RU92583U1 - CONTROLLED AUTOGENERATOR - Google Patents
CONTROLLED AUTOGENERATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU92583U1 RU92583U1 RU2009140714/22U RU2009140714U RU92583U1 RU 92583 U1 RU92583 U1 RU 92583U1 RU 2009140714/22 U RU2009140714/22 U RU 2009140714/22U RU 2009140714 U RU2009140714 U RU 2009140714U RU 92583 U1 RU92583 U1 RU 92583U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- capacitor
- resistor
- base
- collector
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
Управляемый автогенератор, содержащий первый, второй и третий транзисторы, эмиттеры которых объединены и через токозадающий элемент подключены к общей шине; первый, второй и третий резисторы, третий и четвертый конденсаторы, причем первый резистор включен между коллектором третьего транзистора и шиной питания, второй резистор включен между базой третьего транзистора и шиной питания, третий резистор включен между базой третьего транзистора и общей шиной, третий конденсатор соединяет коллектор третьего транзистора и выход устройства, четвертый конденсатор соединяет базу третьего транзистора и высокочастотный вход устройства, отличающийся тем, что введены четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый резисторы; последовательно соединенные пятый конденсатор, четвертьволновый отрезок длинной линии, шестой конденсатор и катод варикапа, анод которого подключен к общей шине; последовательно соединенные седьмой и восьмой конденсаторы, причем другой вывод восьмого конденсатора соединен с общей шиной, другой вывод седьмого конденсатора подключен к базе первого транзистора, а точка соединения седьмого и восьмого конденсаторов подключена к точке соединения пятого конденсатора и четвертьволнового отрезка длинной линии; четвертый резистор включен между шиной питания и базой первого транзистора, пятый резистор включен между базой первого транзистора и общей шиной, шестой резистор включен между коллектором первого транзистора и шиной питания, седьмой резистор включен между шиной питания и коллектором второго транзистора, восьмой резистор включен между шиной питания и базой второго транзистора, девятA controlled oscillator containing the first, second and third transistors, the emitters of which are combined and are connected to a common bus through a current-setting element; the first, second and third resistors, the third and fourth capacitors, the first resistor connected between the collector of the third transistor and the power rail, the second resistor connected between the base of the third transistor and the power bus, the third resistor connected between the base of the third transistor and the common bus, the third capacitor connects the collector the third transistor and the output of the device, the fourth capacitor connects the base of the third transistor and the high-frequency input of the device, characterized in that the fourth, fifth, sixth, seventh are introduced into eighth and ninth resistors; the fifth capacitor, the quarter-wave length of the long line, the sixth capacitor and the varicap cathode, the anode of which is connected to a common bus; the seventh and eighth capacitors are connected in series, and the other terminal of the eighth capacitor is connected to a common bus, the other terminal of the seventh capacitor is connected to the base of the first transistor, and the connection point of the seventh and eighth capacitors is connected to the connection point of the fifth capacitor and the quarter-wave length of the long line; the fourth resistor is connected between the power bus and the base of the first transistor, the fifth resistor is connected between the base of the first transistor and the common bus, the sixth resistor is connected between the collector of the first transistor and the power bus, the seventh resistor is connected between the power bus and the collector of the second transistor, the eighth resistor is connected between the power bus and the base of the second transistor, ninth
Description
Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в синтезаторах частот.The utility model relates to radio engineering and can be used in frequency synthesizers.
Известен генератор, управляемый напряжением (ГУН), построенный по схеме индуктивной трехточки на дифференциальном каскаде (см., например, авторское свидетельство СССР на изобретение №1192101, кл. Н03В 5/12 от 15.11.1985 г.). Этот ГУН обеспечивает широкий диапазон перестройки частоты и линейность характеристики перестройки.A known voltage-controlled generator (VCO), built according to the inductive three-point scheme on a differential cascade (see, for example, the USSR author's certificate for the invention No. 1192101, class Н03В 5/12 of 11/15/1985). This VCO provides a wide frequency tuning range and linear tuning characteristics.
Недостатки его состоят в том, что при работе в составе синтезатора частот с кольцом импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) имеет большой уровень шумов и дискретных побочных составляющих, слабые буферные свойства.Its disadvantages are that when working as part of a frequency synthesizer with a pulse-phase-locked loop (IFAP), it has a high level of noise and discrete side components, weak buffer properties.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является управляемый автогенератор (см. патент №86816 от 12 мая 2009 г.), который принят за прототип.The closest in technical essence to the proposed one is a controlled oscillator (see patent No. 86816 of May 12, 2009), which is taken as a prototype.
Принципиальная электрическая схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где введены следующие обозначения:Schematic diagram of the prototype device is shown in figure 1, where the following notation is introduced:
1, 2, 8 - первый, второй и третий транзисторы;1, 2, 8 - the first, second and third transistors;
3 - токозадающий элемент;3 - current-setting element;
4 и 5 - первая и вторая катушки индуктивности;4 and 5 - the first and second inductors;
6, 7, 12, 13 - первый, второй, третий и четвертый конденсаторы;6, 7, 12, 13 - the first, second, third and fourth capacitors;
9, 10 и 11 - первый, второй и третий резисторы.9, 10 and 11 - the first, second and third resistors.
