книги из ГПНТБ / Лапицкий Е.Г. Расчет диапазонных радиопередатчиков

тающего в д и а п а з о н е частот

до 30 Мгц

с интервалом

сетки 1 кгц.

Сетка частот с интервалами

до 100 кгц

формируется

с помощью

трех идентичных д е к а д

(последняя из них без д е л и т е л я ) , дл я фор­

мирования интервалов

1 Мгц и 10 Мгц

используются

отдельные

датчики. Пр и использовании

этого

синтезатора

в качестве

возбу­

дителя сигнал

д о л ж е н вводиться

в

датчик

с

интервалом 10 Мгц,

д л я чего может быть использована частота

/ С = Ю Мгц.

Существенным достоинством рассмотренных схем построения

синтезаторов с

идентичными

д е к а д а м и (помимо

конструктивного)

является

уменьшение

индекса

паразитной

частотной

модуляции

••10

\См1'\

••ю

\Сн2'\

\Ф1

\Ф1'

\Ф2

\Ф2'\

\ФЗ

<Р4

\ФНЧ

\См1\

См2

\СнЗ\

\См5\

fs

дА

\Д5

Рис.

4-22

за счет

включения в

цепь формирования

сетки

частот

делителей

частоты. Однако идентичность

д е к а д ведет

к появлению

побочных

колебаний из-за возможного прохождения

колебаний от одной де­

к а д ы в другую, минуя систему преобразования

(например,

вслед­

ствие недостаточной экранировки,

связи

по цепям питания

и др . ) .

И з б а в и т ь с я от

этого

недостатка,

сохранив

возможность

ослабле ­

чения

датчиков,

имеющих одинаковые

интервалы

м е ж д у часто­

тами,

но р а б о т а ю щ и х на р а з н ы х участках диапазона [20].

В о з м о ж н а я схема такого синтезатора

частот

приведена

на рис. 4-22.

Если

синтезатор д о л ж е н

иметь интервал сетки

частот

1 кгц и ширину диапазона

не­

Первые

три датчика

б у д у т

работать

примерно

в

одном

и том

ж е диапазоне

частот

(от нескольких

мегагерц

д о

15—20 Мгц) и

иметь

интервал

сетки 100 кгц:

f[ =fl + А-100, кгц;

^

= / 2

+

М 0 0 , кгц;

/3 = / 3

+

т - 1 0 0 ,

кгц,

причем полосы частоты этих датчиков не должны

перекрываться.

мощью

вспомогательных

частот

fin, /20 и ho полосы, занимаемые датчиками,

сдвигаются в диапазон

100—200

Мгц.

Точные значения всех рабочих частот

и знаки

преобразования

в смесителях

(сложение или вычитание) определяются

из условий удобства реализации вспомогательных

частот

/ю, /го и /зо и

отсут­

ствия

побочных

колебании

при

преобразованиях.

Получить

расчетные

соотно­

шения

в

общем

случае

затруднительно,

поэтому

ограничимся

рассмотрением

частного

случая.

Допустим, что в смесителях

См1—СмЗ,

См1'

и См2' (рис. 4-22)

выделяются

колебания

суммарной

частоты

и / | < / 2 < / з

(в общем

случае

порядок

расположе­

ния

частот

датчиков

может

быть

и

любым

другим) .

Защитные

интервалы

м е ж д у полосами

частот

датчиков

обозначим

А/12 = h м н и — h

макс

и

А/ 2 з =

=

/3 мин —

^2макс!

тогда

h

=

/1

+

Д/12 +

900,

кгц;

/з =

/1

+

Д/12 +

Д / 2

3 +

1800,

кгц,

так как каждый датчик выдает десять частот

с

интервалом

100 кгц

и

занимает

полосу

частот 900

кгц.

Частота

колебаний

па

выходе

четвертого

смесителя

См4

равна

/'

=

0,1 [ 0 , 1 ( / , „ + / ; ) + / 2 0

+ / 2 ]

+ / 3 0 - / 3 - / ; .

где

f 4 =

/"4

— 11 • 1000,

кгц.

