Радіотелефон та генератор для формування сигналу із заданою частотою (варіанти)

1. Радиотелефон, включающий в себя приемопередатчик, устойчивый источник опорных сигналов и систему фазовой автоподстройки частоты и содержащий средство для формирования первого сигнала, обеспечивающее формирование первого сигнала с заданной частотой более 100 МГц и подсоединенное к системе фазовой автоподстройки частоты, синхронизированной по фазе с указанным устойчивым источником опорного сигнала, при этом указанное средство для формирования первого сигнала включает в себя по меньшей мере один транзистор, имеющий ток смещения и базу, коллектор и эмиттер, средство смещения, формирующее указанный ток смещения для указанного одного транзистора, и средство для передачи радиочастотного сигнала, частота которого зависит от указанной заданной частоты указанного первого сигнала, отличающийся тем, что указанный эмиттер указанного одного транзистора имеет первую заданную площадь и подсоединен к первому элементу индуктивности, а указанное средство смещения включает в себя по меньшей мере еще один транзистор, имеющий эмиттер, который имеет вторую заданную площадь, и где указанный ток смещения зависит от величины отношения указанной первой заданной площади к указанной второй заданной площади. 2. Радиотелефон по п. 1, отличающийся тем, что указанное средство для формирования первого сигнала фактически интегрировано в кристалл интегральной схемы, при этом указанный кристалл интегральной схемы включает в себя указанный один и указанный еще один транзисторы и устанавливается на керамической плате, в которой предусмотрены соединительные дорожки от ука C2 (54) РАДIОТЕЛЕФОН ТА ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ФОРМУВАННЯ СИГНАЛУ IЗ ЗАДАНОЮ ЧАСТОТОЮ (ВАРIАНТИ) 34424 висит от величины отношения указанной первой заданной площади к указанной второй заданной площади и от уровня напряжения указанного одного входного сигнала, а указанный буферный усилитель, указанный один транзистор и указанное средство смещения интегрированы в кристалл интегральной схемы, и указанный кристалл интегральной схемы установлен на керамической плате, в которой предусмотрены соединительные дорожки от указанного кристалла интегральной схемы к по меньшей мере одному внешнему компоненту, при этом указанные соединительные дорожки образуют по меньшей мере один элемент индуктивности и по меньшей мере один резонансный элемент схемы генератора. 6. Генератор по п. 5, отличающийся тем, что указанный элемент индуктивности подсоединен к базе указанного одного транзистора, а не к указанному коллектору. 7. Генератор по п. 5, отличающийся тем, что указанный эмиттер указанного одного транзистора имеет первую заданную площадь и, вместо указанного коллектора, указанный эмиттер подсоединен к указанному элементу индуктивности. 8. Генератор для формирования сигнала с заданной частотой, составляющей по меньшей мере 100 МГц, содержащий средство для генерирования указанного сигнала на заданной частоте, включающее в себя по меньшей мере один транзистор и резонансный элемент, при этом указанный один транзистор имеет ток смещения и эмиттер, базу и коллектор, и средство смещения для подачи указанного тока смещения для указанного одного транзистора, и отличающийся тем, что указанный эмиттер указанного одного транзистора имеет первую заданную площадь и подсоединен к указанному резонансному элементу, а указанное средство смещения включает в себя по меньшей мере еще один транзистор, имеющий эмиттер со второй заданной площадью эмиттера, и в котором указанный ток смещения зависит от величины отношения указанной первой заданной площади к указанной второй заданной площади. 9. Генератор по п. 8, отличающийся тем, что он включает в себя выполненный из полупроводникового материала кристалл, имеющий расположенные в нем элементы многокомпонентной схемы, включающей в себя первый транзистор и второй транзистор, относительные размеры эмиттеров которых определяют уровень тока смещения, подаваемого в качестве импульса смещения указанных первого и второго транзисторов, и керамическую подложку-плату, связанную с указанным кристаллом и имеющую по меньшей мере одну соединительную дорожку, подсоединенную к указанному кристаллу для соединения требуемых элементов многокомпонентной схемы с требуемыми участками электрической схемы, при этом указанная по меньшей мере одна соединительная дорожка выполнена из такого материала и имеет такую длину, чтобы образовывать собой по меньшей мере один пассивный схемный элемент таким образом, что указанный по меньшей мере один пассивный схемный элемент, образованный соединительной дорожкой, и расположенные в пределах кристалла элементы многокомпонентной схемы совместно образуют генераторную схему, которая формирует указанный переменный сигнал с заданной частотой колебаний на выходе указанной генераторной