Устройство-прототип содержит первый 1, второй 2 и третий 8 транзисторы, эмиттеры которых объединены и через токозадающий элемент 3 подключены к общей шине, причем базы первого 1 и второго 2 транзисторов являются соответственно первым и вторым входами управляющего напряжения; первую катушку индуктивности 4, начало которой подключено к коллектору первого транзистора 1, а конец подключен к шине питания, первый конденсатор 6, один вывод которого подключен к шине питания, второй конденсатор 7, один вывод которого подключен к коллектору первого транзистора 1; вторую катушку индуктивности 5, которая индуктивно связана с первой катушкой индуктивности 4, при этом начало второй катушки индуктивности 5 подключено к коллектору второго транзистора 2 и к другому выводу первого конденсатора 6, а конец второй катушки индуктивности подключен к коллектору первого транзистора 1, другой вывод второго конденсатора 7 подключен к эмиттерам первого 1, второго 2 и третьего 8 транзисторов; первый резистор 9, включенный между коллектором третьего транзистора 8 и шиной питания, второй резистор 10, включенный между шиной питания и базой третьего транзистора 8, третий резистор 11 включенный между базой третьего транзистора 8 и общей шиной, третий конденсатор 12, включенный между коллектором третьего транзистора 8 и выходом устройства, четвертый конденсатор 13, включенный между базой третьего транзистора 8 и высокочастотным (ВЧ) входом устройства.The prototype device contains the first 1, second 2 and third 8 transistors, the emitters of which are combined and connected through a pick-up element 3 to a common bus, the bases of the first 1 and second 2 transistors being the first and second inputs of the control voltage, respectively; the first inductor 4, the beginning of which is connected to the collector of the first transistor 1, and the end is connected to the power bus, the first capacitor 6, one terminal of which is connected to the power bus, the second capacitor 7, one terminal of which is connected to the collector of the first transistor 1; the second inductor 5, which is inductively connected to the first inductor 4, while the beginning of the second inductor 5 is connected to the collector of the second transistor 2 and to the other terminal of the first capacitor 6, and the end of the second inductor is connected to the collector of the first transistor 1, another terminal of the second the capacitor 7 is connected to the emitters of the first 1, second 2 and third 8 transistors; the first resistor 9 connected between the collector of the third transistor 8 and the power bus, the second resistor 10 connected between the power bus and the base of the third transistor 8, the third resistor 11 connected between the base of the third transistor 8 and the common bus, the third capacitor 12 connected between the collector of the third transistor 8 and the output of the device, a fourth capacitor 13 connected between the base of the third transistor 8 and the high-frequency (HF) input of the device.
Устройство-прототип работает следующим образом.The prototype device operates as follows.
Этот управляемый автогенератор может работать в двух режимах: как генератор, управляемый напряжением (ГУН), в составе синтезатора частот и как автогенератор с захватом по частоте от внешнего источника высокочастотного возбуждения при отключении его от управляющего напряжения. Поэтому такое устройство уже называется не ГУН, а более широко-управляемый автогенератор.This controlled oscillator can operate in two modes: as a voltage-controlled oscillator (VCO), as part of a frequency synthesizer, and as an oscillator with frequency capture from an external source of high-frequency excitation when it is disconnected from the control voltage. Therefore, such a device is no longer called a VCO, but a more widely-controlled oscillator.
В режиме ГУН катушки индуктивности 4 и 5 совместно с первым конденсатором 6 образуют колебательный LC-контур, включенный между коллектором второго транзистора 2 и шиной питания. Второй конденсатор 7, включенный между точкой соединения первой и второй катушек индуктивности 4 и 5 и эмиттером второго транзистора 2, обеспечивает положительную обратную связь. База второго транзистора 2 (через источник управляющего напряжения) соединена с общей шиной. Таким образом, второй транзистор 2 совместно с колебательным LC-контуром на первой и второй катушках индуктивности 4 и 5 и первом конденсаторе 6 и со вторым конденсатором 7 образует известную схему автогенератора, называемую обычно схемой Хартли. При этом, частота генерируемых колебаний определяется колебательным контуром, состоящим из первой и второй катушек индуктивности 4 и 5 и первого конденсатора 6.In the VCO mode, inductors 4 and 5 together with the first capacitor 6 form an oscillating LC circuit connected between the collector of the second transistor 2 and the power bus. The second capacitor 7, connected between the connection point of the first and second inductors 4 and 5 and the emitter of the second transistor 2, provides positive feedback. The base of the second transistor 2 (through a control voltage source) is connected to a common bus. Thus, the second transistor 2 together with the oscillating LC circuit on the first and second inductors 4 and 5 and the first capacitor 6 and with the second capacitor 7 forms a well-known oscillator circuit, usually called the Hartley circuit. At the same time, the frequency of the generated oscillations is determined by the oscillatory circuit, consisting of the first and second inductors 4 and 5 and the first capacitor 6.