После

подстановки

значений

частот /'|Ч-/'«

получим

/'

=

[nmlk]

+ / 3 0

+

0,1/я, +

0,01/ю - / 4 + 1,4/! + 1 , 1 Д / 1 2

+

Д / 2 3

+ 1890, кгц,

поэтому при выборе точных значении

/ 1 ,

/ 4 , /ю, /20, /зо, A / i 2 и

Д/23 необходимо

обеспечить,

чтобы

величина

/зо + 0,1/г „

+ 0 , 0 1 / ю - / „ +

1,11/!+ 1 , 1 Д / 1 2 + Д / 2 3

+

1890,

кгц

(4-23)

была кратна

10000 кгц,

так как частоты пятого

датчика

обычно

бывают

кратны

10 Мгц.

^

Частота

/ 3 0 может

быть

выбрана

кратной

10 Мгц,

/ 1

0 — кратной

100

Мгц,

например f1 0 =200

Мгц,

тогда для дальнейшего

рассмотрения

нз

(4-23)

эти час­

тоты

могут

быть исключены, т. е. частота

/ " =

0, l / 2 0 -

h +

1,1 l/ i + 1 • 1 А/12 +

Д/ 2 з +189 0

должн а

быть

кратна

104

кгц.

Д л я выполнения этого условия можно потребовать, чтобы защитные

интер­

валы

были кратны

100 кгц, а частота

/ 1 — к р а т н а

1000 кгц.

Пусть х—

цифра в раз­

ряде единиц мегагерц в величине

fi, а у — цифра

в разряде

сотен килогерц в вели­

чине

Д/12. Дл я возможности построения

фильтров

после смесителей См1—СмЗ

Д / 1 2

должн о быть не менее нескольких сотен килогерц,

т. е. < / ^ 5 ч - 6 . Дл я

исключения

цифры в разряде десятков килогерц

из

частоты

/ " необходимо,

чтобы

величина

х+у+9

была

кратна

10, поэтому

с учетом ограничений

для у

имеем

х+у+9=20

и можно

выбрать х = 5 и (/=6, т. е. fг

= 15000 кгц, Д / |

2 = 6 0 0

кгц.

При этих значениях

имеем

Г

=

0 , 1 / 2 о — / 4 +

А/23 +

1920.

Частота //, кратна 1000 кгц, поэтому для исключения

цифры

в разряде

сотен

килогерц

нз / " необходимо иметь

Д / 2 3 = 800 кгц,

т. е. /"=0,1

/2 о—/4+20 000.

Если

выбрать

/2 о кратной

10

Мгц,

то

цифра

в

разряде

десятков

мегагерц

в /20 должн а

совпадать

с цифрой

в разряде

единиц мегагерц

в / 4 . Этим

и

нужно

руководствоваться

при выборе

этих

величин.

Аналогично

може т

быть

решена

задача

и в других

случаях.

щей ширине диапазона возбудителя в несколько

десятков

мега­

герц

имеет

полосу

/ г . м а к с —

fr . Mim = 1 0

Мгц.

Колебания

четвертого

датчика

с

частотой

}\=}ь

+ п- 1000, кгц

(>г = 0,

1,

2 , . . . , 9)

вместе

с колебаниями

Г П Д

поступают

на четвертый

смеситель. Колеба­

ния промежуточной

частоты

f П 4 = / г — f'i, з а н и м а ю т

полосу

частот

около 1000 кгц; на .такую полосу пропускания

(с учетом

нестабиль­

ности

Г П Д )

д о л ж е н

быть

рассчитан

фильтр

Ф4.

Колебания

Десятки

мегагерц

&

5<

ФНЧ

Д5

ЕФС

<л5

7

См 7

ГПД

Ф5

См5

Ф6

См 6

Ф

См

Ы

(+)

(-)

СмЗ

ФЗ

См2

Ф2

См1

Ф1

(-)

(-)

(-)

fo

г:

ДЗ

Д2

'2

Д1

г;

Единицы

Сотни

Десятки

Единицы

мегагерц

килогерц

килогерц

килогерц

Рис.

4-23

третьей

промежуточной

частоты / п з = /

п 4

— /'з при f'z = fz +

m-100,кгц

з а н и м а ю т

полосу 100

кгц

и

т. д.

