Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 79
Текст из файла (страница 79)
4.10. В большинстве практических случаев параметры ФНЧ гп и Т (рис. 4.10) выбирают так, чтобы Т, = О,Т .= 10...500 (при меньших Ту система ФАПЧ вырождается практически в бесфильтровую систему, а при больших происходит увеличение длительности переходных процессов по частоте, тогда как ослабление высокочастотных компонентов помех в системе ФАПЧ с ПИФ практически не увеличивается). Параметр гп обычно выбирают в интервале от тысячных до десятых долей единицы.
При этом необходимо выполнение условия Ь/з > Ь/з (см. рис. 4.10): при известнои 7, параллельна оси абсцисс следует провести прямую через требуемое значение "уа = О,/О . В области, расположенной выше этой прямой и между двумя вертикальными прямыми, проходящими через точки оси абсцисс с Т = 10 и 500, можно выбирать приемлемые по нормированной полосе захвата значения параметров ФНЧ (т и Т). Однако при этом остается пока открытым вопрос о выборе полосы удержания системы ФАПЧ 0 .
Она чаще всего определяется заданным шагом частоты Ьг СЧ; в однокольцевой системе ФАПЧ полоса пропускания системы ФАПЧ [4.3, с. 192) должна выбираться меньше величины рабочей частоты фазового детектора /фд, чтобы достаточно ослабить дискретные побочные составляющие, кратные частоте /фд [4 3, с. 118). С другой стороны, увеличение полосы пропускания более ЬГ может оказаться необходимым для уменьшения длительности переходных процессов в системе ФАПЧ (времени переключения частоты в СЧ) и, главное, для 354 Збб Таблица 4.5 1) и а у У., Гц Тил автогенервтора 1О4 103 10з З 1О' З.1О' 3.10з 10з Пб ггвп и'лг 14 бг )П 4п ап 42 м(у,пб Ге бП "дп чбп ГП ГПт ГПз УП' Гйз УПзпе,ге Рис.
4.12 аб бп ГГ гп Рис. 4.1Э 357 356 П гт ГПП УаПП Г„-а„т П Гм Г)гП ПИ/г Г„,Г4 гзис. 4.10 Рис. 4.11 ослабления фазовых шумов ПГ. В таких случаях, т.е. при выборе полосы пропускания системы ФАПЧ, большеи ЬГ, однокольцевая структура СЧ должна Быть усложнена дополнительным вторым, а иногда и третьим кольцом ФАПЧ.
В многокольцевых системах ФАПЧ шаг сетки частот СЧ 2),г" и рабочая частота ФД /фл могут быть не равны друг другу: /ф» хам [4.10, З 2.3]. Покажем на конкретном примере, что одним из основных параметров СЧ (а значит, и системы ФАПЧ в случаях косвенного синтеза частот), определяющим не только выбор параметров, но и выбор структуры (одно-, двух- или трехкольцевой) системы ФАПЧ, является уровень паразитного отклонения фазы (ПОФ). Оазовые шумы оцениваются либо в виде отношения сигнал-шум в определенной полосе частот при определенной расстройке от несущей частоты, либо в виде отношения мощности одной боковои полосы фазовых шумов шириной 1 Гц к мощности несущей при определенной расстроике от несущей частоты а(/„,) Типичныи спектр фазовых шумов автогенераторов может быть представлен в виде [4.3, с. 84], показанном на рис. 4.11, где 5 (/ ) — плотность спектра мощности фазовых шумов; /„, — частота анализа, равная расстройке ат среднеи частоты; /о — средняя частота; С) — нагруженная добротность контура генератора; В, — ширина полосы частот буферного усилителя по уровню половинной мощности.
На частотах / < /„преобладают низкочастотные шумы фликкер — эффекта, убывающие по закону / з; на частотах /о < /лт < /о/2бзт преобладают шумы дробового эффекта; на частотах /о/2Я < / < Ву,/2 — тепловые шумы. При /„, > В„,/2 начинает сказываться спад АЧХ буферного усилителя, последующего за автогенератором. Для расчета ПОФ в качестве ориентировочных могут быть использованы спектры шумов кварцевых генераторов (КГ) и управляемых генераторов, приведенные в [4.3, з 2.2, 2.5, 4.3, з 8.1] Значения /о для различных типов генераторов приведены в табл. 4.5 [4.3]. Типичный пример спектров фазовых шумов кварцевого ОГ и ПГ приведен на рис.
