Файл: 1 Классификация и физический механизм работы вч и свч генераторов.docx

Компенсационный метод синтеза частот

⇐ Предыдущая28293031323334353637Следующая ⇒

Структурная схема синтезатора, построенного с использованием метода компенсации, представлена на рисунке 5.24. Здесь приняты следующие обозначения: ОГ – опорный генератор; ГКИ – генератор коротких импульсов; ПФ – полосовой фильтр; СМ – смеситель; ГПД – генератор, плавно перестраиваемый в диапазоне частот; УПФ – узкополосный фильтр.



 

Рисунок 5.24 – Компенсационный синтезатор частот

 

Датчик опорных частот (ДОЧ) включает высокостабильный опорный генератор на частоту 1 или 5 МГц, делитель частоты, кратность которого N определяет шаг сетки частот, и генератор коротких импульсов, позволяющий получить практически равномерный спектр гармоник в широком диапазоне частот (см. рисунок 5.25а). Целью всех последующих преобразований является выделение из спектра гармоник одной необходимой в данный момент времени частоты fq. Для этого фильтром ПФ1 выделяется область частот Σfqn , содержащая частоту fq. Затем с помощью ГПД и смесителя, частоты Σfqn переносятся в область относительно низких частот Σfqn-f, на которых возможно изготовление узкополосного фильтра, способного выделить из спектра Σfqn-f одну частоту fq. Для этого могут быть использованы кварцевые или электромеханические фильтры способные обеспечить требуемую степень избирательности. Фильтр выполняется на фиксированную частоту fo с полосой пропускания Δf < fог/N (см. рисунок 5.25б). При этом условии в полосу пропускания УПФ будет попадать только одна частота из спектра Σfqn-f, которая определяется величиной f (частоты ГПД).



Рисунок 5.25 – Формирование частот в компенсационном

синтезаторе частоты

 

Изменяя частоту ГПД, можно выделить любую частоту fq-f из спектра Σfqn-f, если fq-f ≈ fo. Заметим, что одновременно с изменением частоты ГПД, перестраиваются и фильтры ПФ1, ПФ2

---

, изменяя положение соответствующей полосы частот Σfqn. Далее, частота на выходе УПФ снова смешивается с частотой ГПД, и фильтром ПФ2 выделяется требуемая частота fq (рисунок 5.25в).

Следует особо отметить назначение фильтра ПФ1. При его отсутствии на входе УПФ после смесителя может появиться частота близкая к fo не только из области Σfqn, но и из области частот симметрично расположенных ниже частоты ГПД (зеркальная помеха). Мешающая частота может быть очень близкой к fq-f, или даже совпадать с ней. Поэтому отфильтровать её практически не возможно. Фильтр ПФ1 выполняет роль преселектора, заранее подавляя область мешающих гармоник.

Стабильность частоты синтезатора на первый взгляд не зависит от стабильности ГПД. Однако, если отклонение частоты ГПД, вызванное его нестабильностью, превысит Δf/2, в полосу пропускания УПФ войдет другая гармоника и выходная частота синтезатора изменится на величину шага сетки частот.

К числу недостатков этого метода синтеза частот следует отнести низкую оперативность перехода с одной частоты на другую и соответственно проблемы с автоматизацией этого процесса, например, когда выбор частоты определяется быстро меняющейся обстановкой и управляется вычислительным комплексом или по определённой программе.

Декадный синтезатор частоты

⇐ Предыдущая29303132333435363738Следующая ⇒

Кольпоскопы «Алайф-Дафина»Варианты для любого бюджета.Доставка по всей РФ.В наличии на складе. СервисконтактыБинокулярныйЦифровой видеокольпоскопКаталог товаровbstmed.ruЕсть противопоказания. Посоветуйтесь с врачом.Скрыть рекламу:Не интересуюсь этой темойТовар куплен или услуга найденаНарушает закон или спамМешает просмотру контента Спасибо, объявление скрыто. Фото- и видеокольпоскопы!Эксклюзивный представитель. Со склада. Сервис! Видеокольпоскопы:АкцияКонтактыmttechnica.ruЕсть противопоказания. Посоветуйтесь с врачом.Скрыть рекламу:Не интересуюсь этой темойТовар куплен или услуга найденаНарушает закон или спамМешает просмотру контента Спасибо, объявление скрыто. Яндекс.Директ

---

Структурная схема одного из множества вариантов декадных синтезаторов частоты представлена на рисунке 5.26. В отличие от компенсационного синтезатора в схеме рассматриваемого устройства нет вспомогательных генераторов (есть только опорный), поэтому декадный синтез частот иногда называют «пассивным».



Рисунок 5.26 – Декадный синтезатор частоты

 

Датчик опорных частот формирует на основе частоты опорного генратора 11 вспомогательных частот. Частота fo определяет нижнюю границу диапазона синтезатора, а частоты foi используются для формирования декадных разрядов выходной частоты. Вспомогательные частоты связаны между собой следующим соотношением

foi=9fo+i∙Δf (5.22)

Здесь i - число принимающее значения от 0 до 9; Δf - шаг изменения частоты в старшем разряде десятичного числа, отражающего её величину.

