Известия высших учебных заведений. Электроника home

Гармонические делители частоты на основе управляемого фазовращателя

Раздел находится в стадии актуализации

Делители частоты гармонического сигнала позволяют получать стабильные колебания низкой частоты при относительно высокой частоте выходного сигнала задающего генератора. Однако такие делители частоты содержат в своем составе различные фильтры, которые не могут полностью подавить побочные гармонические составляющие. Применение фильтра нижних частот существенно влияет на быстродействие устройства в переходных режимах. Кроме того, большинство делителей частоты имеют целочисленные коэффициенты деления, но нет возможности плавного его регулирования. В работе описаны принципы построения и функционирования существующих делителей частоты гармонического сигнала, области применения и основные их недостатки. Предложен новый принцип деления частоты гармонического сигнала, основанный на изменении фазы входного сигнала в пределах 360° посредством фазовращателя, который управляется переменным спадающим пилообразным напряжением амплитудой, равной амплитуде входного сигнала. Разработка и исследование делителей частоты, реализующих предложенный принцип, осуществлены методами структурного проектирования и компьютерного моделирования. Предложены структурные схемы делителей частоты. Составлены имитационные модели разработанных делителей частоты в среде Matlab & Simulink и получены осциллограммы работы, подтверждающие их работоспособность и правильность выбора технических решений. Разработан регулируемый гармонический делитель частоты с высоким быстродействием, низким уровнем побочных гармоник и регулируемым коэффициентом деления, который может достигать 100, включая дробные его значения.

Ключевые слова: делитель частоты, коэффициент деления, управляемый фазовращатель, компаратор, одновибратор, интегратор со сбросом, перемножитель, счетный триггер, управляемый генератор
Опубликовано в разделе: Интегральные радиоэлектронные устройства
Библиографическая ссылка: Колесников Е. Б. Гармонические делители частоты на основе управляемого фазовращателя. Изв. вузов. Электроника. 2025;30(2):172–184. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2025-30-2-172-184. EDN: CSEYKQ.

Колесников Евгений Борисович
Новомосковский институт (филиал) Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева (Россия, 301665, Тульская обл., г. Новомосковск, ул. Дружбы, 8)

1. ГОСТ 24375–80. Радиосвязь. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов; 1987. 57 с.
GOST 24375–80.Radio communication.Terms and definitions. Moscow: Izd-vo standartov Publ.; 1987. 57 p. (InRuss.).
2. Альтшуллер Г. Б., Елфимов Н. Н., Шакулин В. Г. Кварцевые генераторы: справ.пособие. М.: Радиоисвязь; 1984. 232 с.
Al’tshuller G. B., Elfimov N. N., Shakulin V. G. Quartz generators: reference manual. Moscow: Radio i svyaz’ Publ.; 1984. 232 p. (In Russ.).
3. Поздняков П. Г. (ред.). Справочник по кварцевым резонаторам. М.: Связь; 1978. 287 с.
Pozdnyakov P. G. (ed.). Handbook of quartz resonators.Moscow: Svyaz’ Publ.; 1978.287 p. (InRuss.).
4. Дингес С., Кочемасов В. Делители частоты. Ч. 1: Основные сведения о делителях частоты. Компонентыитехнологии. 2019;2(211):6–16. EDN: ZBZNOX.
Dinges S., Kochemasov V. N. Frequency dividers. Pt. 1: The essentials of frequency dividers. Komponenty i tekhnologii = Components & Technologies. 2019;2(211):6–16. (In Russ.).
5. Дингес С. И.,Кочемасов В. Н. Устройствапреобразованиячастот.М.: Горячаялиния – Телеком; 2021.431 с.
Dinges S. I., Kochemasov V. N. Frequency converting devices. Moscow: Goryachaya liniya – Telekom Publ.; 2021. 431 p. (InRuss.).
6. Ризкин И. Х. Умножители и делители частоты. 2-е изд., доп. и перераб. М.: Связь; 1976. 327 с.
Rizkin I. Kh. Frequency multipliers and frequency dividers.2nd ed., upd.and rev. Moscow: Svyaz’ Publ.; 1976. 327 p. (InRuss.).
7. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник для студ. радиотехн. спец-тей вузов. М.: Радиоисвязь; 1986. 512 с.
Gonorovskiy I. S. Radio engineering circuits and signals: textbook for universities. Moscow: Radio i svyaz’ Publ.; 1986. 512 p. (In Russ.).
8. Дахнович А. А. Радиотехническиецепиисигналы:учеб. пособие. Тамбов: Изд-воТГТУ; 2009. 175 с.
Dakhnovich A. A. Radio engineering circuits and signals: study guide. Tambov: Tambov State Technical Univ. Publ.; 2009. 176 p. (In Russ.).

