Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Сб ~ 34. ~ »Ъ <м„- « м < «3 К 5 о«а н !" о а к 5 о .4» н о 5 .и с о. о а 5 1- о о к к 1 ! — съ 1 1 СЪ ао С'4 .а О», сс с Я! о СЧС» < ,3«3 б О 3- с С4 1 1 о око \б 1 а 5 сн Сч 5 м мам Со Ъол . сч а С» м Ъ м -4 о- о М а'»а о ннн о мма л о "л . О .сч ! о а-, рис. 4.1).
Рабочая частота большинства ОГ (табл. 4.4) выбирается равной 5; 10; 1 или 0,1 МГц — эта унификация позволяет всю частотно- измерительную и частотно-образующую аппаратуру калибровать, подстраивать по более высокостабильным эталонным унифицированным автогенераторам. В процессе эксплуатации на радиопередающих станциях ОГ нескольких отдельных возбудителеи, как правило, отключаются, а в качестве единой опорной частоты для этих возбудителей используют либо сигнал более высокостабильного эталонного генератора, либо сигнал одного из нескольких ОГ не обязательно однотипных возбудителей.
4.4. Основные этапы разработки возбудителя, выбор его функциональной схемы При проектировании возбудителя можно выделить следующие основные этапы работ. 1. В соответствии с исходными данными выбирается функциональная схема возбудителя, и прежде всего метод синтеза частот синтезатора частот, входящего в возбудитель. 2. Разрабатывается частотный план возбудителя. 3. По принятой функциональной схеме разрабатывается структурная схема возбудителя, обоснованно выбираются элементная база, типы и схемы принципиальные электрические основных (в рамках учебного проектирования) узлов, каскадов. 4.
Осуществляется выбор и расчет параметров возбудителя, определяющих его основные характеристики (быстродеиствие, показатели спектральной чистоты выходного колебания, полосы захвата, удержания, АЧХ системы синтеза с ФАПЧ и др.); проверяется соответствие рассчитанных параметров исходным данным. 5. Производится электрический расчет узлов возбудителя. 6. Разрабатывается конструкция. При выБоре функциональной схемы возбудителя определяющими требованиями могут быть требования по быстродействию переключения рабочей частоты, шагу изменения частоты, уровню дискретных или гладких побочных составляющих на выходе возбудителя, массогабаритным показателям или энергопотреблению. Пока не существует аналитических методов синтеза функциональной схемы возбудителя по тем или иным комбинированным критериям оптимальности. Нередко используется параметрическая оптимизация в рамках заданной структуры по одному иэ параметров (например, по быстродеиствию).
Известно, что ни один из известных [1.5; 4.3, 4.10] методов формирования дискретной сетки частот не обладает абсолютными преимуществами перед остальными. Более того, самые совершенные технические решения часто удается получить при одновременном использовании нескольких методов синтеза с сочетанием цифровой и аналоговой элементной базы, т.е. при использовании комбинации методов синтеза [4.10, 2.5]. Именно комбинированные методы синтеза частот использованы, например, в возбудителях ВК-74, ВМРС-12-04/30-100, БОТ, БАРК [4.10; 4.8; 4.3 и т.д.]. Для ориентации при выборе методов синтеза частот кратко напомним основные достоинства и недостатки используемых методов синтеза частот [1.5; 4.3; 4.4; 4.10, 5.12; 2.2].
Известны следующие методы синтеза частот: прямые (пассивные), косвенные (активные), цифровые и комбинированные. В последних в произвольной комбинации используются два или три предшествующих метода. Кроме того, прямые и косвенные синтезаторы частот могут быть реализованы на аналоговой, цифровой элементнои Базе или при совместном использовании той и другои. В свою очередь, в цифровых синтезаторах частот могут быть реализованы те же алгоритмы частотообразования, что и в аналоговых, на реализация базируется на цифровых микросхемах или микросборках. Кроме того, при цифровом методе синтеза частот применяют и специфические методы, реализация которых на элементах аналоговой техники либо невозможна, либо приводит к неприемлемому усложнению синтезатора (например, двух-, многоуровневые методы синтеза [1.5; 4.4; 4.10].
В прямых методах синтеза частота выходного сигнала формируется из частоты ОГ (или из частот нескольких ОГ) путем ее преобразования (умножения, деления, алгебраического сложения) и последующей фильтрации [4.10 равд. 2]. Прямым методам синтеза частот свойствен ряд достоинств и недостатков: методы прямого синтеза частот предпочтительны в тех случаях, когда на выходе СЧ требуется одновременно несколько когерентных сигналов с разными частотами (т.е. для многочастотных СЧ) [4 3, рис. 1.1, 1.10]. В прямых СЧ можно обеспечить сколь угодно малыи шаг частоты выходного сигнала (до тысячных долеи герца) при использовании методов идентичных декад, дуад или тетрад [4.4].
