16. Методы синтеза сетки дискретных частот

. Прямой метод синтеза

Различают два метода синтеза сетки частот - прямой и косвенный.

При прямом синтезе требуемая частота получается непосредственно из эталонного высокостабильного колебания опорного генератора путем арифметических преобразований с использованием колебаний гетеродинного генератора.

Структура синтезатора, выполненного по методу прямого синтеза.

В этом синтезаторе используется принцип «идентичных декад».

Из сигнала кварцевого АГ в блоке опорных частот БОЧ формируется десять частот f0 ... f 9, кратных частоте fкв, и сигнал с частотой

Опорные частоты fo ... f 9 связаны соотношением

fn = fo + ndf , (7.14)

где n = 0, 1, 2, ... .

df - шаг сетки опорных частот.

Частота колебания на выходе делителя первой декады равна

.

С помощью декадных переключателей SА1... SАk сигнал одной из частот fo ... f9 можно подать на соответствующий смеситель. Полосовые фильтры выделяют сигналы суммарной частоты.

Частота выделенного сигнала уменьшается в 10 раз делителем, который в последней декаде отсутствует.

С учетом (7.14) получаем

На выходе делителя второй декады частота колебания соответствует

где n1 - номер положения переключателя SА1;

n2 - номер положения переключателя SА2.

На выходе полосового фильтра последней декады

. (7.15)

Положим, что f0 = 9 МГц, df = 1 МГц и k = 5. Тогда

(МГц).

Если все переключатели декад установить в положение n = 1, то частота будет f = 11,1111 МГц, причем ее значение совпадает с номерами переключателей. Если переключатели установить в положение n = 9, то f = 19,9999 МГц. Шаг перестройки частоты при k = 5 составляет 100 Гц.

Достоинства синтезаторов выполненных по методу прямого синтеза:

1. Возможность получения сколь угодно малого шага сетки частот за счет увеличения числа декад.

2. Идентичность большинства элементов декад.

3. Малое время перестройки ССЧ.

Недостаток - необходимость применения значительного числа смесителей и фильтров, что в конечном итоге усложняет достижение подавления побочных частот на выходе более чем – 60...80 дБ.

17. Методы синтеза сетки дискретных частот

Косвенный (когерентный) метод синтеза

Косвенный метод синтеза подразумевает формирование колебаний рабочей частоты ССЧ перестраиваемым АГ, работа которого синхронизируется высокостабильными колебаниями, формируемыми опорным АГ, с точностью до постоянства разности фаз. Это и послужило другому названию данного метода синтеза как когерентного.

В синтезаторах, построенных на основе метода косвенного синтеза (иногда называемого методом анализа), можно выделить три составные части:

1. Перестраиваемый по частоте АГ, частота колебаний которого fПАГ является выходной частотой синтезатора.

2. Цепь коррекции частоты перестраиваемого АГ. Для коррекции часто используются системы ФАПЧ.

3. Тракт анализа частоты fПАГ . В тракте анализа может быть использовано устройство прямого синтеза с той лишь разницей, что преобразование частоты ведется в обратном направлении (от fвых = fПАГ к частоте F, на которой работает фазовый детектор системы ФАПЧ).

Разнообразные схемы косвенного синтеза частот можно разделить на два типа:

1) с суммированием - вычитанием частоты в тракте анализа;

2) с делением частоты в тракте анализа.

На рис. 7.9 для примера представлена схема синтезатора, выполненная по методу косвенного синтеза с использованием вычитания частоты fПАГ в тракте анализа.

Тракт анализа частоты fПАГ представляет собой многократный преобразователь частоты. Выходным сигналом синтезатора являются колебания перестраиваемого АГ без каких-либо нелинейных преобразований. Это обеспечивает повышение спектральной чистоты выходного сигнала синтезатора по сравнению со спектральной чистотой колебаний на выходе синтезаторов, построенных по методу прямого синтеза частот, в которых выходной сигнал получается за счет нелинейных преобразований сигналов опорных частот.

В установившемся режиме работы системы ФАПЧ частота выходного сигнала синтезатора находится из соотношения

fвых = fПАГ = F + f1+ f2 + ... + fk , (7.16)

где f1 ... fk - частоты, выбираемые переключателями SА1... SАk тракта анализа частоты. Изменяя эти частоты можно изменять выходную частоту fвых.

Существенным недостатком синтезаторов рассмотренного типа является сложность получения шага частот менее 100...200 Гц. Это связано с тем, что шаг сетки частот определяется рабочей частотой фазового детектора F. При уменьшении F для обеспечения требуемой фильтрации этой частоты в тракте

ФАПЧ необходимо увеличивать инерционность фильтра нижних частот (ФНЧ). При этом возрастает длительность переходных процессов и время перестройки.

В заключение необходимо отметить, что в современных системах связи находит широкое применение комбинации методов синтеза рабочих частот ССЧ.