П р о м е ж у т о ч н а я

частота

на

вы­

ходе

первого

смесителя

изменяется

только

за

счет нестабильности

Г П Д :

/ n i = / n 2 — f'i = fo-

Н а

выходе

первого

смесителя

стоит

узкопо­

лосный фильтр . Полоса пропускания этого фильтра

д о л ж н а

быть

достаточно

велика,

чтобы

не н а р у ш и л а с ь

работа устройства из-за

нестабильности

частоты

Г П Д и обеспечивалось

необходимое

умень­

шение индекса паразитной фазовой модуляции

(4-11). С другой

сто­

роны,

полоса

пропускания

фильтра

д о л ж н а быть достаточно

малой

д л я обеспечения требуемого ослабления комбинационных

колеба­

ний, возникающих в смесителях.

Д л я

получения

необходимого

значения

рабочей частоты на вы­

ходе

возбудителя

после

узкополосного

фильтра

осуществляется

постепенное повышение частоты с использованием

колебаний пя­

того датчика

опорных частот с интервалом 10

Мгц:

—

— р-10, Мгц.

В процессе этого повышения вводится

и необходимый

Величина

пятой промежуточной

частоты

оказывается

равной

L = fo + fc + f0 + f'5>

а частота

на

выходе возбудителя

будет

f = h—fnb =

\pntnlk],

кгц,

если вспомогательные частоты удовлетворяют условию:

fb + fo + L-h

+ h + h + h-

(4-24)

Таким

образом, возбудитель

имеет сетку частот с

интервалом

1

кгц.

Частоты колебаний в различных элементах

схемы

выбираются

из

условия

отсутствия комбинационных

частот

низких порядков

выходе возбудителя подаваемы е на

вход пятого смесителя час­

тоты д о л ж н ы быть достаточно

велики:

А\ м и н ^ ^ м а к с '

^5 мин +

А) +

^О-^^макс'

где /макс —

м а к с и м а л ь н а я

частота

на выходе

возбудителя .

Средняя

частота

полосы

пропускания

узкополосного

фильтра

fo

определяется особенностями его

построения

и обычно

л е ж и т

в

пределах

100—500

кгц.

Частота

fc,

на

которой вводится

инфор­

мирования

сигналов и

м о ж е т

л е ж а т ь

в

пределах от десятков ки­

логерц до

единиц мегагерц.

Частота

f'o

вспомогательного

преоб­

разования

выбирается

таким

образом,

чтобы обеспечить

малый

частота

обычно составляет несколько

мегагерц. Д л я

упрощения

схемы пятого

датчика частота

/5 выбирается кратной

10

Мгц.

Частоты

первых

четырех

датчиков

и

промежуточных

частот

/пг — fm

могут

бьтть

выбраны

из следующих соображений . П р и

выборе fi и /пг возможн ы два

варианта,

обеспечивающие

малы й

уровень

побочных колебаний

после первого смесителя,

/ J / f n 2 ~ l

В первом

случае д о л ж н о быть выполнено

условие

/ n 2 > / i M H „ > T ( P +

3 ) f 0 '

падающе й в полосу пропускания узкополосного

фильтра

(р

— не­

четное число) . Во втором случае необходимо иметь f n 2 - > ( P +

y)f[>

здесь р может быть четным и нечетным.

В

других смесителях, как правило,

частота колебаний на вы­

ходе

выбирается меньшей, чем частоты, подаваемые

на

вход,

поэтому меньшая из выходных частот

выбирается из условия

hx.

мин

вых. макс

здесь

нечетное число

р — допустимый

порядок

комбинационной

частоты.

лосный фильтр с достаточно малой

полосой

пропускания

(обычно

не

более

нескольких

килогерц) . По этой причине

стабильность

частоты

Г П Д д о л ж н а

быть достаточно высокой, около (20-f-

4-200) • \0~6.

В

случае

необходимости

стабильность

Г П Д

может

быть

повышена

введением

системы

частотной

автоподстройки. Д л я

работы

системы

автоподстройкп могут

использоваться

колебания

с выхода

смесителя См1 (до узкополосного

ф и л ь т р а ) .

М а л а я

ширина

полосы

пропускания

узкополосного

фильтра

приводит

к

появлению

относительно большого фазового

сдвига

в тракте компенсации, в ре­

г - 1

зультате

чего

ослабляется

<РНЧ

Десятки мегагерц

подавление

паразитной

мо­

дуляции

и

шума

Г П Д .

