Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Этот вопрос мы обсудим при рассмотрении компенсационной схемы диапазонного возбудителя.Интерполяционный метод получения стабильных частот лежит в основе метода многократного гетеродинирования. Суть этого метода состоит в том, что в схеме (рис.23.2)вместо КАГ 1 и КАГ 2 используют такие же интерполяционные схемы. Структурная схема, поясняющая метод, представлена на рис.23.5, где См – смеситель, Ф – фильтр, КАГ –кварцевый АГ.fКАГ 1КАГ 1Пользуясь этим методом,можно создать возбудительСм 1Ф1(синтезатор частот) с большимКАГ 2FКАГ 2числом дискретных фиксироФ3См 3ванных частот в заданном диаffКАГ 3КАГ 3пазоне при сравнительно неСм 2Ф2большом количестве КвР. ДейКАГ 4ствительно, пусть всего мыFКАГ 4имеем 2n1 высокочастотных иРис.23.52n2 низкочастотных КвР.6 Впростой интерполяционной схеме (рис.23.2) с таким числом КвР можно получитьN = 2 (2n1)(2n2) =8n1n2 дискретных частот.
По методу многократного гетеродинирования,применяя в каждом высокочастотном КАГ (КАГ 1 и КАГ 3) по n1 КвР, а в каждом низкочастотном КАГ (КАГ 2 и КАГ 4) по n2 КвР, мы получим N = 2 (2n1n2)(2n1n2) = 8n12n22 дискретных частот, то есть в n1n2 раз больше. Схема (рис.23.5) носит название параллельнойсхемы многократного гетеродинирования. Возможна реализация последовательной схемы, представленная на рис.23.6.КАГ 1fКАГ 1См 1КАГ 2FКАГ 2Ф1См 2fКАГ 3КАГ 3Ф2См 3fКАГ 4Ф3fКАГ 4Рис.23.6При использовании метода многократного гетеродинирования обычно выделяетсялибо суммарная, либо разностная частота.Возбудители по интерполяционной схеме относятся к прямым синтезаторам и широко применяются в переносных и подвижных радиопередающих устройствах, а также в4Физический смысл имеют только положительные частоты.Частично будут обсуждены в лекции 28 при рассмотрении однополосной модуляции (ОМ).6Очевидно, в общем случае число высокочастотных и число низкочастотных КвР не обязано быть чётным.5377стационарных радиопередатчиках.
Они оказываются удобными для передатчиков с частотной модуляцией (ЧМ), когда в качестве низкочастотного АГ используется АГПД, вкотором легко осуществляется ЧМ с нужными параметрами. Стабильность результирующей рабочей частоты, как было показано, при этом практически определяется высокочастотным АГ, который обязательно имеет кварцевую стабилизацию частоты.7Компенсационная схема диапазонного возбудителя(Схема с вычитанием ошибки)Компенсационная схема, известная также как схема с вычитанием ошибки, обеспечивает более эффективное подавление комбинационных частот. Сущность схемы заключается в создании достаточно узкополосного перестраиваемого фильтра в диапазоне рабочих частот возбудителя, который и обеспечивает подавление комбинационных частот.Упрощенная структурная схема возбудителя по компенсационной схема представлена наУмножительФf0СМ 1СМ 2ФfΔF0 = fКВ/КДелитель частоты 1:КfКВfАГПДfАГПДАГПДУзкополосный перестраиваемый фильтрКАГОпорныйгенераторРис.23.7рис.23.7.Колебания от КАГ поступают на делитель частоты с коэффициентом деления К, навыходе которого получаются колебания с частотой ΔF0, равной интервалу между рабочими частотами возбудителя (шаг сетки частот).