В режиме ГУН источник ВЧ возбуждения отключен и на базу третьего транзистора 8 через разделительный конденсатор 13 не поступает внешний сигнал, но ВЧ составляющие эмиттерного тока, формируемые в общем токозадающем элементе 3, проходят и в коллекторном токе третьего транзистора 8, что приводит к тому, что третий транзистор 8 работает как буферный усилитель, с коллекторной нагрузки которого (резистор 9) через разделительный конденсатор 12 поступают на выход генерируемые колебания. Делитель напряжения на резисторах 10 и 11 создает определенное напряжение смещения в цепи базы третьего транзистора 8.In the VCO mode, the RF excitation source is turned off and an external signal is not supplied to the base of the third transistor 8 through the isolation capacitor 13, but the RF components of the emitter current generated in the common current-sensing element 3 also pass through the collector current of the third transistor 8, which leads to the third transistor 8 operates as a buffer amplifier, from the collector load of which (resistor 9), generated oscillations are output through an isolation capacitor 12. The voltage divider on the resistors 10 and 11 creates a certain bias voltage in the base circuit of the third transistor 8.
Под действием управляющего напряжения Uупр происходит перераспределение тока токозадающего элемента 3, протекающего через первый и второй транзисторы 1 и 2. Изменение эмиттерных токов первого и второго транзисторов 1 и 2 приводит к изменению их коэффициентов передачи и, следовательно, высокочастотных составляющих их коллекторных токов, протекающих через первую и вторую катушки индуктивности 4 и 5. Любое изменение высокочастотной составляющей коллекторного тока первого транзистора 1, вызванное изменением управляющего напряжения Uупр, приводит к изменению высокочастотного тока, протекающего через первую катушку индуктивности 4. Поскольку первая и вторая катушки индуктивности 4 и 5 индуктивно связаны, любое изменение высокочастотного тока, протекающего через первую катушку индуктивности 4, приводит к появлению ЭДС взаимоиндукции на второй катушке индуктивности 5, что эквивалентно изменению ее индуктивности и, следовательно, частоты генерируемых колебаний. Полная индуктивность последовательно соединенных первой и второй катушек индуктивности 4 и 5 с учетом их взаимной индуктивности, как и в устройстве прототипа, равна LΣ=4L и, следовательно, зависимость общей индуктивности колебательного контура от высокочастотной составляющей коллекторного тока первого транзистора 1 будет квадратной.Under the action of the control voltage U control , the current of the pick-up element 3 redistributes through the first and second transistors 1 and 2. A change in the emitter currents of the first and second transistors 1 and 2 leads to a change in their transmission coefficients and, therefore, the high-frequency components of their collector currents through the first and second inductors 4 and 5. Any change in the high-frequency component of the collector current of the first transistor 1, caused by a change in the control voltage U CPR , pr leads to a change in the high-frequency current flowing through the first inductor 4. Since the first and second inductors 4 and 5 are inductively coupled, any change in the high-frequency current flowing through the first inductor 4 leads to the appearance of mutual induction EMF on the second inductor 5, which is equivalent a change in its inductance and, therefore, the frequency of the generated oscillations. The total inductance of the first and second inductors 4 and 5 connected in series, taking into account their mutual inductance, as in the prototype device, is L Σ = 4L and, therefore, the dependence of the total inductance of the oscillatory circuit on the high-frequency component of the collector current of the first transistor 1 will be square.
Поскольку резонансная частота колебательного LC-контура ƒ0 обратно пропорциональна корню квадратному из индуктивности контура, то частота генерируемых колебаний будет линейно зависеть от высокочастотной составляющей коллекторного тока первого транзистора 1 и, следовательно, от управляющего напряжения Uупр. При уменьшении тока через второй транзистор 2 увеличиваются ток через первый транзистор 1 и положительная обратная связь и наоборот. Поэтому амплитуда генерируемых колебаний мало меняется при изменении управляющего напряжения Uупр.Since the resonant frequency of the oscillatory LC circuit ƒ 0 is inversely proportional to the square root of the inductance of the circuit, the frequency of the generated oscillations will linearly depend on the high-frequency component of the collector current of the first transistor 1 and, therefore, on the control voltage U control . With a decrease in current through the second transistor 2, the current through the first transistor 1 and positive feedback increase, and vice versa. Therefore, the amplitude of the generated oscillations changes little with a change in the control voltage U control .