схемы. _______________________ вание тока от буферного усилителя для питания ГУН. Буферный усилитель, кроме того, работает в качестве фильтра импульса энергопитания для ГУН. Однако, при такой схемной компоновке любое падение напряжения либо в буферном усилителе, либо в ГУН приведет к ограничению диапазона напряжения питания, которым располагает ГУН. В то же время, для обеспечения высокого показателя отношения сигнал-шум и достаточной мощности выходного сигнала важно располагать большим диапазоном напряжения питания. На фиг.1 представлена схема ГУН в блочном ("этажерочном") схемном исполнении. Здесь транзистор 135 во взаимодействии с обычной резонансной схемой, подключенной к коллектору транзистора, работает в качестве генератора 151. Резистор 133, подсоединенный к эмиттеру транзистора 135, используется для управления количеством тока смещения, стекающего с эмиттера транзистора 135. Резистор 133 вызывает падение напряжения, сокращая таким образом доступный диапазон напряжения питания. Конденсатор 115 подсоединяет генерированный сигнал к буферному усилителю 153. Буферный усилитель 153 содержит в схеме транзисторы 111 и 113. Буферный усилитель 153 усиливает сигнал, генерируемый ГУН 151 и по Настоящее изобретение в целом относится к генераторам, и, более конкретно, к интегральным генераторам, управляемым напряжением (ГУН). В целом, генераторы, управляемые напряжением, находят широкую сферу применения, включающую в себя, но не ограничивающуюся, их применение в радиотелефонах. В настоящее время ГУН используется в радиотелефонах в качестве источника частоты как для приемника, так и для передатчика. При фазовой синхронизации ГУН на нужной частоте генерируемый ГУН частотный сигнал используется для модуляции или демодуляции сигналов данных на радиочастотах. По мере того, как радиотелефоны становятся все более малогабаритными, возрастает потребность в том, чтобы ГУН более эффективно использовал мощность энергопитания, работал при невысоких напряжениях источников питания и имел высокий показатель отношения сигнал-шум. В сегодняшней практике к представляющим интерес конструкциям ГУН можно отнести блочное исполнение буферного усилителя и ГУН. При таком блочном ("этажерочном") решении схемы источник питания последовательно подключен к буферному усилителю и к ГУН. Такая схемная компоновка обеспечивает повторное использо 2 34424 даваемый на буферный усилитель 153 через конденсатор 115. Кроме того, буферный усилитель может служить в качестве дополнительного фильтра импульса источника питания 155, подаваемого на ГУН 151, что является предметом нашей рассматриваемой в настоящее время заявки. Дополнительное изолирование ГУН от источника питания и от буферного усилителя было бы благоприятным для генератора, поскольку сделало бы выходную частоту генератора менее подверженной колебаниям напряжения источника питания 155 и изменениям полного сопротивления нагрузки на выходе буферного усилителя 153. Таким образом, существует необходимость в создании ГУН, который мог бы эффективно работать при низких напряжениях питания, в то же время обеспечивая высокий показатель отношения сигнал-шум, и который кроме того был бы более надежно защищен от колебаний напряжения источника питания 155 и полного сопротивления нагрузки буферного усилителя 153. Настоящее изобретение, таким образом, предлагает генератор для формирования сигнала с заданной частотой, составляющей по меньшей мере 100 МГц, содержащий средство для генерирования указанного сигнала на заданной частоте, включающее в себя по меньшей мере один транзистор и резонансный элемент, при этом указанный один транзистор имеет ток смещения, эмиттер, базу и коллектор, и средство смещения для подачи указанного тока смещения для указанного одного транзистора, и отличающийся тем, что указанный эмиттер указанного транзистора имеет первую заданную площадь эмиттера и подсоединен к указанному резонансному элементу, а указанное средство смещения включает в себя по меньшей мере еще один транзистор, имеющий эмиттер со второй заданной площадью эмиттера, и в котором указанный ток смещения зависит от величины отношения указанной первой заданной площади к указанной второй заданной площади. На фиг.1 показана электрическая схема буферного усилителя и ГУН в блочном ("этажерочном") схемном исполнении, известном в практике. На фиг.2 показана блок-схема радиотелефонной системы, в которой может использоваться настоящее изобретение. На фиг.З показана электрическая схема буферного усилителя и ГУН в блочном ("этажерочном") схемном исполнении, в которой может использоваться настоящее изобретение. На фиг.4 показан альтернативный вариант выполнения схемы, показанной на фиг. 3. На фиг.5 показан еще один альтернативный вариант выполнения схемы, показанной на фиг.3. На фиг.6 показана керамическая подложкаплата, содержащая кристаллическую интегральную схему и индуктивные элементы, в которой может использоваться настоящее изобретение. Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения. На фиг.2 представлена блок-схема радиотелефонной системы связи. Система включает в себя стационарную приемопередающую станцию 203, которая содержит приемник и передатчик. Стационарная приемопередающая станция 203 осуществляет прием и передачу радиочастотных сигналов через антенну 205. Эта стационарная приемопередающая станция 203 обеспечивает телефонное коммуникационное обслуживание всех мобильных и переносных радиотелефонов в пределах конкретной географической зоны, куда входит и переносной радиотелефон 201. Радиотелефон 201 передает радиочастотные сигналы на стационарную приемопередающую станцию 203 и принимает радиочастотные сигналы от этой станции. Антенна 207 улавливает радиочастотные (ВЧ) сигналы и преобразует их в электрические радиочастотные сигналы-импульсы. ВЧ-сигналы, поступающие на антенну 207, подаются на вход приемника 215. Приемник 215 осуществляет демодуляцию ВЧ-сигналов, имеющих заданную несущую частоту. Заданная несущая частота задается генератором, управляемым напряжением (ГУН), и буферным усилителем 211. После демодуляции сигнала информация может быть восстановлена и использована другими элементами, входящими в схему радиотелефона 201. При передаче информации от радиотелефона 201 к стационарной приемопередающей станции 203 информация подается на вход передатчика 209 и модулируется по второй заданной частоте. Частота модуляции задается ГУН и буферным усилителем 211. Модулированный электрический радиочастотный сигнал-импульс передается на антенну 207, которая преобразует его в радиочастотный сигнал и посылает его на стационарную приемопередающую станцию 203. Система фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) 213, подсоединенная к ГУН и буферному усилителю 211, работает в качестве промежуточного устройства между цепью опорной частоты 217 и ГУН 211. Система ФАПЧ направляет свое выходное напряжение на ГУН 211 для управления изменением частоты ГУН 211 в зависимости от необходимости. На фиг.3 представлена электрическая схема ГУН и буферного усилителя 211 в блочном ("этажерочном") схемном исполнении. Цепь ГУН включает в себя резонансный транзистор 325 и резонансную цепь, которая включает в себя катушку индуктивности 335, варактор 341 и конденсаторы 343, 337. В предпочтительном варианте осуществления изобретения в качестве транзисторов 333 и 325 используются биполярные n-р-n транзисторы. Генерируемый ГУН импульс подключен к буферному усилителю с помощью конденсатора 357. Буферный усилитель включает в себя транзисторы 349, 351, 355, которые объединены в каскадную усилительную схему с незаземленными входом и выходом, имеющую входную ступень с общим эмиттером и две выходные ступени с общей базой, соединенные параллельно. Резистивный элемент исключен из типовой схемы ГУН, такой, например, как показанная на фиг.1. Обычно, как показано на фиг.1, эмиттер резонансного транзистора 135 соединен с землей через резистор 133 для управления током смещения для резонансной цепи. При использовании "зеркальных" транзисторов 325, 333 ток смещения может управляться смещающим резистором 325, что, таким образом, исключает необходимость использования резистора в эмиттерной цепи резонансного транзистора 333. Для осуществления 3 34424 эффективного управления током смещения оба транзистора 325 и 333 должны иметь согласующиеся термические характеристики. В предпочтительном варианте осуществления изобретения согласование термических характеристик достигается интеграцией двух транзисторов 325 и 333 в общем кристалле интегральной полупроводниковой схемы. Исключение резистивного элемента из тракта подачи энергопитания приводит к увеличению диапазона напряжения источника питания, которым может располагать буферный усилитель и ГУН, вследствие чего достигается более высокий уровень выходной мощности при заданном входном напряжении питания и более высокий показатель отношения сигнал-шум на выходе ГУН. В предпочтительном варианте осуществления изобретения ток смещения, идущий через резонансный транзистор 333, задается смещающим транзистором 325 и последовательностью резисторов цепи смещения 311, 317, 319 в соединении с источником питания 361. Постоянный ток в резонансном транзисторе 333, при отсутствии каких бы то ни было колебаний, может быть рассчитан как ток, идущий через смещающий транзистор 325, умноженный на величину отношения площади эмиттера резонансного транзистора 333 к площади эмиттера смещающего транзистора 325. Площадь эмиттера - это геометрическая площадь, занимаемая эмиттером транзистора. При выполнении площади эмиттера смещающего транзистора 325 гораздо меньшей, чем площадь эмиттера резонансного транзистора 333, цепь смещения будет потреблять гораздо меньше тока, чем генератор, т.