Из этих колебаний в умножителе вырабатываются короткие импульсы, следующие с частотой ΔF0. Частотный спектр этих импульсов, состоящий из гармоник частоты их следованияf1 F0 ; f 2 2F0 ; ...... f K 1 ( K 1)F0 ; f K KF0 f КВ ; f K 1 ( K 1)F0 ;.... ,образует сетку рабочих частот возбудителя. Непосредственно из этой сетки частот выделить колебание нужной частоты, например, fK технически оказывается невозможным, таккак интервал ΔF0 между частотами очень мал (обычно единицы – десятки кГц), а относительная полоса расфильтровки ΔF0/f не превышает 0,1%, то есть практически невозможноразделить два рядом стоящих колебания.Для выделения колебания нужной частоты осуществляется смещение всей сетки частот в область более низких частот (порядка десятков – сотен кГц) с помощью первогосмесителя (СМ 1) и вспомогательного АГ плавного диапазона (АГПД).
Если частота fАГПДвыбрана выше рабочей частоты, то на выходе первого смесителя получается сетка частот..... ( f АГПД f K 1 ); ( f АГПД f K ) ( f АГПД f КВ ); ( f АГПД f K 1 );..... ( f АГПД 2F0 ); ( f АГПД F0 ),7Если осуществление ЧМ не требуется, то при достаточно малом шаге сетки частот различие между дискретным и плавным (непрерывным) перекрытием диапазона оказывается несущественным.378показанная на рис.23.8,а. На выходе смесителя ставится узкополосный не перестраиваемый фильтр с центральной частотой f0 и полосой пропускания ΔF меньше шага сетки частот ΔF0.
Подобрав частоту fАГПД таким образом, чтобы колебание разностной частоты,например, (fАГПД – fК) попало в полосу пропускания фильтра (рис.23.8,б), на выходе фильтра получим колебание только одной этой частоты (fАГПД – fК) ≈ f0. Колебания других частот будут практически подавлены фильтром. После второго смесителя (СМ 2) с помощью перестраиваемого фильтра Ф выделяется колебание разностной частотыfАГПД – ( fАГПД – fК) = fК = f .(fАГПД –ΔF0)(fАГПД – fK)(fАГПД – fK+1)(fАГПД – fK-1)(fАГПД –2ΔF0)аΔFfАГПДfff0бРис.23.8Следовательно, частота колебаний f на выходе возбудителя точно равна желаемойчастоте из сетки частот опорного генератора (выделен в левой части рис.23.7). К перестраиваемому фильтру Ф жёстких требований не предъявляется. Полоса пропускания егоможет быть порядка f0, то есть составлять несколько десятков – сотен кГц, при этом относительная полоса пропускания фильтра Ф f0/f оказывается порядка единиц процентов.Таким образом, перестраивая АГПД можно получить на выходе возбудителя колебания любой частоты, вырабатываемой опорным генератором.
При этом устройство, выделенное в правой части рис.23.7, по существу является перестраиваемым узкополоснымфильтром.Стабильность частоты автоколебаний на выходе рассматриваемого возбудителя полностью определяется стабильностью частоты опорного генератора и совершенно не зависит от стабильности частоты вспомогательного автогенератора АГПД, так как введенная впромежуточную частоту f0 в первом смесителе нестабильность частоты этого АГ компенсируется (устраняется) во втором смесителе. Отсюда и название схемы компенсационная.Однако АГПД должен обладать сравнительно высокой стабильностью частоты для того,чтобы в процессе работы колебания разностной частоты, например, ( fАГПД – fК) не вышлииз полосы пропускания узкополосного фильтра на частоту f0.
Очевидно, нестабильностьчастоты АГПД должна удовлетворять условию11f АГПД F F0 .(*)22Колебания побочных комбинационных частот на выходе компенсационной схемывозникают прежде всего во втором смесителе. Уменьшение уровня этих колебаний осуществляется рациональным выбором частот fАГПД и f0. Действительно, комбинационныечастоты низких порядков имеют вид ( fАГПД ± nf0), причём, наиболее интенсивными будутколебания частоты ( fАГПД + f0), отстоящей от рабочей частоты ( fАГПД – f0) на 2f0, а такжечастот fАГПД и ( fАГПД – 2f0), отстоящих от рабочей частоты ( fАГПД – f0) на f0. При относительно большой величине f0 (порядка сотен кГц) эти колебания могут быть эффективноподавлены колебательными контурами последующих каскадов радиопередатчика, а колебание частоты fАГПД, кроме того, может быть подавлено применением балансного смесителя (в качестве СМ 2).Комбинационные частоты вида (mfАГПД – nf0) окажутся на некоторых частотах близкими к рабочей частоте.