Каждая частота из декады foi выбирается переключателями N и поступает на смесители идентичных по структуре линеек преобразователей, включающих фильтры и делители частоты на 10 (кроме последней). Число линеек определяет величину конечного шага частот синтезатора. Фильтры после смесителей выделяют суммарную частоту, поэтому на выходе первой линейки получим

f1 = (fo+9fo+N1∙Δf):10 = fo+N1

Соответственно на выходе второй линейки

f2 = (f1+9fo+N2∙Δf):10 =( fo+N1 +9fo+N2∙Δf):10 = fo+N1 +N2

На выходе синтезатора имеем

f = f2 +9fo+N3∙Δf =10fo+N3∙Δf +N2 +N1 (5.23)

Из 5.23 следует, что переключатель N1 определяет цифру младшего разряда в обозначении выходной частоты, а шаг сетки частот определяется числом линеек m и равен Δf/10^(m-1).

Рассмотрим пример образования выходной частоты. Пусть fo = 1 MГц, Δf = 0,1 МГц, N3 = 3, N2 = 5, N1 = 7. Тогда выходная частота синтезатора составит 10,357 Мгц. Минимальная частота синтезатора соответствует N1=N2=N3=0 и равна 10 Мгц, максимальная – 10,999 Мгц, шаг сетки частот 1 кГц. Таким образом, по положению переключателей можно непосредственно определить выходную частоту синтезатора.

Чтобы уменьшить шаг сетки частот в 10 раз, достаточно в схему синтезатора добавить ещё одну линейку с делителем частоты. На первый взгляд таким образом можно сделать шаг сетки сколь угодно малым

---

, однако на практике дробление сетки частот теряет смысл, как только величина шага станет одного порядка с абсолютной нестабильностью опорной частоты foi.

Действительно, в этом случае отсчёт частоты по положению переключателей не будет соответствовать реальной выходной частоте синтезатора. Поэтому, для достоверности отсчета шаг сетки частот должен быть, по крайней мере, на порядок больше абсолютной нестабильности опорной частоты. Так в рассмотренном нами примере абсолютная нестабильность опорной частоты должна быть не более 100 Гц, а относительная 10^-5.

Декадные синтезаторы, при использовании электронных переключателей, хорошо приспособлены для работы с автоматизированными системами связи. Ими можно управлять с помощью программируемых микроконтроллеров или вычислительных комплексов.

Компенсационный и декадный синтезаторы, рассмотренные выше, основаны на преобразовании и размножении частоты опорного генератора, поэтому методы положенные в их в их основу получили название методов прямого синтеза. В результате процесса преобразования, формирование колебаний выходной частоты неизбежно сопровождается появлением побочных частот. Уровень их, как правило, не велик, но, тем не менее, они вызывают паразитную амплитудную и фазовую модуляцию основного колебания. В результате такие синтезаторы отличаются повышенным уровнем шумов.

---

Применение автоподстройки частоты в

⇐ Предыдущая30313233343536373839Следующая ⇒

Диапазонных синтезаторах

Уровень шумов на выходе синтезаторов, основанных на методах прямого синтеза частот, не удовлетворяет современным требованиям к возбудителям. Поэтому при их использовании необходимо принимать дополнительные меры по подавлению шумов. Для этого может быть использована система автоподстройки управляемого генератора под основную частоту синтезатора. Структурная схема такой системы приведена на рисунке 5.27.



Рисунок 5.27 – Схема автоподстройки частоты

 

На этой схеме синтезатор условно представлен опорным генератором ОГ и преобразователем частоты ПЧ. Выходной сигнал синтезатора fq, содержащий шумы, поступает на смеситель, в качестве которого обычно используется фазовый детектор. Сюда же подаётся сигнал генератора плавного диапазона (ГПД), частота которого f сравнивается с частотой синтезатора. Поскольку в общем случае fq ≠ f , сигнал ошибки, содержащий шумы, с выхода смесителя поступает через фильтр нижних частот (ФНЧ) на управляющий элемент УЭ (например, варикап в контуре ГПД) и приводит частоту f к fq. При этом, напряжение на выходе смесителя будет содержать постоянную составляющую, необходимую для удержания f = fq и шумовые составляющие сигнала синтезатора. Если ФНЧ не пропустит эти составляющие на УЭ, то на выходе ГПД получим колебание с частотой fq без шумовых составляющих.

Таким образом, степень «очистки» выходного колебания от шумов определяется частотой среза ФНЧ и его избирательностью. Следует, однако, отметить, что при слишком низкой частоте среза фильтра, система автоподстройки становится чрезмерно инерционной, что может вызвать длительный процесс установления частоты ГПД при смене частоты синтезатора.

На практике применение автоподстройки частоты, позволяет строить синтезаторы без использования методов прямого синтеза. Структурная схема такого синтезатора представлена на рисунке 5.28. В этой схеме частота опорного генератора понижается с помощью делителя с постоянным коэффициентом деления (

---