Декадные синтезаторы частот

Декадные схемы синтезаторов используют десятичную систему образования дискретных частот. Как правило, в подобных схемах используют один КАГ на частоту f_Kс высокой стабильностью, а дискретные частоты образуются путём многократного умножения, деления и преобразования частотыf_K.

Установка частоты в таких синтезаторах производится декадными переключателями,¹⁰поэтому отпадает необходимость в громоздких градуировочных таблицах (требуемых в интерполяционных схемах при большом числе частот и соответственно сменных КвР) и градуировочных графиках (требуемых в компенсационных схемах и устанавливающих связь между частотой АГПД и требуемой рабочей частотой). Поэтому декадные синтезаторы получили широкое распространение.

Одна из возможных структурных схем декадного синтезатора представлена на рис.23.13.

Из частоты стабильного КАГf_Кформируются с помощью делителей частоты в 10 раз частоты, имеющие десятичную градацию: 0,1f_Ки 0,01f_К. Эти частоты и частотаf_Кпоступают на генераторы гармоник ГГ 1, ГГ 2, ГГ 3 соответственно, на выходах которых образуются колебания, содержащие большое количество гармонических составляющих, кратных указанным частотам. С помощью фильтров Ф 1, Ф 2, Ф 3 выделяется любая из интересующих гармоникf₁,f₂,f₃. Получение рабочей частотыf=f₁+f₂+f₃осуществляется в нелинейном преобразователе – сумматоре. Возникающие при нелинейном преобразовании ненужные комбинационные частоты должны быть подавлены. Наиболее просто эта задача решается в схеме с использованием диапазонного автогенератора АГПД, частота которого стабилизируется с помощью кольца ФАП. На схеме (рис.23.13) в это кольцо входят смесители СМ 1, СМ 2, фазовый детектор ФД и управляющий элемент УЭ. Фильтры (фильтрующие устройства) Ф 1, Ф 2, Ф 3 и делители частоты также выполняются в виде АГ, стабилизированных кольцами автоподстройки. Основным элементом кольца автоподстройки в этом случае является импульсно-фазовый детектор, на один вход которого подаётся непрерывный сигнал, а на другой – кратковременные импульсы. Система ФАП в рассматриваемой схеме обеспечивает равенство частотf₃=f–f₁–f₂, из чего следует, что рабочая частотаf=f₁+f₂+f₃. Соответственно правая часть схемы, выделенная на рис.23.13, рассматривается как сумматор частот.

В схеме (рис.23.13) интервал (шаг) сетки частот ∆F₀= 0,01f_К. Добавляя каскады деления частоты, можно уменьшить этот интервал. Если в схему ввести каскады умножения частотыf_Кв 10 раз (аналогично каскадам деления частоты), то можно поднять вверх диапазон рабочих частот.

Нетрудно усмотреть сходство в схемах (рис.23.12) и (рис.23.13). Различие только в том, что в схеме (рис.23.12) частоты опорных генераторов в общем случае не кратны 10, но они могут быть в отдельных случаях гармониками одного КАГ.

Рассмотренный декадный синтезатор, как видно из представленной структурной схемы (рис.23.13), построен на принципе частотного анализа и, следовательно, относится к непрямым синтезаторамчастоты.

Наличие перестраиваемых АГ различных диапазонов с кольцами фазовой и импульсно-фазовой автоподстройки существенно усложняет декадный синтезатор. Подобные возбудители обычно находят применение в стационарных радиопередатчиках.

Лет 25 – 30 назад начали широко использоваться декадные синтезаторы, работающие на принципе синтеза выходной частоты. Известны они как декадные синтезаторы с идентичными декадами. Структурная схема такого декадного синтезатора частот представлена на рис.23.14.

Возбудитель содержит опорный генератор (ОГ) из частоты которого в датчике опорных частот (ДОЧ) формируются 10 опорных частот:f_ОП0,f_ОП1,f_ОП2,…,f_ОП9, связанных соотношением

f_{ОП n}=f_ОП0+n∆f,

где n– номер опорной частоты (n= 0…9); ∆f– интервал сетки частот ДОЧ.

На выходе ДОЧ также имеется опорная частота f ^/_ОП, которая связана с частотойf_ОП0соотношением

f_ОП0= 9 f ^/_ОП.

В возбудителе имеется К идентичных декадных преобразователей частот. Первый декадный преобразователь соответствует самому мелкому разряду. Подключение преобразователей к ДОЧ осуществляется переключателями П₁, П₂,…, П_К. На вход первого смесителя СМ₁поступают частотыf ^/_ОПиf_{ОП П1}=f_ОП0+n₁∆f, гдеn₁– положение переключателя П₁от 0 до 9. На выходе СМ₁имеется частотаf ^/₁=f_{ОП П1}+f ^/_ОП, соответственно на выходе первого декадного преобразователя имеется частота

f₁= 0,1 f ^/₁= 0,1(f_{ОП П1}+f ^/_ОП) = 0,1(f_ОП0+n₁∆f+f ^/_ОП) =

= 0,1(9f ^/_ОП+f ^/_ОП+n₁∆f) =f ^/_ОП+ 0,1 n₁∆f.

На вход смесителя второго преобразователя СМ₂поступают частотаf₁с выхода первого преобразователя и частота с ДОЧf_{ОП П2}=f_ОП0+n₂∆f, гдеn₂– положение переключателя П₂от 0 до 9. На выходе СМ₂имеется суммарная частотаf ^/₂=f₁+ f_{ОП П2}= =f ^/_ОП+ 0,1 n₁∆f+f_ОП0+n₂∆f=f ^/_ОП+ 0,1 n₁∆f+ 9f ^/_ОП+n₂∆f.

После второго декадного преобразователя имеем частоту

f₂= 0,1f ^/₂= f ^/_ОП+ 0,1n₂∆f+ 0,01n₁∆f.

Если после первого преобразователя можно иметь 10 частот, то после второго – сто частот.

Очевидно, после К-го преобразователя имеем частоту:

(***)

Определяемая (***) частота является выходной частотой возбудителя: f_К=f_ВЫХ.

Когда все переключатели находятся в положении 0 (n₁=n₂= …=n_К= 0), тоf_К=f ^/_ОП, а в общем случае на выходе синтезатора получается диапазон частот отf ^/_ОПдо

с шагом .

Есть схемы, в которых последний декадный преобразователь не содержит делителя частоты. В этом случае выходная частота снимается с выхода фильтра последнего смесителя СМ_Ки в 10 раз будет выше частоты, определяемой (***), то есть

.

Шаг получаемой сетки частот .

Отсутствие перестраиваемых элементов и как следствие простота управления частотой возбудителя позволяют автоматизировать процесс перестройки частоты передатчика, что обусловливает широкое применение рассмотренной схемы возбудителя на практике.

Недостаток схемы: повышенный уровень шума из-за возникновения побочных составляющих в каждом смесителе.