В режиме работы устройства в качестве автогенератора с захватом по частоте от внешнего источника ВЧ возбуждения управляющее напряжение Uупр остается неизменным (запоминается), а на вход ВЧ поступают внешние колебания, которые затем через разделительный конденсатор 13 приходят на базу третьего транзистора 8. В результате в управляемом автогенераторе происходит захват по частоте от внешнего источника и на выход его через разделительный конденсатор 12 поступает ВЧ сигнал, синхронный с внешними колебаниями.In the operation mode of the device as a self-oscillator with a frequency capture from an external source of RF excitation, the control voltage U control remains unchanged (remembered), and external vibrations are received at the RF input, which then come to the base of the third transistor 8 through an isolation capacitor 13. As a result, a controlled oscillator is captured in frequency from an external source and an RF signal synchronous with external oscillations is received through an isolation capacitor 12.
Управляемый автогенератор не охвачен кольцом ИФАПЧ и от этого в нем нет помех, связанных с работой кольца ИФАПЧ. Иначе говоря, устройство-прототип имеет более высокую чистоту спектра выходного сигнала.The controlled oscillator is not covered by the IFAPCH ring and from this it does not interfere with the operation of the IFAPCH ring. In other words, the prototype device has a higher purity of the output signal spectrum.
Кроме того, в этом устройстве каскад на третьем транзисторе 8 позволяет вводить ВЧ сигнал от внешнего источника для осуществления захвата управляемого автогенератора по частоте и одновременно выполняет функцию буферного каскада с хорошей развязкой управляемого автогенератора от воздействия нагрузки на его стабильность.In addition, in this device, the cascade on the third transistor 8 allows you to enter the RF signal from an external source to capture the controlled oscillator in frequency and at the same time serves as a buffer cascade with good isolation of the controlled oscillator from the effect of the load on its stability.
Недостаток устройства-прототипа состоит в следующем.The disadvantage of the prototype device is as follows.
Поскольку полная индуктивность последовательно соединенных первой и второй катушек индуктивности 4 и 5 с учетом их взаимной индуктивности равна LΣ=4L, то каждая катушка индуктивности должна иметь индуктивность L=LΣ/4, т.е. в 4 раза меньше той, которая необходима для заданной рабочей частоты. Это приводит к тому, что с ростом частоты число витков в каждой катушке индуктивности уменьшается значительно быстрее, чем в ГУН с одной катушкой индуктивности. Следовательно, если с ростом частоты в ГУН с одной катушкой индуктивности число витков уменьшается до одного и менее (т.е. катушка индуктивности «вырождается» в отрезок проводника), то в схеме устройства-прототипа это происходит уже на более низкой частоте.Since the total inductance of the first and second inductors 4 and 5 connected in series, taking into account their mutual inductance, is L Σ = 4L, each inductance should have an inductance L = L Σ / 4, i.e. 4 times less than that necessary for a given operating frequency. This leads to the fact that with increasing frequency, the number of turns in each inductor decreases much faster than in a VCO with one inductor. Therefore, if with increasing frequency in a VCO with one inductance coil, the number of turns decreases to one or less (that is, the inductance coil "degenerates" into a section of the conductor), then in the prototype device circuit this happens already at a lower frequency.
Иначе говоря, эта схема при всех ее достоинствах сугубо низкочастотная (в смысле диапазона радиочастот!). В то же время сейчас есть большая необходимость в синтезаторах частот с управляемыми автогенераторами для работы на частотах от 100 МГц до 1 ГГц и выше в системах подвижной радиосвязи, в высококачесвенных широковещательных приемных устройствах с двойным преобразованием частоты и т.д.In other words, this circuit, with all its advantages, is purely low-frequency (in the sense of the radio frequency range!). At the same time, there is now a great need for frequency synthesizers with controlled oscillators to operate at frequencies from 100 MHz to 1 GHz and higher in mobile radio systems, high-quality broadcast receivers with double frequency conversion, etc.
«Вырождение» катушки индуктивности на высоких частотах в отрезок проводника ведет к резкому ухудшению добротности резонансного контура и повышению интенсивности шумов.The "degeneration" of the inductance coil at high frequencies into a section of the conductor leads to a sharp deterioration in the quality factor of the resonant circuit and an increase in the noise intensity.
Здесь на более высокой частоте в какой-то мере теряется основной смысл управляемого автогенератора с захватом частоты от внешнего источника колебаний - получение выходного сигнала с высокой спектральной чистотой.Here, at a higher frequency, the basic meaning of a controlled oscillator with frequency capture from an external oscillation source is lost to some extent - obtaining an output signal with high spectral purity.
Таким образом, недостаток устройства-прототипа состоит в невозможности работать на сравнительно высоких частотах при малых уровнях собственных шумов.Thus, the disadvantage of the prototype device is the inability to operate at relatively high frequencies at low levels of intrinsic noise.
Задачей, на которую направлено предлагаемое техническое решение, является значительное расширение диапазона генерируемых частот в высокочастотную область одновременно с получением высокой добротности резонансной системы и соответственно высокой чистоты спектра выходного сигнала.The task to which the proposed technical solution is directed is to significantly expand the range of generated frequencies in the high-frequency region while obtaining a high quality factor of the resonance system and, accordingly, high purity of the output signal spectrum.
