Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 95

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 95)

Первыйдекадный преобразователь соответствует самому мелкому разряду. Подключение преобразователей к ДОЧ осуществляется переключателями П1, П2,…, ПК. На вход первого смесителя СМ1 поступают частоты f /ОП и fОП П1 = fОП0 + n1∆f, где n1 – положение переключателя П1 от 0 до 9. На выходе СМ1 имеется частота f /1 = fОП П1 + f /ОП, соответственно навыходе первого декадного преобразователя имеется частотаf1 = 0,1 f /1 = 0,1( fОП П1 + f /ОП) = 0,1( fОП0 + n1∆f + f /ОП) == 0,1(9f /ОП + f /ОП + n1∆f ) = f /ОП + 0,1 n1∆f.На вход смесителя второго преобразователя СМ2 поступают частота f1 с выхода первого преобразователя и частота с ДОЧ fОП П2 = fОП0 + n2∆f, где n2 – положение переключа384теля П2 от 0 до 9.

На выходе СМ2 имеется суммарная частота f /2 = f1 + fОП П2 == f /ОП + 0,1 n1∆f + fОП0 + n2∆f = f /ОП + 0,1 n1∆f + 9f /ОП + n2∆f.После второго декадного преобразователя имеем частотуf2 = 0,1f /2 = f /ОП + 0,1n2∆f + 0,01n1∆f.Если после первого преобразователя можно иметь 10 частот, то после второго – сточастот.Очевидно, после К-го преобразователя имеем частоту:nnn /f К  f ОП f  К  К 21  ....  1К .(***) 10 1010Определяемая (***) частота является выходной частотой возбудителя: fК = fВЫХ.Когда все переключатели находятся в положении 0 (n1 = n2 = …= nК = 0), то fК = f /ОП,а в общем случае на выходе синтезатора получается диапазон частот от f /ОП до f /  0,999...f  ОПК - разрядовf.10 КЕсть схемы, в которых последний декадный преобразователь не содержит делителячастоты. В этом случае выходная частота снимается с выхода фильтра последнего смесителя СМК и в 10 раз будет выше частоты, определяемой (***), то естьnn /f ВЫХ  10 f ОП f  n К  К 1  ...

 К1 1  .1010 fШаг получаемой сетки частот К 1 .10Отсутствие перестраиваемых элементов и как следствие простота управления частотой возбудителя позволяют автоматизировать процесс перестройки частоты передатчика,что обусловливает широкое применение рассмотренной схемы возбудителя на практике.Недостаток схемы: повышенный уровень шума из-за возникновения побочных составляющих в каждом смесителе.с шагомЦифровые синтезаторы частотШирокое применение в различных областях радиотехники находят цифровые способы обработки сигналов. Соответственно лет 20 – 25 тому назад стали применяться такназываемые цифровые синтезаторы частот.

Существуют разные принципы формирования частот с использованием цифровых методов. Соответственно им цифровые синтезаторы могут быть построены по методу прямого синтеза или по методу анализа частот. Более широкое применение получили синтезаторы, работающие по методу анализа частот(«непрямые синтезаторы»), позволяющие максимально использовать элементы цифровойсхемотехники.

Обычно их и называют цифровыми синтезаторами частот. По сравнениюс другими типами синтезаторов цифровые синтезаторы частот имеют значительныепреимущества по габаритным размерам, технологичности и надёжности.По своей идее формирования стабильных частот цифровые синтезаторы подобнынецифровым. В цифровых синтезаторах частот используются импульсно-фазовые детекторы и делители частоты на специальных импульсных микросхемах, позволяющих реализовать делители частоты с большим как постоянным, так и переменным коэффициентом деления.

Рассмотренные ранее декадные синтезаторы частот, в которых также используются импульсно-фазовые детекторы, можно считать прообразом цифровых синтезаторов частот.385Одна из возможных структурных схем цифрового синтезатора частот, работающего по методу анализа, представлена на рис.23.15.УстройствоуправленияОГfОГДелительК1ДПКДКДИФДФНЧfАГАГВыходfАГУЭРис.23.15Сигнал стабильной частоты fОГ с опорного генератора (ОГ) поступает на делительчастоты с постоянным коэффициентом деления К1.

Сигнал АГ выходной частоты fАГ поступает на управляемый внешним сигналом делитель с переменным коэффициентом деления частоты (ДПКД) КД. В импульсно-фазовом детекторе (ИФД) происходит сравнениечастот с выходов делителей частоты и с помощью ФАП обеспечивается их равенство (прирасхождении частот появляется сигнал ошибки, который поступает через фильтр нижнихчастот (ФНЧ) и управляющий элемент (УЭ) на АГ и приводит его частоту к нужному значению).

Следовательно, в схеме обеспечивается равенство частотf ОГf АГ .К1 К ДСоответственно рабочая частота на выходе синтезатораff  f АГ  К Д ОГ .К1Так как коэффициенты деления частоты К1 и КД являются целыми числами, при этомКД ДПКД может изменяться дискретно на 1, то получаемый шаг сетки частот в схеме равенf ОГ.К1При высокой частоте fАГ, на которую нет соответствующей микросхемы, позволяющей реализовать ДПКД, синтезатор может быть построен по схеме рис.23.16.УстройствоуправленияОГfОГК1ИФДДПКДКДФНЧУЭРис.23.16386КfАГАГВыходfАГВ схеме (рис.23.16) частота fАГ предварительно понижается с помощью делителя частоты с постоянным коэффициентом деления К до значения рабочей частоты ДПКД.

