation due to the effect of amplitude limiting, after which the signal f " _B-C (Δφ) of a level-limited level is fed to the PLL to the first input of ICPD 11, to the second input of which the oscillation f ' _B-C from VCO 12 . From the output of ICHPD 11 voltage proportional to the phase difference Δφ modulator guide fluctuation f _'B-C of the VCO 12 and the response to it oscillator f _"B-C (Δφ), via the LPF 13 is supplied to the control input of the VCO 12. ICHFD type 11 and control characteristic of the VCO 12 in the PLL loop are selected so that under the action the control voltage supplied from the output of the ICHFD 11 to the VCO 12 decreases the phase difference between f ' _BC and f " _BC (Δφ). And thus, the value of the frequency of the Raman component f ' _B = f _C + (f' _B-C ), inside the oscillator circuit 8, tends to become equal to the value of the resonant frequency f _{B of} mode B of the two-mode Raman 4. When the frequency of the Raman component f ' _B = f _C + (f ' _BC ) the values of f _B , the phase change f' _BC stops and in the PLL loop there is a capture and further with high accuracy the modulating frequency of the VCO 12 is kept at a frequency equal to the difference frequency f _B-C = f _B -f _C two-mode oscillator 8. When the temperature changes in accordance with the temperature-frequency char a two-mode line providers KR 4 there is a change of resonance frequency f _B modes in two-mode KR 4, the phase response with frequency

разностного колебания на выходе автогенератора получает дополнительный набег, который компенсируется петлей ФАПЧ и, следовательно, происходит слежение ГУН 12 за частотой f_B моды В двухмодового КР 4. Электрическое колебание со значением частоты f_B-C с ГУН 12 несет информацию о температуре двухмодового КР 4 и подается на выход двухмодового КГ для дальнейшей обработки. Степень подавления комбинационных продуктов относительно полезного колебания моды С на выходе двухмодового КГ зависит от величины сопротивления во взвешивающей RC-цепи 14 и сквозного коэффициента усиления ПФ 9 с усилителем-ограничителем 10.the differential oscillation at the output of the oscillator receives an additional raid, which is compensated by the PLL loop and, therefore, the VCO 12 is monitored for the frequency f _{B of} mode B of the two-mode Raman 4. Electric oscillation with the frequency value f _BC from the VCO 12 carries information about the temperature of the two-mode Raman 4 and fed to the output of a two-mode KG for further processing. The degree of suppression of the combination products with respect to the useful vibration of mode C at the output of the two-mode KG depends on the resistance value in the weighing RC circuit 14 and the through gain of the PF 9 with the limiting amplifier 10.

В практических экспериментах превышение амплитуды моды С над амплитудой сигнала с частотой моды В и их комбинационными составляющими достигало (65...70) дБ.In practical experiments, the excess of the amplitude of mode C over the amplitude of the signal with frequency of mode B and their combination components reached (65 ... 70) dB.

Положительный эффект в предлагаемой полезной модели основан на замене амплитудного принципа регулирования соотношения уровней возбуждаемых мод [1] на фазовый принцип регулирования. Использование фазового принципа, вследствие его потенциально большей помехоустойчивости при работе с малыми сигналами по сравнению с амплитудным принципом регулирования, дает возможность уменьшить амплитуду внешнего модулирующего воздействия на двухмодовый автогенератор, работающий в одночастотном режиме, причем одномодовый режим автогенератора всегда более устойчив, по сравнению с двухмодовым режимом автогенератора, и тем самым повысить спектральную чистоту опорного колебания моды С на выходе генератора, а с выхода ГУН, не включенного в автогенераторную часть двухмодового КГ, получать сигнал, несущий информацию о температуре двухмодового КР.The positive effect in the proposed utility model is based on the replacement of the amplitude principle of regulating the ratio of the levels of the excited modes [1] by the phase principle of regulation. The use of the phase principle, due to its potentially greater noise immunity when working with small signals compared to the amplitude control principle, makes it possible to reduce the amplitude of the external modulating effect on a two-mode oscillator operating in a single-frequency mode, and the single-mode oscillator mode is always more stable compared to the two-mode mode self-oscillator, and thereby increase the spectral purity of the reference oscillations of mode C at the output of the generator, and from the output of the VCO, not including data to the self-generating part of the two-mode KG, to receive a signal that carries information about the temperature of the two-mode KG.

Claims

A two-mode quartz oscillator (KG) containing an exciter amplifier on a transistor according to a common collector circuit, phasing capacitors are connected between the common bus of the power source and the emitter, and also between the base and emitter of the transistor, and a quartz crystal is connected between the base of the transistor and the common bus of the power source a resonator, and a serial RC circuit is connected between the emitter of the transistor and the common bus of the power supply, a capacitor is connected between the collector and the emitter of the transistor, and between the collector of the transistor and the positive A resistor is included in the terminal of the power supply, characterized in that a circuit consisting of a band-pass filter with a central frequency equal to the frequency difference between modes B and C of a two-mode quartz resonator (KR) is connected to the connection point of the phasing capacitors of the oscillator, which is the output of the reference oscillation of mode C of a two-mode KG ), and a series-connected amplifier-limiter, the output of which is connected to the first input of a pulse frequency-phase detector (ICPD), to the second input of which a generator output is connected A voltage-controlled switch (VCO), the control input of which is connected through the low-pass filter (LPF) to the output of the ICPD, while the VCO output, which is the output of the temperature signal of the two-mode Raman with a frequency equal to the frequency difference between modes B and C of the two-mode Raman, is connected through a serial RC weighing circuit back to the connection point of the phasing capacitors of the oscillator.