При этом, поскольку изготовить высокодобротную катушку индуктивности на высоких частотах весьма проблематично, напрашивается такое решение этого вопроса - трансформировать реактивность в виде высокодобротного конденсатора С в реактивность в виде индуктивности L без потери добротности (см., например, Зернов Н.В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей. М. - Л. «Энергия», 1965 г., стр.332-335, 349-355). Тогда полученная таким образом эквивалентная индуктивность L совместно с другим высокодобротным конденсатором С образует необходимый резонансный LC-контур, способный работать в диапазоне высоких частот с малыми шумами.At the same time, since it is very problematic to fabricate a high-quality inductor at high frequencies, this solution begs the question of transforming the reactivity in the form of a high-quality capacitor C into the reactivity in the form of inductance L without loss of quality factor (see, for example, Zernov N.V., Karpov V . G. Theory of radio engineering circuits. M. - L. "Energy", 1965, pp. 323-335, 349-355). Then, the equivalent inductance L thus obtained, together with another high-Q capacitor C, forms the necessary resonant LC circuit capable of operating in the high-frequency range with low noise.
Для устранения указанного недостатка в управляемый автогенератор, содержащий первый, второй и третий транзисторы, эмиттеры которых объединены и через токозадающий элемент подключены к общей шине; первый, второй и третий резисторы, третий и четвертый конденсаторы, причем первый резистор включен между коллектором третьего транзистора и шиной питания, второй резистор включен между базой третьего транзистора и шиной питания, третий резистор включен между базой третьего транзистора и общей шиной, третий конденсатор соединяет коллектор третьего транзистора и выход устройства, четвертый конденсатор соединяет базу третьего транзистора и высокочастотный вход устройства, введены четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый резисторы; последовательно соединенные пятый конденсатор, четвертьволновый отрезок длинной линии, шестой конденсатор и катод варикапа, анод которого подключен к общей шине; последовательно соединенные седьмой и восьмой конденсаторы, причем другой вывод восьмого конденсатора соединен с общей шиной, другой вывод седьмого конденсатора подключен к базе первого транзистора, а точка соединения седьмого и восьмого конденсаторов подключена к точке соединения пятого конденсатора и четвертьволнового отрезка линии; четвертый резистор включен между шиной питания и базой первого транзистора, пятый резистор включен между базой первого транзистора и общей шиной, шестой резистор включен между коллектором первого транзистора и шиной питания, седьмой резистор включен между шиной питания и коллектором второго транзистора, восьмой резистор включен между шиной питания и базой второго транзистора, девятый резистор включен между базой второго транзистора и общей шиной, коллектор второго транзистора соединен также с другим выводом пятого конденсатора, а катод варикапа соединен также с входом управляющего напряжения.To eliminate this drawback, a controlled oscillator containing the first, second and third transistors, the emitters of which are combined and connected through a current-collecting element to a common bus; the first, second and third resistors, the third and fourth capacitors, the first resistor connected between the collector of the third transistor and the power rail, the second resistor connected between the base of the third transistor and the power bus, the third resistor connected between the base of the third transistor and the common bus, the third capacitor connects the collector the third transistor and the output of the device, the fourth capacitor connects the base of the third transistor and the high-frequency input of the device, introduced the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth and ninth res tori; the fifth capacitor, the quarter-wave length of the long line, the sixth capacitor and the varicap cathode, the anode of which is connected to a common bus; the seventh and eighth capacitors are connected in series, and the other terminal of the eighth capacitor is connected to a common bus, the other terminal of the seventh capacitor is connected to the base of the first transistor, and the connection point of the seventh and eighth capacitors is connected to the connection point of the fifth capacitor and the quarter-wave length of the line; the fourth resistor is connected between the power bus and the base of the first transistor, the fifth resistor is connected between the base of the first transistor and the common bus, the sixth resistor is connected between the collector of the first transistor and the power bus, the seventh resistor is connected between the power bus and the collector of the second transistor, the eighth resistor is connected between the power bus and the base of the second transistor, the ninth resistor is connected between the base of the second transistor and the common bus, the collector of the second transistor is also connected to the other terminal of the fifth capacitor, and cat One varicap is also connected to the control voltage input.
Принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где введены следующие обозначения:Schematic diagram of the proposed device is presented in figure 2, where the following notation is introduced:
1, 2, 8 - первый, второй и третий транзисторы;1, 2, 8 - the first, second and third transistors;
3 - токозадающий элемент;3 - current-setting element;
12, 13, 20, 22, 24 и 25 - третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой конденсаторы;12, 13, 20, 22, 24 and 25 - the third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth capacitors;
9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19 - первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый резисторы;9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19 - the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth and ninth resistors;
21 - четвертьволновый отрезок длинной линии;21 - a quarter-wave segment of a long line;
23 - варикап.23 - varicap.