е. будет, таким образом, весьма эффективной в оптимальном потреблении энергопитания. Интеграция обоих транзисторов 325 и 333 в общем кристалле ИС приводит к очень близкому сопряжению между двумя токами, идущими через два транзистора 325 и 333, поскольку термические характеристики и характеристики старения транзисторов 325 и 333 будут колебаться совместно. Кроме того, резистор (не показан на схеме) может подсоединяться между базой смещающего транзистора 325 и землей. Это дополнительно ограничит ток, проходящий через смещающий транзистор 325, не препятствуя току, проходящему через резонансный транзистор 333, создавая, таким образом, более эффективную схему смещения с потенциальной потерей точности тока смещения. Такая схема квалифицируется как VBE-умножитель. При наличии колебаний в ГУН напряжение между коллектором и эмиттером резонансного транзистора 333 раскачивается между напряжением насыщения и напряжением отсечки транзистора. При насыщении резонансный транзистор 333 тянет вниз напряжение эмиттера транзистора 355, а также напряжение базы транзистора 355. Это проявляется в сокращении тока, подаваемого на смещающий транзистор 325. Поскольку резонансный транзистор 333 получает возбуждение базы от смещающего транзистора 325, импульс возбуждения базы будет сокращаться, создавая таким образом обратную связь отрицательного смещения для уменьшения эффекта насыщения. При отсечке возникает обратный эффект, когда ток смещения от смещающего транзистора 325 увеличивает возбуждение, подаваемое на резонансный транзистор 333. Таким образом амплитуда колебаний на генераторной ступени определяется напряжением эмиттера транзистора 355. Таким образом, исключение из эмиттерной цепи резонансного транзистора 333 резистивного элемента, вызывавшего падение напряжения, приводит к увеличению эффективного напряжения эмиттера транзистора 355, допуская, как следствие, больший размах напряжения в ходе колебаний, и, соответственно, обеспечивая увеличение мощности выходного сигнала показанной на фиг.3 схемы. В предпочтительном варианте осуществления изобретения резонансная схема подключена к эмиттеру резонансного транзистора 333. Такое решение дополнительно изолирует чувствительные элементы ГУН от импедансных колебаний нагрузки на выходе буферного усилителя. Такая схемная компоновка квалифицируется как схема "резонансного эмиттера". Такая схема с "резонансным эмиттером" является предпочтительным вариантом осуществления изобретения благодаря ее превосходной защищенности от смещений частоты, вызванных импедансными колебаниями нагрузки. Однако в вариантах использования, не требующих такого уровня защищенности, могут использоваться сходные схемные компоновки. Эти сходные схемные компоновки могут квалифицироваться как "резонансный коллектор" и "резонансная база". На фиг.4 представлена схемная компоновка с "резонансным коллектором". Схемная топология в существенной мере идентична схеме, представленной предпочтительным вариантом осуществления по фиг.3, за исключением того, что резонансная цепь, включающая в себя элементы 441, 435, 443 и 445, теперь подключена к коллектору резонансного транзистора 333. На фиг.5 представлен вариант осуществления схемного решения с "резонансной базой". Схемная топология идентична схеме предпочтительного варианта осуществления за исключением того, что резонансная цепь, включающая в себя элементы 541, 535, 543, 545 подключена к базе резонансного транзистора 333. В предпочтительном варианте осуществления изобретения компоненты показанной на фиг.3 схемы, содержащиеся в пределах прямоугольника 365, интегрированы в кристалле ИС. Выводы кристалла показаны на фиг.3 проходными позициями 363. Кристалл ИС монтируется на керамической подложке-плате, как показано на фиг.6. Керамическая плата 601 предусматривает наличие соединительных дорожек между компонентами схемы, не содержащимися в кристалле ИС, и самим кристаллом ИС. Соединительные дорожки служат индуктивными и резонансными схемными элементами, в частности, катушками индуктивности 335, 327, 355, 305 и 307. Смещающий и резонансный транзисторы 325 и 333 интегрированы в кристалле ИС, обеспечивая согласование термических характеристик транзисторов, что содействует точности управления током смещения, идущим через транзисторы 325 и 333. Таким образом, исключение резистивного элемента из эмиттерной цепи резонансного тран 4 34424 зистора 333, использование блочной ("этажерочной") схемной компоновки, включение в схему ГУН "зеркальных" транзисторов 325 и 333, интеграция транзисторов 325, 333 и подключение резонансной цепи к эмиттеру резонансного транзистора 333 приводит к созданию точно регулируемого ГУН, эффективно использующего энергопитание, предназначенного для использования в радиотелефоне с ограниченным объемом напряжения питания. Фиг. 1 Фиг. 2 5 34424 Фиг. 3 Фиг. 4 6 34424 Фиг. 5 Фиг. 6 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 7 34424 8