Ш

ФЗ

СмЗ

Д л я

устранения

этого

не­

достатка

необходимо повы­

(-)

сить частоту колебаний, по­

См 2

Ф2

Сн1

Ф1

5ФС

ступающих

на

фильтр

Ф1,

(-)

(-)

<+)

и

расширить

полосу

его

/ I

/

/

пропускания.

Это

можно

Синтезатор]

Информация

сделать,

если

с

помощью

частот

датчиков

Д1,

Д2

и

ДЗ

по­

7 \

строить

синтезатор

частот

Единицы

Сотни Дести

Единицы

в

полосе

1

Мгц

с

необхо­

мегагерц

килогери

д и м ы м

интервалом

сетки

Рис.

4-24

(в рассмотренном выше ва­

1 кгц).

рианте

интервал

сетки

со­

ставлял

Такой

синтезатор,

построенный

л ю б ы м

способом,

которое получалось

с помощью

датчиков

Д1,

Д2

и

ДЗ.

Частота

колебаний

этого синтезатора

будет выше

частот

датчика Д1

(рис. 4-23),

что дает

возможность получить

более

широкую

полосу

дущего. В о з м о ж н а я

структурная

схема

и з о б р а ж е н а

на

рис. 4-24.

Структурные схемы синтезаторов частот с

системой

автопод­

стройки д л я формирования

рабочей

частоты

во

многом

анало ­

гичны схемам синтезаторов с использованием

метода

компенса­

ции. В таких синтезаторах

т а к ж е осуществляется

последователь­

ное преобразование частоты с уменьшением

полос

пропускания

фильтров .

Стабильность

частоты

подстраиваемого

генератора

выше в системе фазовой автоподстройки, поэтому она

находит

более

широкое применение. Н а

рис.

4-25, а представлена

схема

синтезатора

с фазовой А П Ч , на рис. 4-25,

б — с

частотной.

Выбор частот датчиков в синтезаторах с автоподстройкой

час­

тоты

производится

аналогично

тому, как это

делается

при

ис-

пользовании метода

компенсации. При этом необходимо учиты­

вать,

что диапазон

частот Г П Д в схеме с автоподстройкой

час­

тоты

совпадает с диапазоном частот, д а в а е м ы х синтезатором.

П р и

ствовать датчик частот с интервалом

10 Мгц,

при этом увеличи­

вается количество

опорных

частот,

д а в а е м ы х

датчиком

частот

с интервалом 1 Мгц,

а принцип декадной установки частоты

обес­

печивается соответствующим

подбором схемы

коммутации

цепей

дения

в один из

датчиков

(или в

кольцо

А П Ч )

дополнитель­

ного

генератора,

однако постоянная

времени

кольца

А П Ч будет

пускания

фильтра Н Ч

д л я обеспечения высокой скорости мани­

пуляции

будет ухудшать фильтрующие

свойства системы А П Ч .

По этим

причинам

при

построении возбудителей

целесообразно

с помощью фазовой

А П Ч строить синтезатор частот д л я форми­

рования

сетки частот, а

сигнал вводить

с помощью

дополнитель-

ных

преобразований (как, например, на

рис. 4-18) или

ж е

вво­

дить

сигнал в тракте датчика частот

с интервалом

10

Мгц

(рис. 4-21).

Декада 1

Декад а 2

ДекадаЗ

Декада >t

Пм

ФНЧ

4»

ь

<-)

Д2

П5

Рис.

4-26

С

помощью системы

Ф А П удобно построить синтезатор

час­

тот

с

идентичными д е к а д а м и ,

так

как

в

этом

случае

не

возникает

тех

затруднений, которые

имеют место при использовании иден­

тичных д е к а д

в схемах

непосредственного

синтеза.

Структурная схема одного из вариан ­

VIA

тов синтезатора частот с идентичными де­

•10

кадами

и использованием

фазовой А П Ч

и з о б р а ж е н а

на

рис. 4-26 [39].

К а ж д а я

из

д е к а д

/ — 4

представляет

ГПД

РЭ

собой

генератор

плавного

диапазона

I

с

кольцом

фазовой

автоподстройки

См1

(рис. 4-27). Н а

вход

декады

поступают

\ФНЧ

три колебания: одно от датчика с часто­

<-)

той

f'i(i

— номер

д е к а д ы ) ,

второе

от

Ф1

ФД

опорного

генератора

(/0 ) и третье от

пре­

дыдущей

декады fH .