Предлагаемое устройство содержит первый 1, второй 2 и третий 8 транзисторы, эмиттеры которых объединены и через токозадающий элемент 3 подключены к общей шине; первый резистор 9, включенный между коллектором третьего транзистора 8 и шиной питания, второй резистор 10, включенный между шиной питания и базой третьего транзистора 8, третий резистор 11 включенный между базой третьего транзистора 8 и общей шиной, третий конденсатор 12, включенный между коллектором третьего транзистора 8 и выходом устройства, четвертый конденсатор 13, включенный между базой третьего транзистора 8 и высокочастотным (ВЧ) входом устройства; последовательно соединенные пятый конденсатор 20, четвертьволновый отрезок длинной линии 21, шестой конденсатор 22 и катод варикапа 23, анод которого подключен к общей шине; последовательно соединенные седьмой 24 и восьмой 25 конденсаторы, причем другой вывод восьмого конденсатора 25 соединен с общей шиной, другой вывод седьмого конденсатора 24 подключен к базе первого транзистора 1, а точка соединения седьмого 24 и восьмого 25 конденсаторов подключена к точке соединения пятого конденсатора 20 и четвертьволнового отрезка длинной линии 21; четвертый резистор 14 включен между шиной питания и базой первого транзистора 1, пятый резистор 15 включен между базой первого транзистора 1 и общей шиной, шестой резистор 16 включен между коллектором первого транзистора 1 и шиной питания, седьмой резистор 17 включен между шиной питания и коллектором второго транзистора 2, восьмой резистор 18 включен между шиной питания и базой второго транзистора 2, девятый резистор 19 включен между базой второго транзистора 2 и общей шиной, коллектор второго транзистора 2 соединен также с другим выводом пятого конденсатора 20, а катод варикапа 23 соединен также с входом управляющего напряжения.The proposed device contains a first 1, second 2 and third 8 transistors, the emitters of which are combined and through a current-collecting element 3 are connected to a common bus; the first resistor 9 connected between the collector of the third transistor 8 and the power bus, the second resistor 10 connected between the power bus and the base of the third transistor 8, the third resistor 11 connected between the base of the third transistor 8 and the common bus, the third capacitor 12 connected between the collector of the third transistor 8 and the output of the device, a fourth capacitor 13 connected between the base of the third transistor 8 and the high-frequency (HF) input of the device; the fifth capacitor 20, the quarter-wave segment of the long line 21, the sixth capacitor 22 and the varicap cathode 23, the anode of which is connected to a common bus; the seventh 24 and eighth 25 capacitors are connected in series, the other output of the eighth capacitor 25 connected to a common bus, the other output of the seventh capacitor 24 connected to the base of the first transistor 1, and the connection point of the seventh 24 and the eighth 25 capacitors connected to the connection point of the fifth capacitor 20 and the quarter-wave a segment of a long line 21; the fourth resistor 14 is connected between the power bus and the base of the first transistor 1, the fifth resistor 15 is connected between the base of the first transistor 1 and the common bus, the sixth resistor 16 is connected between the collector of the first transistor 1 and the power bus, the seventh resistor 17 is connected between the power bus and the collector of the second transistor 2, the eighth resistor 18 is connected between the power bus and the base of the second transistor 2, the ninth resistor 19 is connected between the base of the second transistor 2 and the common bus, the collector of the second transistor 2 is also connected to the other terminal of the fifth to ndensatora 20 and the cathode of the varicap 23 is also connected to an input control voltage.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
Предлагаемый управляемый автогенератор может работать, как и прототип, в двух режимах: как генератор, управляемый напряжением (ГУН), в составе синтезатора частот с введением управляющего напряжения Uупр на катод варикапа 23 при отключенном входе от источника ВЧ и как автогенератор с захватом по частоте от внешнего источника высокочастотного возбуждения при отключении его от управляющего напряжения Uупр.The proposed controlled oscillator can operate, like the prototype, in two modes: as a voltage controlled oscillator (VCO), as part of a frequency synthesizer with the introduction of a control voltage U control on the cathode of varicap 23 with the input off from the RF source and as an oscillator with frequency capture from an external source of high-frequency excitation when disconnecting it from the control voltage U ex .
