Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций

Кафедра «Радиотехника и телекоммуникации»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Дисциплина: Устройства генерирования и формирования сигналов

Тема: Синтезатор частот

Выполнил студент гр. 3092/3 (подпись) Е.К. Тихонова

Руководитель, к.т.н., доц. (подпись) А.Я. Сергеев

«_____» ___________2013г.

Санкт - Петербург

2013

Техническое задание:

Диапазон частот, МГц………………………………………………………………….220,0-300

Шаг сетки частот, кГц…………………………………………………………………………...1 Нестабильность частоты, 1/сут………………………………………………………………10^-8

Степень подавления побочных составляющих, дБ…………………………………………..60

Содержание:

Техническое задание……………………………………………………………………………2

Введение ………………………………………………………………………………………...4

1. Технические характеристики………………………………………………………………..5

2. Автогенераторы синтезаторов частот……………………………………………………….7

3. Нестабильность частоты автогенератора…………………………………………………..11

4. Цифровые синтезаторы….…………………………………………………………………..13

5. Методы формирования и стабилизации сетки частот……………………………………..15

6. Фазовые шумы в синтезаторах частот……………………………………………………...20

7. Синтезаторы частот в устройствах мобильной связи………………….………………….26

8. Синтезатор частот по техническому заданию ……...……………………………………..27

Заключение……………………………………………………………………………………...30

Список литературы……………………………………………………………………………..31

Введение

Возбудитель современного радиопередатчика состоит в общем случае из синтезатора частот и формирователя видов работ, который необходим для модуляции первичных колебаний информационным сигналом.

Синтез частот - формирование дискретного множества частот из одной или нескольких опорных частот fon. Опорной называется высокостабильная частота автогенератора, обычно кварцевого.

Рис. 1. Синтез частот.

Синтезатор частот (СЧ) предназначен для формирования дискретного множества стабильных частот из одной или нескольких опорных частот. Синтезатор используется в радиоприемных и радиопередающих устройствах систем радиосвязи, радионавигации, радиолокации и другого назначения.

На ранней стадии развития техники синтеза частот (синтезаторов частот) для каждой рабочей частоты использовался кварцевый резонатор. Такие синтезаторы известны под названием «кварц-волна».

Быстрое развитие техники связи привело к необходимости значительного увеличения числа рабочих каналов. Это привело к значительному повышению цен и понижению надёжности синтезаторов, построенных по принципу «кварц-волна». Структурные схемы современных синтезаторов частот во многом определяются требованиями к техническим характеристикам возбудителей радиопередатчиков.

1. Технические характеристики синтезаторов частот

Основные технические характеристики синтезатора частот:

1) диапазон рабочих частот;

2) допустимая нестабильность частоты;

3) шаг сетки частот;

4) требуемое подавление побочных составляющих;

5) быстродействие;

6) спектральные характеристики выходного сигнала.

Рассмотрим каждую из этих характеристик. [1]

1) Диапазон рабочих частот синтезатора частот характеризуется нижней f_н (минимальной) и верхней f_в (максимальной) частотами, а также коэффициентом перекрытия по частоте k_f= f_в/ f_н.

2) Допустимая нестабильность частоты синтезатора характеризуется величиной абсолютной нестабильности (∆f) или относительной (Ɛ=∆f/f).

Для современных синтезаторов частот величина относительной нестабильности частоты лежит в пределах 10^-5-10^-9. Подобные показатели нестабильности частоты могут обеспечить лишь эталонные генераторы с высокодобротным и высокостабильным резонатором (к примеру, кварцевым). Поэтому в настоящее время все синтезаторы частот, включая диапазонные, строятся с кварцевой стабилизацией частоты. В некоторых случаях роль эталонных генераторов играют квантовые стандарты частоты, нестабильность которых не хуже 10^-10…10^-13.

3) Шаг сетки частот – минимальный частотный интервал между соседними номинальными поочерёдно получаемыми значениями частоты на выходе возбудителя. Он выбирается, исходя из области применения возбудителей передатчиков. В телекоммуникационных системах шаг выбирается, исходя из выделенного диапазона рабочих частот с учётом полосы частот, занимаемой при передаче информации.

4) Подавление дискретных побочных составляющих оценивается отношением мощности побочного колебания к мощности рабочего колебания

D=10*log(Pпоб/Pраб) (1)

По действующим нормам величина D должна быть меньше (-40)-(-70) дБ, в некоторых случаях меньше (-100) дБ.

5) Быстродействие оценивается временем перехода с одной рабочей частоты на другую. Для оценки времени переходного процесса необходимо задаться временем его окончания.

6) Спектральные характеристики выходного сигнала возбудителя. Основной спектральной характеристикой выходного сигнала является плотность мощности флуктуации фазы Sφ(f) одной боковой полосы шумов в полосе частот 1 Гц.

Здесь f – отстройка по частоте от несущей, обычно даётся в пределах от 10 до 10⁷ Гц.

Для оценки спектральных свойств выходного сигнала используется также спектральная плотность мощности флуктуации частоты

S_f(f)=f ²* Sφ(f). (2)

Интенсивность фазовых флуктуаций в полосе рабочих частот оценивается дисперсией флуктуации фазы

(3)

fв и fн – верхнее и нижнее значения полосы рабочих частот информационного сигнала.

Интенсивность отклонения частоты характеризуется дисперсией флуктуации частоты.

Часто спектральные свойства выходного сигнала возбудителя оцениваются величиной паразитного отклонения фазы (ПОФ) и частоты (ПОЧ) или среднеквадратичным отклонением фазы и частоты

, (4)

Такие технические характеристики, как условия эксплуатации, массогабаритные показатели, надёжность, энергопотребление не являются специфическими для синтезаторов. Впрочем, они также учитываются при выборе метода формирования и стабилизации сетки частот. [1]