Структурные схемы прямых СЧ, даже если и включают большое число узлов, функционально просты. Многие из них — пассивные, с небольшой инерционностью. Время переключения выходной частоты прямых СЧ может быть доведено до единиц наносекунд [4.10, с. 35] Однако в СЧ прямого типа трудно получить выходной сигнал с высокой чистотой спектра: при транспонировании, умножении и делении частоты возникают комбинированные побочные составляющие, увеличиваются в большинстве случаев шумовые компоненты.
Для повышения чистоты спектра приходится использовать большое число фильтров, далеко не всегда поддающихся микроминиатюризации. В результате либо увеличиваются габаритные размеры, масса СЧ, либо ухудшаются показатели СЧ по чистоте спектра выходного сигнала. При использовании в прямых СЧ нескольких вспомогательных опорных частот (ДОЧ на рис. 4.1), к стабильности которых предъявляются более жесткие требования, чем к стабильности частоты выходного сигнала, часто приходится брать в качестве опорного генератора более 340 341 стабильный эталонный генератор или использовать несколько автономных опорных генераторов.
Это удорожает СЧ, увеличивает его массу, размеры, энергопотребление. При косвенных методах синтеза частот выходной сигнал получают от подстраиваемого по частоте генератора (ПГ) беэ каких-либо нелинейных преобразований. Для обеспечения требуемой стабильности частоты ПГ используют систему автоматической подстройки частоты (АПЧ) по сигналу опорного генератора.
Система АПЧ в косвенных СЧ, как правило, является фазавой (ФАПЧ) ввиду большей точности ее работы по сравнению с частотной АПЧ [4.3, 4.9]. Основное преимущество активных синтезаторов частот — низкий уровень дискретных побочных спектральных составляющих, достигающий — 115 дБ. Кроме того, в активных синтезаторах частот основные узлы легче реализовать на цифровых микросхемах, нежели в пассивных СЧ. Здесь требуется гораздо меньше фильтров, смесителей частот, что способствует микроминиатюризации активных СЧ, технологичности их производства и эксплуатации, Недостатки систем активного синтеза по сравнению с пассивными — большее время перестройки с одной рабочей частоты на другую, трудности уменьшения шага сетки частот и возможность генерации выходного сигнала, частота которого не соответствует установленному органами управления значению (при выходе из строя кольца ФАПЧ, при ложных захватах по частоте системой ФАПЧ [4 9]).
Известны трудности реализации активных СЧ на частотах выше нескольких гигагерц. Однако указанные недостатки не являются принципиальными, хотя для их преодоления треБуется существенное усложнение функциональнои схемы (вместо однокольцевой системы ФАПЧ приходится использовать двух-, трехкальцевые ФАПЧ; для уменьшения шага частоты или для синтеза частот выше нескольких десятков — сотен мегагерц использовать смеси- тели частот; для надежнои и более качественной работы систему АПЧ нужно дополнять вспомогательными устройствами поиска по частоте и индикаторами захвата).
Дополнительные, усложняющие СЧ устройства могут в отдельных случаях свести на нет преимущества активного метода синтеза частот по сравнению с пассивным. Недостатки пассивных цифровых синтезаторов (двухуровневых, многоуровневых [4.10]) — высокии уровень побочных спектральных составляющих (не лучше — (50...60) дБ) Кроме того, максимальная частота на выходе СЧ ограничена Быстродействием используемых в нем микросхем (обычно не превышает нескольких десятков мегагерц).
Цифровым активным синтезаторам частот своиственны дополнительные причины ухудшения спектральной частоты выходного сигнала: эффекты квантования по времени и по уровню в цифровых системах ФАПЧ; ошибка аппроксимации частоты; ограниченность минимальной длительности фронтов или срезов импульсов в кольце ЦФАПЧ Использование активных методов цифрового синтеза частот позволяет снять антагонизм требовании по малости шага изменения чистоты, быстродействию и чистоте спектра выходного колебания. Это обеспе- 342 чивается усложнением функциональной схемы (к примеру, вместо однокольцевой системы цифровой ФАПЧ приходится использовать двух-, трехкольцевую, кроме того, дополненную микропроцессорным счетно- решающим устройством для согласованного переключения делителей частоты [4.10, рис. 2.20 или 2.21, 2.22]).
Тем не менее усложнения цифрового активного СЧ в значительной степени не проблематичны из-за большей технологичности цифровых методов обработки сигнала. Переход к цифровой элементной базе как в пассивных, так и в активных методах синтеза частот позволяет получить преимущества (по сравнению с аналоговой элементной базой) в части уменьшения массы, габаритных размеров устройств, повысить надежность и технологичность, хотя снижает максимальное значение рабочей частоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