В режиме ГУН управляющее напряжение Uупр поступает на катод варикапа 23 колебательного LC-контура на основе последовательно соединенных четвертьволнового отрезка длинной линии 21, шестого конденсатора 22 и варикапа 23, которые вместе образуют высокодобротную индуктивность L, а параллельно этой индуктивности L включен восьмой конденсатор 25. Четвертьволновый отрезок длинной линии 21 используется в качестве трансформатора комплексных сопротивлений, преобразующего нагружающую линию емкостную реактивность в виде последовательно соединенных шестого конденсатора 22 и варикапа 23 в индуктивную без значительных потерь. Это позволяет реализовать высокодобротную индуктивность L в виде четвертьволнового отрезка длинной линии, нагруженного на высокодобротный конденсатор. Вместе с конденсатором С 25 образованный таким образом резонансный LC-контур связан с базой первого транзистора 1 автогенератора через седьмой конденсатор 24. Пятый конденсатор 20, включенный между коллекторной нагрузкой (резистор 17) второго транзистора 2 и точкой соединения четверть-волнового отрезка длинной линии 21 с конденсаторами 24 и 25, обеспечивает положительную обратную связь автогенератора, построенного по дифференциальной схеме на транзисторах 1 и 2.In operation the VCO control voltage U Ex is supplied to a cathode of the varicap 23 vibrational LC-circuit on the basis of series-connected quarter-wavelength long line 21, a sixth capacitor 22 and a varicap 23, which together form a high-inductance L, and parallel to the inductor L included eighth capacitor 25. A quarter-wave length of the long line 21 is used as a transformer of complex resistances, which converts the load line capacitive reactance in the form of series-connected estogo capacitor 22 and a varicap 23 without substantial inductive losses. This allows you to implement high-quality inductance L in the form of a quarter-wave length of a long line loaded on a high-quality capacitor. Together with the capacitor C 25, the resonant LC circuit thus formed is connected to the base of the first transistor 1 of the oscillator through the seventh capacitor 24. The fifth capacitor 20 is connected between the collector load (resistor 17) of the second transistor 2 and the junction point of the quarter-wave length of the long line 21 s capacitors 24 and 25, provides positive feedback of the oscillator, built according to the differential circuit on transistors 1 and 2.
При изменении Uупр изменяется емкость С варикапа 23. Это изменение емкости С варикапа 23 трансформируется четвертьволновым отрезком длинной линии 21 в соответствующее изменение индуктивности L, т.е. в полученном таким образом LC-контуре изменение частоты осуществляется путем изменения индуктивности L.When changing U exercise changes the capacitance C of the varicap 23. This change in the capacitance C of the varicap 23 is transformed quarter-wavelength long line 21 in a corresponding change of inductance L, i.e. in the LC circuit thus obtained, the frequency is changed by changing the inductance L.
Делитель напряжения на резисторах 14 и 15 создает необходимое напряжение смещения в цепи базы первого транзистора 1, коллекторной нагрузкой которого является резистор 16. Делитель напряжения на резисторах 18 и 19 создает определенное напряжение смещения в цепи базы второго транзистора 2.The voltage divider at resistors 14 and 15 creates the necessary bias voltage in the base circuit of the first transistor 1, the collector load of which is resistor 16. The voltage divider at resistors 18 and 19 creates a certain bias voltage in the base circuit of the second transistor 2.
В режиме ГУН источник ВЧ возбуждения отключен и на базу третьего транзистора 8 через разделительный конденсатор 13 не поступает внешний сигнал, но ВЧ составляющие эмиттерного тока, формируемые в общем токозадающем элементе 3, проходят и в коллекторном токе третьего транзистора 8, что приводит к тому, что третий транзистор 8 работает как буферный усилитель, с коллекторной нагрузки которого (резистор 9) через разделительный конденсатор 12 поступают на выход генерируемые колебания. Делитель напряжения на резисторах 10 и 11 создает определенное напряжение смещения в цепи базы третьего транзистора 8.In the VCO mode, the RF excitation source is turned off and an external signal is not supplied to the base of the third transistor 8 through the isolation capacitor 13, but the RF components of the emitter current generated in the common current-sensing element 3 also pass through the collector current of the third transistor 8, which leads to the third transistor 8 operates as a buffer amplifier, from the collector load of which (resistor 9), generated oscillations are output through an isolation capacitor 12. The voltage divider on the resistors 10 and 11 creates a certain bias voltage in the base circuit of the third transistor 8.
В режиме работы управляемого автогенератора в качестве автогенератора с захватом по частоте от внешнего источника ВЧ возбуждения управляющее напряжение Uупр остается неизменным (запоминается), а на вход ВЧ поступают внешние колебания, которые затем через разделительный конденсатор 13 приходят на базу третьего транзистора 8. В результате в управляемом автогенераторе происходит захват по частоте от внешнего источника и на выход его через разделительный конденсатор 12 поступает ВЧ сигнал, синхронный с внешними колебаниями.In the operation mode of a controlled oscillator as an oscillator with a frequency capture from an external source of RF excitation, the control voltage U control remains unchanged (remembered), and external oscillations are received at the RF input, which then come to the base of the third transistor 8 through an isolation capacitor 13. As a result in a controlled oscillator, a frequency capture from an external source occurs and an RF signal synchronous with external oscillations is received through an isolation capacitor 12.
При этом каскад на третьем транзисторе 8 позволяет вводить ВЧ сигнал от внешнего источника для осуществления захвата управляемого автогенератора по частоте и одновременно выполняет функцию буферного каскада с хорошей развязкой управляемого автогенератора от воздействия нагрузки на его стабильность.Moreover, the cascade on the third transistor 8 allows you to enter the RF signal from an external source to capture the controlled oscillator in frequency and at the same time serves as a buffer cascade with a good isolation of the controlled oscillator from the effect of the load on its stability.