(для

первой

де­

Сн2

к а д ы — от

опорного

генератора) .

При

Ф2

синхронизме

частота

генератора

плав ­

(-)

ного

д и а п а з о н а

будет

/ r - +

f i +

/f l .

, - i

+ /o-

а частота

на выходе декады

Рис. 4-27

/„ = 0,1

+

(4-25)

Последняя

декада

не

содержит

делителя

на

10,

поэтому

в

вы­

р а ж е н и и д л я

частоты

колебаний

на

ее выходе

будет

отсутствовать

коэффициент

0,1. Частота

колебаний

на

выходе

последней

декады

Из этого

соотношения

после

выбора

величин

Д/ч, /о и fRo,

см. (4-27),

опреде­

ляется fi п далее все частоты первого датчика. Затем

после

определения

наи­

большей частоты па выходе первой

декады

/д i м п к с = / д о + А/'|

и

выбора

величины Af2

из (4-28) определяется частота / 2

и т. д.

Например, пусть / 0 = 1 Мгц,

/ д о = 4

Мгц

и

A/i = Д / 2

= . • .=2 Мг;;; тогда

/ | =

==9-4—1 + 10 - 2=55 Мг/{, т. е. частоты

первого

датчика

равны

55,54

46

Мгц.

На

выходе первой

декады

/ Д 1 = 5,1ч-6,0

Мгц,

поэтому

для

частот

второго

датчика

имеем 0,1 (/, +

6 +

1) =

6 + 2, откуда / а = 7 3

Мгц,

f2=73,

71,

. . ,

64 Мгц

и /д 2 =7,01+8,00 Мгц. Аналогично находим

/'3 =91,

90,

. . . , 82

Мгц,

/ д 3 = 8,001 +

Ч-9,0"00 Мгц п т. д.

С ин т е з а т оры частот с фазовой автоподстройкой и использова­

нием делителей с переменным коэффициентом

деления

строятся

так же , ка к аналогичные

датчики частот

(рис. 4-9, 4-10 и

4-11),

различие

заключается

только в диапазоне

значений

коэффициента

л

деления

Д П К Д .

В

делителях

f

датчиков

частот

коэффициент

гпд

деления

обычно

имеет

10 или

100

значений,

тогда

как в де­

fo

лителях

синтезаторов

частот

WW

См

число

значений

коэффициен­

f'

тов

деления

существенно боль­

ше

и

в

ряде

случаев

может

быть

равно

общему

количе­

ству

рабочих

частот

на

вы­

ходе синтезатора. Поэтому де­

Рис. 4-28

лители

синтезаторов

оказы­

ваются

значительно

более

сложными . Простейшие структурные схемы синтезаторов с

Д П К Д

имеют

вид, представленный

на рис. 4-9 и 4-10. П е р в а я

схема ис­

пользуется

дл я построения

синтезаторов

со сравнительно

невысо­

кими частотами на выходе

(до нескольких

единиц-десятков

мега­

герц),

вторая — с

более

высокими

частотами.

Выбор

величины

опорной

частоты /о определяется

интервалом

необходимой

сетки

частот и временем установления стационарного состояния

в си­

стеме Ф А П . В первой схеме интервал сетки частот равен

величине

опорной

частоты fo, а во второй

он в п раз больше. Обычно

опор­

ная частота fQ выбирается порядка сотен герц.

Д л я

получения

более

широкого

диапазона

частот,

уменьшения

максимальной

частоты

на

входе

Д П К Д

и

упрощения

его конст­

рукции

может

применяться

схема

(рис. 4-28),

аналогичная

изобра­

женной на рис. 4-11, в которой на смеситель

поступают

колебания

от

датчика

с частотой

f\,

изменяющейся

вместе

с рабочей

часто­

той

на

выходе

синтезатора

[40]. Д а т ч и к

может

быть

л ю б ы м по

устройству.

Выбор рабочих частот в т а к о м синтезаторе может быть про­

веден из следующих соображений . Допустим,

что частота

колеба­

ний

от датчика

выше

частоты

колебаний

на выходе

синтезатора,

тогда удобно частоты датчика представить в виде:

f[=f.+mAf.,

m = 0,

1, 2,

л — 1 ,