Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Гетеродинный переносчик спектра состоит из полосового фильтра, смесителя, генератора опорного напряжения и фильтра нижних частот. Участок спектра исходного шума с равномерной плотностью после фильтрации поступает на смеситель,к которому одновременно подводят опорное напряжение, частота которого приблизительно равна средней частоте полосы пропускания фильтра. В результате на выходе смесителя появляются колебания комбинационных частот. Полезным продуктом преобразования являются низкочастотные составляющие, которые после фильтрации поступают на выходное устройство генератора.
Выходное устройство обеспечивает калиброванное ослабление уровня случайного напряжения, Оно включает плавный аттенюатор, в одинаковой мере ослабляющий все частотные компоненты шума. Измеритель уровня позволяет контролировать эффективное значение шумового напряжения, поступающего к выходным зажимам генератора. Для измерения уровня обычно используют квадратичный вольтметр. 5 5,7.
Синтезаторы частоты и генераторы иа их основе Рассмотрим собственно синтезаторы частоты и генераторы с диапазонно-кварцевой стабилизацией частоты. 1, Синтезаторами частоты называют специальные генераторы гармонического напряжения с дискретной перестройкой частоты и стабильностью, равной стабильности частоты лучших 105 генераторов с кварцевой стабилизацией.
Синтезаторы позволяют получить сетку напряжений фиксированных частот, объединяющую миллионы отсчетов с дискретностью в десятые и даже сотые доли герц. Они обеспечивают хорошую синусондальную форму, высокую спектральную «чистоту», большую точность установки и возможность программной перестройки частоты. Рис. 5.22. Структурная схема синтезатора частоты (прямой метод) Рис.
52З. Устройстно формиронания опорных частот По точности установки и стабильности частоты синтезаторы, а также генераторы, построенные на их основе, превосходят обычные измерительные генераторы с плавной перестройкой частоты. Они легко сопрягаются с автоматизированными измерительно-вычислительными системами. Используют два метода синтеза частот: прямой и косвенный. Прямой основан на многократном целенаправленном изменении частоты ~о исходных высоко- 4В. аа тЪ.
стабильных колебаний с помощью операций деления, дт га ~~ умножения, сложения н вы- Й читания. Деление частоты ~Ю ц осуществляют пересчетными схемами (см. гл. 3). Реалии базируется на использова'та, нии свойств нелинейных ° $~ электрических цепей. Нелинейный элемент и фильтр, настроенный на п-ю гармонику, позволяют умножить ~ нн частоту )н на целое число л.
Я» с„ Соответственно объединение схемы смесителя и фильтра обеспечит сложение нлн вычитание частот двух колебаний. Косвенный метод синтеза основан на принудительной синхронизации выходного напряасения перестраиваемого генератора с колебаниями вспомогательного кварцевого генератора. Синтезатор частот, использующий прямой метод синтеза (рис. 5,22), состоит из генератора с кварцевой стабилизацией частоты устройства формирования опорных частот, устройства синтеза час. тэт, а также системы электронных коммутаторов и отсчетного устройства. Генератор формирует исходное колебание, частота которого 19 обычно равна 0,1; 1,0 или 5,0 МГц, Основное требование к генератору — высокая стабильность частоты. Обычно относительная нестабильность (уход) частоты в пределах суток не превышает 10-9 10-9 Рис. 5.24. Устройство синтеза е параллельным вклк1чением чаетотнык декад: А, Б, и — частотные декады; 1 — (=(1,Π— 1,9))ас 9 ) (1,Π— 9.9нс: а — ) (!.О-99.9)(с Устройство формирования опорных частот (рис.
'5.23) создает). сетку из ограниченного числа фиксированных частот, кратных 1о, Выбор частот определяется схемой последующего устройства синтеза. Для получения опорных частот исходное напряжение 19 =1 МГц подают на нелинейный элемент и систему настроенных фильтров, выделяющих десять последовательных гармоник (30,0— 39,0.МГц). Затем путем деления и умножения исходного набора частот на 10 образуют две новые совокупности частот: 3,0 — 3,9 и 300 †3 МГц.