Доказательством возможности осуществления работы предлагаемого управляемого автогенератора является то, что вводимые элементы типовые и широко известны. Например, в качестве используемых транзисторов могут быть применены высокочастотные малошумящие транзисторы типа BFR93A фирмы Philips. В качестве четвертьволнового отрезка длинной линии можно выбрать коаксиальный кабель с фторопластовой изоляцией и волновым сопротивлением 50 Ом. Полученная на его основе индуктивность легко рассчитывается, дешева в реализации и легко поддается миниатюризации. Работа таких управляемых автогенераторов проверялась экспериментально на частотах до 1000 МГЦ и выше. При этом получено хорошее перекрытие по частоте и малые шумы.The proof of the possibility of carrying out the work of the proposed controlled oscillator is that the input elements are typical and widely known. For example, high frequency low noise transistors such as Philips BFR93A can be used as transistors used. As a quarter-wave length of a long line, you can choose a coaxial cable with PTFE insulation and a wave impedance of 50 Ohms. The inductance obtained on its basis is easily calculated, cheap to implement and easy to miniaturize. The operation of such controlled oscillators was tested experimentally at frequencies up to 1000 MHz and higher. At the same time, good frequency overlap and low noise were obtained.
Таким образом, в предлагаемом управляемом автогенераторе за счет введения новых элементов и в связи с другими элементами устройства решена задача повышения рабочей частоты с высокой чистотой спектра выходного сигнала при одновременной синхронизации его с ОГ и переключением с заданным шагом сетки частот при работе его в режиме захвата частоты от внешнего источника. Такой управляемый автогенератор может найти применение в перспективных синтезаторах частот.Thus, in the proposed controlled oscillator, due to the introduction of new elements and in connection with other elements of the device, the problem of increasing the operating frequency with high purity of the spectrum of the output signal is solved while synchronizing it with the exhaust gas and switching with a given frequency grid step when operating in frequency capture mode from an external source. Such a controlled oscillator can find application in promising frequency synthesizers.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009140714/22U RU92583U1 (en) | 2009-11-03 | 2009-11-03 | CONTROLLED AUTOGENERATOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009140714/22U RU92583U1 (en) | 2009-11-03 | 2009-11-03 | CONTROLLED AUTOGENERATOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU92583U1 true RU92583U1 (en) | 2010-03-20 |
Family
ID=42137844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009140714/22U RU92583U1 (en) | 2009-11-03 | 2009-11-03 | CONTROLLED AUTOGENERATOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU92583U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705448C1 (en) * | 2019-03-11 | 2019-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Tunable rc oscillator |
-
2009
- 2009-11-03 RU RU2009140714/22U patent/RU92583U1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705448C1 (en) * | 2019-03-11 | 2019-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Tunable rc oscillator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110677127B (en) | Class-F voltage-controlled oscillator | |
| US8792845B2 (en) | Oscillator | |
| CN103731140A (en) | High-frequency voltage-controlled oscillator with low phase noise | |
| CN106374838A (en) | LC oscillator having automatic amplitude control function and used for FW-UWB transmitter | |
| US7538630B2 (en) | Voltage controlled oscillator | |
| US20120319787A1 (en) | Voltage controlled oscillator having a resonator circuit with a phase noise filter | |
| CN111404487A (en) | Harmonic current multiplexing millimeter wave voltage-controlled oscillator | |
| Huang et al. | A 94 GHz wide tuning range SiGe bipolar VCO using a self-mixing technique | |
| CN101106354B (en) | Ultra wide band signal generator | |
| RU92583U1 (en) | CONTROLLED AUTOGENERATOR | |
| TWI584577B (en) | Voltage controlled oscillator | |
| CN112953395A (en) | Inverse F-class voltage-controlled oscillator and chip | |
| CN103208991A (en) | Voltage controlled oscillator based on inductance bias | |
| US8031016B2 (en) | Multiplying oscillator and wireless apparatus in which the same is installed | |
| CN102868366B (en) | High-frequency voltage-controlled oscillator | |
| RU2485666C1 (en) | Frequency-modulated quartz generator | |
| RU100346U1 (en) | CONTROLLED AUTOGENERATOR | |
| CN116111956A (en) | Voltage controlled oscillator and frequency source | |
| RU86816U1 (en) | CONTROLLED AUTOGENERATOR | |
| CN104052465A (en) | High-frequency-point, high-stability, low-noise and constant-temperature crystal oscillator | |
| RU100864U1 (en) | FREQUENCY CONTROLLED AUTOGENERATOR | |
| CN101714859A (en) | Filter circuit and voltage-controlled oscillating circuit | |
| CN215222140U (en) | Oscillator structure | |
| RU110211U1 (en) | HIGH FREQUENCY QUARTZ GENERATOR | |
| US10333466B2 (en) | Multi-order wave voltage controlled oscillator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK1K | Correction to the publication in the bulletin (utility model) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG1K- IN JOURNAL: 8-2010 FOR TAG: (72) |