9. Нефедов В. И.,Сигов А. С. Основырадиоэлектроникиисвязи:учеб. пособие. М.: Высшаяшкола; 2009. 735 с.
Nefedov V. I., Sigov A. S. Fundamentals of radio electronics and communications: study guide. Moscow: Vysshaya shkola Publ.; 2009. 735 p. (In Russ.).
10. Андреев В. С. Теориянелинейныхэлектрическихцепей:учеб. пособиедлявузов. М.: Радиоисвязь; 1982. 281 с.
Andreyev V. S. Theory of nonlinear electrical circuits: study guide for universities.Moscow: Radio i svyaz’ Publ.; 1982. 281 p. (In Russ.).
11. Голуб В. СистемаФАПЧиееприменения.Новости микроэлектроники = ChipNews. 2000;4:3–7. Доступно: http://www.chipnews.ru/html.cgi/arhiv/00_04/stat_2.htm (дата обращения: 18.12.2024).
Golub V. Phase-locked loop system and its applications. Novosti mikroelektroniki = Chip News. 2000;4:3–7.(In Russ.). Available at: http://www.chipnews.ru/html.cgi/arhiv/00_04/stat_2.htm (accessed: 18.12.2024).
12. Шахгильдян В. В., Ляховкин А. А. Системы фазовой автоподстройки частоты.2-еизд., доп. М.: Связь; 1972. 447 с.
Shakhgil’dyan V. V., Lyakhovkin A. A. Phase-locked loop systems. 2nd ed., upd.Moscow: Svyaz’ Publ.; 1972.447 p. (In Russ.).
13. Хоровиц П.,Хилл У. Искусствосхемотехники.Пер. с англ. Б. Н. Бронина. 7-еизд. М.: Бином; 2014. 704 с.
Horowitz P., Hill W. The art of electronics.2nd ed. Cambridge: Cambridge Univ. Press; 1989. 1125 p.
14. Ментце Э. Выбор оптимальных параметров ФАПЧ. Электронные компоненты.2011;10:23–26.
Mentze E. What is the best PLL configuration for your app – and how do you find it? eeNews. 14.07.2011. Available at: https://www.eenewseurope.com/en/what-is-the-best-pll-configuration-for-your-app-and-how-do-you-find-... (accessed: 18.12.2024).
15. Белов Л. Синтезатор стабильных частот. Электроника: НТБ. 2004;3:38–44. EDN: UMMPNR.
Belov L. Stable frequency synthesizers.Elektronika: NTB = Electronics: STB. 2004;3:38–44. (In Russ.).
16. Колесников Е. Б. Управляемый фазовращатель.ПатентРФ, 206198,30.08.2021. EDN: EZDQNC.
Kolesnikov E. B. Controlled phase shifter. PatentRF, 206198,30.08.2021. (InRuss.).
17. Колесников Е. Б. Управляемый фазовращатель гармонического сигнала. Изв. вузов. Электроника. 2023;28(4):509–517. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2023-28-4-509-517. EDN: BLIURN.
Kolesnikov E. B. Controlled harmonic signal phase shifter.Izv.vuzov. Elektronika = Proc. Univ. Electronics. 2023;28(4):509–517. (InRuss.). https://doi.org/10.24151/1561-5405-2023-28-4-509-517
18. Колесников Е. Б. Делитель частоты гармонического сигнала. ПатентРФ, 206322,06.09.2021. EDN: BQPIHN.
Kolesnikov E. B. Harmonic signal frequency divider. PatentRF, 206322,06.09.2021. (InRuss.).
19. Горошков Б. И. Радиоэлектронные устройства: справочник. М.: Радио и связь; 1984. 400 с.
Goroshkov B. I. Radioelectronic devices: handbook. Moscow: Radio i svyaz’ Publ.; 1984. 400 p. (InRuss.).
20. Колесников Е. Б. Управляемый умножитель частоты гармонического сигнала.ПатентРФ, 212189,11.07.2022. EDN: ZVASNL.
Kolesnikov E. B. Controlled harmonic signal frequency multiplier.PatentRF, 212189,11.07.2022. (InRuss.).
21. Колесников Е. Б. Управляемый делитель частоты гармонического сигнала. ПатентРФ, 213672, 21.09.2022. EDN: KGOGTK.
Kolesnikov E. B. Controlled harmonic signal frequency divider.PatentRF, 213672, 21.09.2022. (InRuss.).
22. Батраков А. М., Ильин И. В., Павленко А. В. Прецизионные цифровые интеграторы сигналов с точной синхронизацией. Автометрия. 2015;51(1):62–69. EDN: TMEBJT.
Batrakov A. M., Il’yin I. V., Pavlenko A. V. Precision digital signal integrators with accurate synchronization.Optoelectron.Instrument. Proc. 2015;51(1):51–57. https://doi.org/10.3103/S8756699015010082
23. Johnson N. Ramp generator. Everyday and Practical Electronics.1995;7:546–550.

Сведения о публикации

УДК: 621.374.4
Тип публикации: Научная статья
Язык оригинала: Русский
DOI: 10.24151/1561-5405-2025-30-2-172-184
Идентификатор статьи в РИНЦ: CSEYKQ
Полнотекстовая версия: Перейти

JATS XML