Дополнительно формируют напряжение частоты 24 МГц. Так как все опорные частоты образованы делением или умножением частоты )о, то их стабильность равна стабильности часто ты исходных колебаний. Устройство синтеза частот позволяет получить колебание любой частоты из полного набора дискретных частот, формируемых синтезатором, В зависимости от частотного диапазона дискретность сетки выходных частот лежит в пределам от 0,01 Гц до 10 МГц. Выбор нужной частоты осуществляется с помощью коммутаторов. Основным элементом устройства синтеза частот является частотная декада.
Каждая декада формирует колебзние, частота кото» рого равна одной из цифр десятичного числа определяющего значение синтезируемой частоты. Различают устройства синтеза частом 107, с параллельным (рис. 5.24) и последовательным (рис. 5.25) включением частотных декад. При параллельном включении все частотные декады работают независимо и объединяются с помощью сумматоров (смесителей). тз лй Рнс. 5.2З. устройство синтеза с последовательным вклю- чением частотных декад: Х вЂ” от устройства опорных частот (см. рнс. б.22: алов Каждая декада состоит из нелинейного элемента и фильтров, настроенных на девять первых гармоник входного напряжения.
Переключение фильтров осуществляют коммутатором, Возможно также построение частотных декад на основе делителей частотЫ с перестраиваемым коэффициентом деления. При последовательном включении частотных декад выходное напряжение предшествующей декады сружит входным напряжением для последующей. На рис. 5.25 в качестве примера приведена последовательность формирования гармонического колебания с частотой, равной 30,82537905 М Гц, Прямой метод синтеза имеет недостатки: сложность системы фильтрации и присутствие на выходе напряжений побочных частот, От этих недостатков свободны синтезаторы с косвенным методом синтеза.
Рнс. 5.26. Структурная схема синтезатора частоты (косвенныя метод): ' — "'твр=ж11в х — 1ея1: т — в"тпр и"1чвмх — Еаа1 Синтезаторы'частоты, использующие косвенный метод синтеза (рис. 5.26), состоят из основного генератора с плавной электронной перестройкой частоты, вспомогательного генератора с кварцевой стабилизацией и системы фазовой автоподстройки частоты (кольцо ФАПЧ) .
Выходным напряжением прибора служит напряжение основного генератора. Высокая стабильность частоты этого напряжения достигается путем косвенной синхронизации колебаний основного и вспомогательного генераторов, осуществляемой системой ФАПЧ. В свою очередь, дискретная перестройка частоты основного генератора обеспечивается за счет введения в кольцо ФАПЧ делителя частоты с изменяемым коэффициентом деления. При этом сравнению с текущей фазой колебаний вспомогательного генератора подлежит фаза колебаний, образованных в результате деления частоты выходного напряжения прибора в целое число раз.
В процессе сравнения фаз на выходе фазового детектора ФАПЧ возникает сигнал рассогласования, который, воздействуя на основной генератор, обеспечивает постоянство его частоты, равное стабильности частоты кварцевых генераторов, Для изменения частоты выходного напряжения следует изменить коэффициент деления й.
В качестве делителя частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) применяют устройства, основным эле- . 109 ментом которых является пересчетная схема (см. гл. 3) Перестройка частоты основного генератора, обусловленная изменением коэффициента деления Й, происходит под воздействием сигналов, поступающих от частотного дискриминатора.
Диапазон и минимальный шаг перестройки частоты синтезатора определяются выбором частоты вспомогательного генератора, а также пределами и шагом изменения коэффициента деления А. Так, в пределах полосы синхронизации частота выходных колебаний равна У,,„=Уг,УО, (5.10) где А~ — введенный коэффициент деления; ~а в частота вспомогательного генератора. Соответственно при заданных граничных значениях коэффициента деления й м и А ,„ диапазон выходных частот составит дУ =(й й 1 Уо.
И наконец, минимальный шаг перестройки частоты синтезатора при целочисленных значениях коэффициентов деления определяется из соотношения йУ".'". =(й~+~-й ) 1о Одновременное использование в синтезаторах этого типа кварцевого генератора, принудительной синхронизации, цифровых делителей частоты и цифровых отсчетных устройств обеспечивают высокую точность установки н высокую стабильность частоты выходного напряжения. Система косвенной подстройки частоты образует контур автоматического регулирования, объектом регулирования служит частотаГколебаний основного генератора. Исследование системы мо. жет~быть выполнено методами общей теории автоматического регулирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