4.12 [4.3, с. 211]. Здесь кривая с меткои ОГ изображает спектр фазовых шумов высокостабильного КГ типа СО-211, работающего на частоте 5 МГц. Кривая с меткои ОГФ отображает спектр генератора с дополнительным кварцевым фильтром на выходе. Спектр Кварцевый (5 МГц) УКВ кварцевый С электронной перестройкой (ПГ) СВЧ с полыми резонаторами Генератор Ганна трехсантиметрового диапазона Деухрезонаторный клистрон Волоролныа лазер шумов ЕС-генератора с электронной перестройкой частоты, работающего на частоте 300 МГц, представлен кривой с меткои ПГ.
Для сравнения спектров высокостабильных КГ со спектром шумов подстраиваемого ЕС- генератора на рис. 4.12 приведены кривые с метками ОГ-300 и ОГФ-ЗОО, представляющие собой кривые спектров фазовых шумов с метками ОГ и ОГФ соответственна, нормированных к частоте 300 МГц (увеличение уровней шумов на 35,5 дБ за счет умножения частоты в 60 раз). Сравнение показывает, что на частотах вблизи несущеи фаэовые шумы КГ как с кварцевым фильтром (ОГФ-ЗОО), так и Без него (ОГ-300) значительно ниже шумов ПГ, что объясняется фильтрующими свойствами высоко- добротных кварцевых резонаторов.
На далеко отстоящих от несущеи частотах шумы ПГ ниже шумов КГ с умножением частоты даже при наличии у последних кварцевых фильтров. Эта связано с увеличением шумов при умножении частоты. Известно [4.9, гл. 5; 4.3, гл. 1], что система ФАПЧ представляет собои ФНЧ по отношению к шумам колебания опорной частоты и ФВЧ по отношению к шумам ПГ (рис. 4.13).
Амплитудно-частотные характеристики системы ФАПЧ в аналитическом виде даны в [4.9, з 5.2 и 5.3]. Параметры системы ФАПЧ необходимо выбирать таким образом, чтобы минимизировать ее стоимость (сложность) при удовлетворении требований по фазовым шумам. Если требуется обеспечить малые фаэовые шумы на частотах вблизи несущей /о, то необходимо использовать высокостабильный ОГ (с узкополосным спектром шумов, например с дополнительным кварцевым фильтром); система ФАПЧ может быть уэко- ег(У -»и -Бп -Ба У й7 -ж 7Бй .гпп 3,п "Бп -Бп -юп -угп дп -упп п -г -Б "зу г» -уп У,дп Рис.
4.14 ,Гд Уэ Рис. 444 Рис. 4.14 Рис. 4.17 К/" ф/= К Отсюда Р(/ы)п/ = — 1 У/ = К 358 359 полосной, если требуемая скорость переключения частоты не является ограничивающим фактором. В случае необходимости получения низкого уровня шумов на частотах, далеко отстоящих от несущей, можно применить относительно недорогой источник опорной частоты, обладающий не очень хорошими шумовыми характеристиками; ПГ в этом случае необходим малошумящим, а полоса пропускания системы ФАПЧ должна быть достаточно широкой, чтобы подавить шумы ПГ в оговоренной полосе частот.
Если же требованиями по фазовым шумам оговаривается широкий диапазон частот /, то приходится выбирать наиболее высококачественный источник опорнои частоты, разрабатывать как можно менее шумящий ПГ, а систему ФАПЧ проектировать с такими АЧХ (рис. 4.14), которые бы позволили минимизировать результирующие шумы на выходе системы [4.3, с. 212). Приведем пример [4.3], иллюс рирующий методику оценки фазовых шумов СЧ. Пусть требуемое отношение мощности одной боковой полосы фазовых шумов к мощности колебаний несущей частоты задано равным — 80 дБ в полосе частот шириной 200 Гц при расстройке 500 Гц от несущей частоты. Предполагается, что все остальные требования, предъявляемые к СЧ, удовлетворяются в схеме, представленной на рис.
4.8нл Здесь БУ вЂ” буферный усилитель; остальные функциональные элементы имеют обозначения, используемые ранее. Так как в непосредственнаи близости от несущей частоты фазовые шумы генератора распределяются по закону Я~ и Яз (см. рис. 4.11), то, аппроксимируя огибающую спектра шумов ламанои линией (как это сделано на рис. 4.11), можно отношение полной мощности одной боковой паласы фазовых шумов к мощности колебаний несущеи найти как интеграл [ ' Р(/ )гУ/иа где Р(/ ') — функция, описывающая огибающую у.
распределения шумов, отнесенных к полосе частот шириной 1 Гц; Д„и Д вЂ” нижняя и верхняя границы заданной полосы частот. В случае нахождения / и / на различных участках огибающеи спектра, например на участках с крутизнами /,„и /ы~, каждый участок ломаной линии интегрируется отдельно, а суммарная мощность шумов вычисляется в соответствии с рис. 4.15, где Р+ — сумма двух мощностей в децибелах относительно наибольшей, а Р— разность двух мощностей в децибелах. Кривая 1 на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