Далее всё как в схеме рис.23.15. Соответственно частота выходных колебаний оказываетсяравнойff  f АГ  К Д  К ОГ .К1КШаг получаемой сетки частотf ОГ .К1Синтезаторы частот на основе квантовых стандартов частотыВо многих специальных системах, например, системах синхронного вещания, рядесистем космической связи требуемая стабильность частоты рабочих колебаний выше, чемможет быть получена в рассмотренных схемах синтезаторов частот с использованиемкварцевой стабилизации частоты. В рассмотренных схемах синтезаторов стабильность частоты выходных колебаний не может быть получена выше стабильности частоты КАГопорного генератора.Более высокая стабильность частоты обеспечивается в синтезаторах с использованием в качестве опорного генератора квантового стандарта частоты.

Современные квантовые стандарты частоты (КС) обладают предельно малой нестабильностью частоты – порядка 10-10…10-12, поэтому их применение в качестве опорных эталонных генераторов всинтезаторах частоты чрезвычайно перспективно. Строятся такие синтезаторы с использованием некоторых рассмотренных ранее принципов.Выходная мощность КС обычно не превышает 10-10 Вт, а частота колебаний около 10и выше ГГц.11 Для использования колебаний КС в диапазоне единиц – сотен МГц нужныустройства, преобразующие частоту КС в более низкую без потери стабильности, но сувеличением мощности колебаний. Поэтому синтезаторы частоты с использованием КСназывают схемами переноса стабильности частоты КС.На рис.23.17 представлена схема с вычитанием ошибки, а на рис.23.18 – схемаКСfКССМ1nfКВУмнож.nfКВКАГfКС – nfКВУсилит.с фильтр.Делит.1/nfКС– fКВnfКВСМ2ФfКС= fnВыходРис.23.17КСfКССМnfКВУмнож.nf = fКВ =fКВКАГfКС – nfКВУсилит.с фильтр.fКВФДfКСn+1ВыходУЭФНЧ11Например, цезиевый стандарт работает на частоте9,192632 ГГц (λ ≈ 3,26 см), а молекулярный генераторРис.23.18на пучке молекул аммиака генерирует колебания с частотой 23,870130 ГГц (λ ≈ 1,25 см).

Речь идёт о стандартах частоты – лазерах с очень узкой шириной спектральной линии. Технологические лазеры имеютбольшую мощность и большую ширину спектральной линии, соответственно низкую стабильность частоты.387с ФАП.В схеме переноса с вычитанием ошибки (рис.23.17) частота КАГ fКВ умножается в nраз и смешивается с эталонной частотой fКС в смесителе СМ1. На выходе СМ1 выделяетсяслабый сигнал промежуточной частоты ( fКС – nfКВ), который усиливается многокаскадным усилителем и поступает на вход делителя частоты в n раз.

С выхода делителя частотысигнал достаточной мощности с частотой ( fКС /n – fКВ) поступает на второй смесительСМ2, на который также поступает сигнал от КАГ с частотой fКВ. На выходе СМ2 с помощью фильтра выделяется сигнал суммарной частоты, равной ( fКС /n – fКВ) + fКВ = fКС /n. Ввыходном сигнале нестабильность частоты КАГ исключается. Соответственно стабильность частоты выходных колебаний определяется стабильностью частоты КС.В схеме переноса с ФАП (рис.23.18), как и в схеме с вычитанием ошибки, частотаКАГ fКВ умножается в n раз и смешивается с эталонной частотой fКС в смесителе (СМ).Как и в схеме с вычитанием ошибки, слабый сигнал промежуточной частоты ( fКС – nfКВ) свыхода СМ усиливается многокаскадным усилителем и поступает на фазовый детекторФД, на который также поступает сигнал от КАГ.

Выходное напряжение ФД через фильтрнижних частот ФНЧ и управляющий элемент УЭ изменяет частоту КАГ так, что она становится равной fКС /(n+1). Система ФАП устраняет собственные уходы частоты КАГ, поддерживая всё время fКВ = fКС /(n+1).Обе рассмотренные схемы получения колебаний с высокой стабильностью частоты,определяемой квантовым стандартом (КС), считаются примерно равноценными.Вопросы для самоконтроля знаний по теме лекции 23:1. Назовите основные технические характеристики диапазонных возбудителей. Поясните их.2. Поясните интерполяционный метод формирования сетки частот. Чему равна нестабильность частотырабочих колебаний?3. Поясните метод многократного гетеродинирования образования множества частот. Приведите структурные схемы, поясняющие метод.4.

Поясните принцип компенсационной схемы диапазонного возбудителя. Какие Вы видите у неёдостоинства и недостатки?5. Поясните принцип возбудителя с АПЧ. Приведите структурные схемы возбудителей с ЧАП и ФАП. Дайте сравнение схем, укажите достоинства и недостатки. Поясните особенности применения на СВЧ.6. Поясните работу декадного синтезатора частот, работающего по методу частотного анализа.

Характеристики

Список файлов книги