На рисунке 5.14 представлен цифровой СЧ прямого синтеза. Он содержит ГОЧ, пороговое устройство ПУ, арифметический сумматор SM, регистр RG, дешифратор DC цифровой пилы в цифровую синусоиду, цифроаналоговый преобразователь ЦАП и заграждающий фильтр на ω0 .
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
Р |
Nn |
|
|
RG |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ωc |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DC |
|
|
|
ЦАП |
|
Ф |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
N |
В |
SM |
|
|
|
|
|
|
|
N(n-1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω0 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nд |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ГОЧ |
|
|
|
ПУ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 5.14 – Цифровой СЧ прямого синтеза
Здесь работает соотношение |
f0 N = fc Nд . |
Число каналов |
равно |
||||
максимальному числу Nm. На выходе |
fc = f0 |
N |
, |
шаг по частоте ∆f |
= |
f0 |
, |
|
|
Nд |
|
|
Nд |
||
максимальная частота определяется минимально возможным количеством отсчетов в выходном колебании, по которым можно восстановить синусоиду,
например, 8. Тогда fc.max = f80 . Время перестройки определяется длительностью периода предшествующей частоты. Наибольшее время равно
Nд |
. Например, Nд =105 , f0 |
=1МГц,tmax = |
105 |
=0,1c. |
|
106 |
|||
f0 |
|
|
||
5.4.2 Синтезаторы частот косвенного синтеза
Косвенный синтез частот реализуется на базе управляемых генераторов и систем частотно-фазовой подстройки частоты с использованием либо умножителя частоты, либо делителя.
71
На рисунке 5.15 представлена функциональная схема косвенного синтезатора с умножителями частоты. Она содержит генератор опорной частоты ω0 ГОЧ, генератор гармоник nω0 ГГ, управляемый генератор УГ, частотный или фазовый детектор ЧФД, фильтр нижних частот ФНЧ и устройство управления УУ.
На детекторе происходит сравнение частот опорного генератора и управляемого, в результате фильтрации вырабатывается управляющее напряжение ∆U и управляемый генератор настраивается на частоту заданной гармоники. Время настройки здесь определяется постоянной времени фильтра и добротностью УГ и обычно существенно больше, чем время перестройки синтезатора прямого синтеза.
В настоящее время широко используются синтезаторы частот косвенного синтеза с делителями частоты, позволяющие использовать цифровые схемы.
ГОЧ |
ω0 |
ГГ |
nω0 |
ЧФД |
|
ωc |
УГ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ФНЧ ∆U УУ
Рисунок 5.15 – Синтезатор косвенного синтеза с умножителем частоты
На рисунке 5.16 представлена функциональная схема косвенного синтезатора, реализованная в автоматическом радиокомпасе АРК-15. Она содержит ГОЧ, через формирователь импульсов УФ1, подключаемый к делителю частоты ДЧ1, управляемый генератор УГ, через формирователь импульсов УФ2 и схему 2И подключенный к делителю ДЧ2, импульсный фазовый детектор ИФД, состоящий из двух инверторов, двух схем 2И, и двух генератор Г1 и Г2, устройство управления, состоящее из реверсивного счетчика РСЧ и ЦАП, триггер переключения Т и регистр РГ, куда заносится
72
число N с наборного устройства. Делители частоты – счетчики емкостью М. РСЧ выполняет роль фильтра.
Работа синтезатора происходит следующий образом, рис. 5.17. ДЧ1
вырабатывает |
короткие тактовые импульсы U0 |
с периодомT = |
M и |
||
|
|
|
|
|
f0 |
импульсы U1 |
длительностью τ1 = |
M |
. Импульсы U0 |
обнуляют датчик ДЧ2, |
|
|
|||||
|
|
2 f0 |
|
|
|
осуществляют затем запись числа N в ДЧ2 и переводят триггер Т в единичное состояние, тем самым разрешая счет ДЧ2. ДЧ2 заполняется до М и переводит триггер Т в нулевое состояние. Таким образом, на выходе
триггера формируется импульс U2 длительностью τ2 = M . Импульсы τ1 и τ2 fc
сравниваются по длительности в ИФД. Если τ2 τ1 , на выходе ИФД U3=1 длительностью τ1 −τ2 ,U4 =0 , запускается генератор Г1, содержимое реверсивного счетчика РСЧ уменьшается, U5 снижается, частота fC снижается
и в результате становится τ2 =τ1, а fc = 2 MM− N f0 .
|
f0 |
|
|
|
|
M U1 |
||||
ГОЧ |
УФ1 |
ДЧ1 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U0 |
U2 |
|
|
|
|
S |
T |
|
R |
|
|
|
|
M-N ДЧ2 |
|
& |
Запись N |
|
|
РГ |
|
|
|
ИДФ |
U3 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
|
|
& |
|
|
Г1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U4 |
|
- |
РСЧ |
& |
Г2 |
|
||
|
|
|||
|
+ |
|
||
1 |
|
|
|
|
|
Управление |
|
||
УФ2 |
УГ |
U5 |
ЦАП |
|
|
f0 |
|
|
|
N
Рисунок 5.16 – Синтезатор частот АРК-15, функциональная схема
73
Uo |
T=M/f0 |
|
|
|
|
|
|
U1 |
|
|
|
τ1 |
τ1=M/2f0 |
τ1 |
|
U2 |
|
|
|
τ2 |
τ2=M/fc |
τ2 |
|
U3 |
τ2<τ1, fc>f0 |
|
|
|
|
|
|
U4 |
|
|
|
|
|
τ2>τ1, |
fc<f0 |
U5 |
|
|
fc ↑ |
|
fc ↓ |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 5.17 – Напряжения в схеме синтезатора частот АРК-15 |
|||
Если же τ2 τ1 , то U3 =0,U4 =1, работает генератор Г2, содержимое РСЧ увеличивается и частота fC увеличивается т достигает того же значения fc = 2 MM− N f0 .
Параметры синтезатора:
Шаг по частоте ∆f = 2 Mf0 ,
Минимальная частота fmin = 2 Mf0 ,
Максимальная частота fmax = 2 MM−1 f0 ≈ f0 .
Время установления зависит от скорости заполнения реверсивного счетчика, определяемой частотой генераторов Г1 и Г2. При надлежащем выборе частоты оно может быть не более одного периода тактовой частоты,
то есть Mf0 .
74