Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
157
Добавлен:
20.02.2016
Размер:
577.54 Кб
Скачать

1. Метод прямого синтезу

Сумарна або різницева частота двох сигналів отримується шляхом їх змішування і наступної вузькосмугової фільтрації.

 

 

 

 

 

f1

 

 

 

 

 

Σi·f1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГ – опорний генератор

 

ОГ1

 

ГГ1

 

Σi·f1± Σj·f2

 

f=k·f1± l·f2

 

ГГ – генератор гармонік

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f2

 

 

 

 

 

 

Зм

 

 

 

 

 

Ф

 

 

Зм – змішувач

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГ2

 

ГГ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф - фільтр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Σj·f2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2f1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3f1

 

 

 

 

 

 

f1-Σj·f2

 

f1+Σj·f2

2f1-Σj·f2

2f1+Σj·f2

3f1-Σj·f2

 

3f1+Σj·f2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Щоб отримати будь-яку одну частоту з сітки, змінюють настройку фільтру. Якщо треба синтезувати одночасно декілька частот, застосовують декілька відповідно настроєних паралельних фільтрів.

Щоб отримати сітку частот з постійним кроком, одна з опорних частот повинна в ціле число разів відрізнятись від другої, тобто f1=n·f2 і f1=>>f2.

Нестабільність синтезованої сітки частот зростає при збільшенні 31 кількості незалежних опорних генераторів.

Для збільшення кількості синтезованих частот застосовують послідовне з'єднання кількох суматорів частот з відповідними опорними генераторами.

 

f1

 

Σi·f1

 

Σi·f1± Σj·f2

 

 

 

 

 

 

 

ОГ1

ГГ1

 

 

 

f=m·f1± l·f2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f2

 

 

Зм

 

 

Ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГ2

ГГ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f=m·f1± l·f2± n·f3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Σj·f2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зм

 

 

Ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f3

 

 

Σk·f3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГ3

ГГ3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сітка частот буде з постійним кроком, коли опорні частоти кратні.

f1+ 2f2± Σk·f3

2f1-Σj·f2

2f1+Σj·f2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2f1

 

 

07/07/19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

Множення частоти сигналу здійснюється шляхом його пропускання через нелінійний елемент (НЕ) та наступної вузькосмугової фільтрації гармонік опорної частоти. Опорний генератор з нелінійним елементом являється генератором гармонік (ГГ). Через складності побудови смугових фільтрів для високих гармонік, коефіцієнт множення не перевищує кількох десятків.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГГ

 

 

 

 

 

f1= m·fОГ

 

 

 

Σi·fОГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fОГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГ

 

 

 

 

НЕ

 

 

 

 

 

Σi·fОГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 fОГ

 

 

n·fОГ

m·fОГ

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f2= n·fОГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для отримання великої кількості синтезованих частот застосовується послідовне з'єднання кількох перемножувачів частот, але при цьому неможливо синтезувати сітку частот з постійним кроком.

07/07/19

33

ОГ

ПЧ

Ф

 

Ф

 

ПЧ

 

 

 

 

 

 

Σi·fО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

f

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Σi·3fОГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

0 Δf=fОГ Δf=3fОГ

0

 

 

fОГ

 

 

 

2fОГ

Δf=fОГ

 

 

3fОГ

 

Ф

 

6fОГ

Δf=3fОГ

Ф

 

9fОГ

 

ПЧ

Ф

18fОГ

Δf=9fОГ

 

Ф

36fОГ

 

Σi·9fОГ

 

 

 

Δf=9fОГ

 

f

 

 

 

 

 

 

f

34

 

 

Комбінований декадний синтезатор

 

 

 

 

 

0.01f0

 

 

k5·0.01f0

 

 

 

 

 

 

ДЧ

 

ГГ

ФГ

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1f0

 

 

k4·0.1f0

 

 

 

 

 

 

ДЧ

ГГ

ФГ

Зм

СФ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГ

f0

f0

ГГ

ФГ

k3·f0

Зм

СФ

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЧ

10f0

ГГ

ФГ

k2·10f0

 

Зм

СФ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100f0

 

 

k1·100f0

 

 

 

 

fР

 

ПЧ

 

ГГ

ФГ

 

 

 

Зм

СФ

 

 

 

 

 

 

Для отримання рівномірної сітки з великої кількості дискретних робочих частот звичайно застосовують декадні перетворювачі частоти (генератор гармонік ГГ та комутуємий або перестроюємий фільтр гармонік ФГ однієї з 10 перших гармонік). Гармонічні сигнали для всіх перетворювачів формуються дільниками та перемножувачами частоти (ДЧ та ПЧ). Частоти сигналів на входах сусідніх перетворювачів відрізняються в 10 разів. Частоти вихідних сигналів декадних перетворювачів додаються (змішувачі Зм та смугові фільтри СФ), формуючи с

сигналу ОГ частоти f0 необхідну робочу частоту fp

в десятковій системі зчислення:

07/07/19

fp=(100k1+10k2+k3+0.1k4+0.01k5)·f0

35

 

 

автоматично підстроюється під опорну частоту.

2. Метод непрямого синтезу

Синтезатор з частотною автопідстройкою (ЧАПЧ)

 

fОГ

 

 

fПГ

 

 

fР

 

Uу

 

ОГ

Зм

ПГ

 

 

 

 

 

ПГ - fОГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Δf=f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

Δf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Δf

UУ=F(Δf)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЧД

УЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сигнал різницевої частоти Δf=fПГ - fОГ підсилюється (П) і подається на

частотний дискримінатор (ЧД). В разі неспівпадіння частот плавного і опорного генераторів дискримінатор формує сигнал управління Uу,

полярність і величина якого відповідають величині і напрямку

відхилення частоти ПГ від частоти ОГ. Цей сигнал через управляючий елемент (УЕ) коригує частоту ПГ – робоча частота fР синтезатора

Конструктивно управляючий елемент може впливати на частоту електронним, механічним або електромеханічним способом.