Ослабление этих комбинационных частот осуществляется только379за счёт такого выбора частот fАГПД и f0, при котором близкими к рабочей частоте оказываются комбинационные частоты высоких порядков. Эти частоты удовлетворяют условиюmf АГПД nf 0 f АГПД f 0 ,то есть(m 1) f АГПД (n 1) f 0 ,откудаf АГПДff(m n) (n 1) 0 1 n (n 1)( 0 1) 2 (m 1)( 1) 2.f АГПДf АГПДf0Наименьшая величина (m + n) получается при m = 2 и составляет (этом n 1 f АГПДf0 3) , приf АГПД. Если fАГПД >> f0, то близкими к рабочей частоте будут только комбинаf0ционные частоты весьма высокого порядка, имеющие, как правило, малую амплитуду.8Аналогично, комбинационные частоты вида (– mfАГПД + nf0) могут быть близкими крабочей частоте, то есть– mfАГПД + nf0 ≈ fАГПД – f0,или(m + 1) fАГПД ≈ (n + 1) f0,откудаf АГПДffm n (n 1) 0 1 n (n 1)(1 0 ) 2 (m 1)(1 ) 2.f АГПДf АГПДf0Наименьшая величина (m + n) получается при m = 2 и составляет (1 3этом n 3f АГПДf0f АГПД), при 1.
Если fАГПД >> f0, то близкими к рабочей частоте будут комбинационf0ные частоты вида (– mfАГПД + nf0) более высокого порядка, чем комбинационные частотывида (mfАГПД – nf0).При достаточно широком диапазоне частот опорного генератора побочное колебаниеможет образоваться из-за «зеркального» канала в первом смесителе (СМ 1). Действительно, среди колебаний опорного генератора может быть колебание частоты fЗЕРК ≈ fАГПД + f0,которое после преобразования даёт частоту ( fЗЕРК – fАГПД) ≈ f0, то есть близкую к рабочейпромежуточной частоте ( fАГПД – fК) ≈ f0. Для ослабления колебания частоты( fЗЕРК – fАГПД)перед первым смесителем (СМ 1) ставится перестраиваемый фильтр, пропускающийтолько колебания, близкие по частоте к выделяемой (например, fK).
Кроме того, ослабление колебания, проходящего по «зеркальному» каналу, осуществляется выбором промежуточной частоты f0 и полосы пропускания ΔF узкополосного не перестраиваемого фильтра Ф (f0) таким образом, чтобы ненужное колебание не попадало в полосу пропускания.Это обеспечивается, если отношение f0/ΔF0 не равно целому числу, а полоса пропусканияфильтра ΔF < (1/2) ΔF0. Очевидно, нестабильность частоты АГПД при этом должна быть,согласно (*),1f АГПД F0 .4При рациональном выборе параметров компенсационной схемы возбудителя можноболее эффективно ослабить нежелательные комбинационные частоты на выходе и иметь8Аналогичная ситуация будет иметь место в интерполяционной схеме возбудителя при fКВ >> FКВ.380большую стабильность частоты рабочих колебаний по сравнению с возбудителем по интерполяционной схеме.Возбудители по компенсационной схеме относятся к прямым синтезаторам.Возбудители с автоподстройкой частотыВ радиопередатчиках с частотной модуляцией и манипуляцией чаще всего применяют возбудители, построенные по принципу автоматической подстройки частоты (АПЧ),так как возбудители по интерполяционной и особенно по компенсационной схеме неочень удобны для осуществления частотной модуляции (ЧМ), потому что частота колебаний в таких схемах в основном определяется КАГ.Возбудители с АПЧ широко применяются в диапазоне коротких волн, а также наСВЧ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
