199044. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés nagylinearitású változó frekvenciájú jel előállítására
1 HU 199044 B 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés nagylinearitésú, változó frekvenciájú jel előállítására, elsősorban többgőrbés sweep-generátoroB mérőberendezésekben történő alkalmazáshoz, amely feszültségvezérelt oszcillátort, löketjel előállító generátort, vezérlő egységet, valamint a feszültségvezéreit oszcillátor bemenete és a löketjel előállító generátor kimenete közé kapcsolt löketlinearizáló áramkört tartalmaz. A korszerű méréstechnikában elterjedten alkalmazzák különféle négypólusok frekvenciafüggó jellemzőinek a mérésére az olyan periódikusan változó frekvenciájú generátorokat, amelyek segítségével a mérések gyakorlatilag folyamatosan végezhetők el. Az ilyen jellegű, sweep-generátornak nevezett berendezések alapáramköre egy feszültségvezérelt oszcillátor, amelyet általában alacsonyfrekvenciás fűrészjellel hangolnak. Ezen sweep-generatorok alkalmazása különösen fontos például a televízió hangolóegységek gyártásakor, ahol széles frekvenciatartományban (50-900 MHz) kell a beállításokat elvégezni. Mivel a hangolóegységek több beállító elemmel rendelkeznek, amelyekkel a sávok elején és végén lehet az előírt jellemzőket beállítani, és az egyes elemek változtatásukkor hatással vannak az összes jellemzőre, igényként jelentkezik egyszerre több átviteli görbe, így a sáv elején, a sáv közepén ób a sáv végén mérhető átviteli görbe megjelenítése. A többgőrbés megjelenítés különleges követelményeket támaszt a sweep-generátor kimeneti jelének frekvencia linearitásával szemben, mivel a nem megfelelő linearitás a görbék alakját erősen befolyásolná, ami nem megengedhető. A linearitási hibát az okozza, hogy a feszültségvezéreit oszcillátorokban a frekvencia változtatására varicap diódákat használnak, amelyek feszültség-frekvencia karakterisztikái nem lineárisak. Ez a hiba fokozottan jelentkezik a széles löketű sweep-generétorokban, mivel az oszcillátorokban a varicap diódák teljes hangolási tartományát ki kell használni. A fenti jelenséget felismerve különféle megoldásokat dolgoztak ki a linearitási hiba csökkentésére, amelyek közös lényege, hogy a löketjel előállító generátor kimenete és a feszültségvezéreit oszcillátor bemenete közé löketlinearizáló áramkört kapcsoltak. Az ismert löketlinearizáló áramkörök működésének az az elve, hogy igyekeznek a varicap dióda karakterisztikájának az inverzét előállítani, és ezáltal eredőben lineáris karakterisztikát előállítani. A löketlinearizáló áramkörökben két alapvető megoldás terjedt el, igy egyrészt nemlineáris feszültségfüggő elemek (VDR) alkalmazása, másrészt diódás töréspontos karakterisztikájú előtorzító áramkörök használata. A nemlineáris feszültségfüggó eleinek alkalmazásának hátránya az elérhető csekély linearitás, valamint az elemek erős hőmérsékletfüggése és öregedési hajlama. A diódás töréspontos karakterisztikájú elótorzitó áramkörökkel sokkal pontosabb kompenzálás érhető el, a pontosság a töréspontok számával növelhető. Az áramkör tervezését és működését részletesen ismerteti Ferenci Ödön - Mitro Sándor: .Félvezető .diódáé elektronikus áramkörök' című, a budapesti Műszaki Könyvkiadónál 1973-ban megjelentetett könyve a 192-200. oldalain. A 196. oldal 2.171 ábráján egy konkrét, három töréspontos karakterisztikájú függvény realizálását ismerteti. A diódás töréspontos karakterisztikájú elótorzitó áramkörök ugyan kétségtelenül alkalmasak a megfelelő linearitás elérésére, azonban több hátrányos tulajdonsággal rendelkeznek. Ezek közül a leglényegesebb, hogy valamennyi áramkört a varicap diódák egyedi karakterisztikájához kell illeszteni, igy ja vitáskor vagy az oszcillátor cseréjekor nem csereszabatos, egyenkénti ismételt beállítást igényel. Ezen túlmenően a megfelelő pontosság eléréséhez bonyolult, nehezen beállítható áramkört igényel, ennek ellenére ez a megoldás sem mentes a hőmérsékletváltozásból és az öregedésből eredő hibáktól. Nagypontosságú, változó frekvenciájú digitálisan vezérelhető jel előállítására szolgáló kapcsolási elrendezést ismertet a 181. 553 lajstromszámú HU szabadalmi leirás. A megoldás lényege egy PLL-áramkör, amelyben fázisdiszkriminátor helyett indított rendszerű digitális frekvenciadiszkriminétort alkalmaznak. A feszültségvezéreit oszcillátort egy integrátorral hangolják oly módon, hogy az integrátor bemenetére az időbeli sorrendiséget figyelő tároló állapotának megfelelő pozitív vagy negatív feszültséget kapcsolnak, miközben a feszültségvezéreit oszcillátor kimenetéhez csatlakoztatott programozható frekvenciaosztót ciklikusan indított üzemmódban működtetik, valamint az egybites tároló állapotát attól függően állítják be, hogy az egyszerre indított két frekvenciaosztó kimenő jele közül melyik érkezik hamarabb a tároló bemenetére. A fenti kapcsolási elrendezés ugyan alkalmas nagypontosságú és linearitású jel szolgáltatáséra, azonban a PLL elvből fakadóan viszonylag nagy a beállási ideje, igy a többgőrbés mérési módszernél szükséges 100 usec nagyságrendű beállási idő alkalmazását nem teszi lehetővé, mert megengedhetetlenül magas értékű járulékos frekvenciamodulációs termékeket állítana elő, amely a méréseket meghamisítaná, ezentúl nagy sávszélesség esetén fennállna a .hamis befogás* lehetősége is. A találmány célja olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely alkalmas többgörbés sweep-generátorok nagy linearitású, változó frekvenciájú jelének előállítására, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