Робочою являється вузька лінійна частина характеристики ЧД. Тому синтезатор звичайно включає ще і елементи грубої настройки та пошуку.

36

 

fОГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fСЧ

 

 

 

fПГ

 

 

 

fР

ОГ

 

 

 

 

 

 

ФСЧ

 

 

 

 

 

Зм

 

 

 

 

ПГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Δf=fПГ- fСЧ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЧД

 

 

УЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Щоб створити сітку робочих частот сигнал ОГ спочатку надходить в формувач сітки частот (ФСЧ) і сигнал одної з обраних частот сітки подається на змішувач (Зм).

 

fОГ

 

 

fПЧ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fПГ

 

 

fР

Можливе інше рішення.

ОГ

 

 

Зм

 

 

 

 

 

ПЧ

 

 

 

 

 

ПГ

 

Перед порівнянням з опорним

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сигналом в перетворювачі

 

 

 

 

 

Δf=fПЧ- fОГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

частоти (ПЧ) із змінним

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uу

 

 

 

 

 

 

 

 

коефіцієнтом перетворення.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Частота ПГ змінюється так,

 

 

 

ЧД

 

 

 

 

 

 

 

УЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щоб після ПЧ вона співпадала

з опорною частотою.

При ЧАПЧ управляючий елемент ПГ під дією сигналу управління Uу змінює частоту його коливань так, що вона прив'язується до

частоти ОГ безпосередньо, до відповідної гармоніки частоти ОГ або прив'язується до частоти ОГ після відповідного перетворення.

Будь-яка система автоматичної підстройки частоти (АПЧ) не може точно відслідковувати частоту еталонного сигналу – завжди залишається невелике відхилення частоти ПГ від еталонної частоти.

07/07/19

37

Синтезатор з фазовою автопідстройкою (ФАПЧ)

φОГ((t)

φПГ((t)

 

Uу

 

ПГ

fР

 

ОГ

ФД

 

 

 

UУ=F(Δφ)

УЕ

0

Δf

 

 

 

 

 

 

 

Cистема автоматичної підстройки фази не може точно відслідковувати фазу еталонного сигналу – завжди залишається невелика різниця миттєвих фаз ОГ і ПГ. Частота – похідна від фази. Тому залишкове відхилення миттєвої фази ПГ від фази ОГ не супроводжується відхиленням частоти: fПГ = fОГ.

Чутливим елементом являється фазовий детектор (ФД), який формує сигнал управління UУ=F(Δφ). Як і в системах ЧАПЧ, сигнал

управління відповідно коригує частоту ПГ. Робочою ділянкою характеристики ФД являється її лінійна частина поблизу нуля сітки координат. В багатьох випадках характеристика ФД має періодичний характер.

В синтезаторах з ФАПЧ можна здійснювати додавання частот

сигналів та формування сигналів з кратною частотою. Це потрібно для

формування сітки робочих частот з діапазонно-кварцовою

 

стабілізацією.

38

07/07/19

Синтезатор з додаванням частот

В змішувачі формується сигнал різницевої частоти f =fПГ - fОГ, фаза якого порівнюється з фазою сигналу додаткового кварцового генератора (ДГ). Система ФАПЧ забезпечує рівність частот сигналів на виході змішувача і додаткового генератора. Тому ПГ формує сигнал з частотою fР= fОГ+ fДГ.

 

fОГ

 

 

 

 

 

fПГ

 

 

 

fР= fОГ+ fДГ

ОГ

 

 

Зм

 

ПГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fДГ

 

 

f =fПГ- fОГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UУ=F(Δφ)

 

 

 

 

ДГ

 

 

ФД

 

 

УЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для формування сітки дискретних робочих частот здійснюють перестройку частоти ДГ з кроком fДГ в діапазоні m· fДГ і ОГ з кроком fОГ в діапазоні n· fОГ. Сумарна кількість робочих частот Nр= m·п.

Щоб сітка частот була з постійним кроком. необхідна умова fОГ= m· fДГ, тобто крок перестройки опорної частоти повинен дорівнювати діапазону перестройки частоти ДГ.

07/07/19

39

Синтезатор з множенням частоти

Щоб отримати робочу частоту fР= п·fОГ, п=1, 2, 3, … >>1, застосовують кільце ФАПЧ з діленням частоти плавного генератора.

Сітка дискретних робочих частот, кратних опорній частоті, створюється шляхом зміни коефіцієнту ділення.

 

fОГ

 

fПГ/п

 

 

fПГ

 

fР= п·fОГ

ОГ

ФД

ДЧ

 

ПГ

 

 

 

 

 

UУ=F(Δφ) УЕ

Дільник частоти із змінним коефіцієнтом ділення (ДЗКД) просто реалізується на елементах цифрової техніки. Щоб його застосувати, синтезатор доповнюється формувачем імпульсів (ФІ) з гармонічного сигналу ПГ і формувачем гармонічного сигналу (ФГС) з послідовності імпульсів.

 

f

 

 

 

 

 

f

 

/п

п

 

fПГ

 

 

f

= п·f

 

 

ОГ

 

 

 

 

ПГ

 

 

 

 

 

 

 

ОГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГ

 

ФД

 

ФГС

 

 

 

ДЗКД

 

 

 

ФІ

 

 

ПГ

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UУ=F(Δφ)

 

 

 

 

 

 

 

07/07/19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЕ

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке 2012 Модуль 1