- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Характеристики сигналов
- •Терминология и классификация
- •1.2. Основные параметры сигнала
- •1.3. Погрешности формирования сигнала
- •1.4. Форма спектральной линии опорного колебания
- •1.5. Виды и параметры модулированных колебаний
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Источники опорных колебаний
- •Виды и параметры источников опорных колебаний
- •2.2. Стандарты частоты и времени
- •2.3. Автогенераторы со стабилизацией частоты по кварцу
- •2.4. Тактовые генераторы
- •2.5. Источники опорных колебаний свч диапазона
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Функциональные узлы синтезаторов сигналов
- •3.1. Управляемые по частоте автогенераторы
- •3.2. Широкополосные усилители
- •3.3. Умножители и делители частоты
- •3.4. Смесители частот
- •3.5. Фазовые и частотные дискриминаторы
- •3.7. Частотные фильтры
- •3.7. Узлы управления фазой и задержкой сигнала
- •3.8. Цифровые узлы синтезаторов и устройств формирования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Цифровые вычислительные синтезаторы
- •4.1. Принципы построения синтезаторов стабильных частот
- •4.2. Структурная схема цвс
- •4.3. Функциональные возможности цвс
- •4.4. Методы снижения погрешностей и повышения рабочей частоты
- •4.5. Интегральные цвс
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Синтезаторы стабильных частот с системой фапч
- •5.1. Синтезаторы стабильных частот на основе фильтрации составляющих
- •5.2. Элементы теории систем фапч
- •5.3. Качество выходного сигнала
- •5.4. Выбор параметров системы фапч
- •5.4. Расширение функциональных возможностей
- •5.5. Интегральные синтезаторы сетки частот
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Формирование модулированных колебаний со стабильными параметрами
- •6.1. Требования к параметрам сигналов с угловой модуляцией
- •6.2. Формирование чм колебаний со стабильной несущей частотой
- •6.3. Стабилизация параметров модуляции частоты
- •6.4. Формирование сигналов с фазовой манипуляцией
- •6.5. Модуляторы сигналов с манипуляцией частоты
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Формирование сложных и сверхширокополосных сигналов
- •7.1. Классификация сложных сигналов
- •7.2. Синтез сложных сигналов суммированием простых
- •7.3. Использование порождающей динамической системы
- •7.4. Аппроксимация на частичных отрезках времени
- •7.5. Синтезаторы звуковых сигналов
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Предисловие
Количество и сложность знаний и умений, которыми должен овладеть специалист по электронной технике, радиотехническим устройствам и системам за время обучения, нарастает такими темпами, что без усвоения этой системы знаний с единых позиций невозможно понять ключевые процессы в информационных системах, использовать эти решения в новых разработках.
Особенность техники синтеза стабильных частот состоит в том, что при повышенных требованиях к чистоте спектра выходного сигнала невозможно решить поставленные задачи с помощью простых технических решений, направленных на улучшение фильтрации выходного сигнала и приходится прибегать к построению комбинированных и многозвенных структур. Вариантов построения устройств синтеза и критериев их сопоставления становится так много, что без детального овладения методами анализа отдельных компонентов и структурного подхода к построению синтезаторов, модуляторов и устройств формирования сигналов невозможно ни правильное понимание функционирования готовых устройств, ни проектирование новых с улучшенными характеристиками. Поэтому в данном пособии значительное внимание уделено именно вопросам архитектуры устройств синтеза и эвристическим структурным решениям, направленным на преодоление тех или иных ограничений.
Теория и техника формирования сложных сигналов активно развивается в связи с широким внедрением мобильных средств связи, систем прецизионных радиотехнических измерений, радионавигации и радиолокации. Известно множество вариантов технических решений по построению синтезаторов сетки стабильных частот и грамотный инженер по электронике должен в них ориентироваться как в случае использования готовых интегральных компонентов, так и при разработке новых перспективных устройств и систем. Устройства формирования опорных сигналов создают тот фундамент, на котором базируется сама возможность правильного и надёжного функционирования информационных и связных систем. Без них невозможно представить современную электронную технику со всеми её аспектами гражданских и специальных приложений. Перспективы развития систем связи и информатики, сравнимые с переходом от чёрно-белых к цветным изображениям, открывает освоение техники формирования и обработки сигналов сложной негармонической формы.
Данное пособие предназначено для студентов старших курсов высших учебных заведений радиотехнического профиля. Она может быть полезной преподавателям и разработчикам цифровой аппаратуры формирования и обработки сложных сигналов.
Введение
Устройства формирования гармонических колебаний с высокими и прецизионными требованиями к чистоте спектральной линии (синтезаторы частот) получили широкое распространение в разнообразных видах радиотехнической профессиональной и бытовой аппаратуры, благодаря тому, что измерения частоты (или периода) колебаний могут производиться с наиболее высокой точностью среди других физических измерений, а широко доступные источники опорных колебаний имеют чрезвычайно малые собственные нестабильности частоты. На основе техники формирования колебаний со стабильной частотой повторения развиваются устройства формирования сигналов с заданным законом изменения амплитуды, частоты, фазы несущего колебания или формы сигнала.
Повышение требований к качеству радиотехнических систем связи, навигации, измерений привело к необходимости построения источников опорных колебаний с прецизионной стабильностью средней частоты и чрезвычайно низким уровнем собственных фазовых шумов [1-3]. На базе таких источников развиваются устройства формирования колебаний и сигналов со сложными видами модуляции при высоких требованиях к стабильности во времени их параметров, а также к методам формирования сложных сигналов негармонической формы и сигналов без несущей частоты.
Первоначальное применение синтезаторы стабильных частот имели в качестве схем переноса стабильности частоты [1, 23] опорного источника колебаний (кварцевого или квантово-механического эталона частоты) на другое значение средней частоты при большом количестве десятичных разрядов, представляющих отношение преобразуемых частот. Дальнейшее развитие техники синтеза колебаний шло [16-17, 19, 22-27, 33, 35, 38] в направлениях: а) формирования гармонических колебаний и сигналов с переключаемыми частотами и б) синтеза периодических сигналов заданной несинусоидальной формы. Синтезаторы квазигармонических сигналов разрешают противоречие между требованиями стабилизации и управляемости частотой, между величиной шага перестройки и временем перехода на другую частоту, между чистотой спектральной линии источника эталонных колебаний и качеством выходных колебаний синтезатора сетки частот, использующего компонентную базу с собственными нестабильностями. Успехи в области синтеза колебаний с чистым спектром определяют, в конечном итоге, возможности и достижения в области современных систем связи, радиолокации, радионавигации, высокоточных средств наведения. Логическим развитием синтезаторов, фиксированных частот явились устройства формирования колебаний с малыми погрешностями заданного закона изменения частоты, синтезаторы частотно-модулированных сигналов [10], которые позволили создать устройства синтеза с такими сочетаниями параметров, которые недоступны синтезаторам фиксированных частот.
Достижения микроминиатюризации и цифровой техники привели к расширению области применения сигналов негармонической формы, то есть сверхширокополосных сигналов без несущей частоты [29] и к технической разработке соответствующих синтезаторов и устройств формирования. Синтезаторы сигналов с управлением параметрами в широких пределах служат основой для развития прикладных устройств формирования звуков, в том числе музыкальных, речи, изображений.