Синтезаторы частот (датчики сетки стабильных частот)

Параметры синтезаторов

– диапазон частот выходных сигналов,

– шаг сетки частот,

– долговременная нестабильность частоты,

– кратковременная нестабильность частоты (уровень собственных шумов),

– скорость перестройки по частоте,

– уровень мощности выходного сигнала,

– уровень подавления паразитных сигналов.

Синтезаторы прямого синтеза частот строятся ни микроконтроллерной технике и формируют выходной сигнал за счет программного управления скоростью изменения амплитуды тактовых импульсов в соответствии с требуемой частотой выходного сигнала. Дальнейшей обработкой сигнала в схеме ЦАП и выделения после фильтрации в ФНЧ огибающей тактовой последовательности. Таким формирователем сигнала в этом случае выступает или микроконтроллер, или микропроцессор.

Цифровые синтезаторы косвенного синтеза обычно строятся на

цифровых ИМС и в них используется метод стабилизации частоты относительно частоты кварцевого опорного генератора, реализуемый с использованием методов фазовой автоподстройки частоты по схеме рис.6.

Рис.6

На схеме обозначено: ДПКД–делитель с переменным коэффициентом

деления частоты n;

ДФКД–делитель с фиксированным коэффициентом деления частоты m;

УЭ–управляющий частотой элемент (например, варикап);

ГУН–генератор, управляемый напряжением (речь идет об управлении частотой выходного сигнала);

ФНЧ–фильтр нижних частот;

ИЧФД–импульсный частотно-фазовый детектор.

Шаг сетки частот синтезатора равен частоте сравнения f_ср = f_ог /m (m-фиксированное значение). Величина n при этом – величина переменная и задается от устройства перестройки; именно изменение величины n приводит к дискретному изменению частоты выходного сигнала ГУН.

Принцип работы синтезатора основан на сравнении в ИЧФД частоты (фазы)

опорного генератора f_ог с частотой (фазой) выходного сигнала ГУН, поделённой схемой ДПКД в n раз. С выхода ИЧФД сигнал постоянного тока, величина которого пропорциональна разности этих частот (фаз), а знак– направлению отклонения частоты, подается на УЭ и так перестраивает ГУН, чтобы эту разность сделать минимальной (в идеальном случае–нулевой). Поэтому характеристики стабильности (очень высокие), свойственные сигналу кварцевого опорного генератора ОГ, переносятся на выходной сигнал ГУН. Таким образом, долговременная нестабильность частоты такого синтезатора определяется долговременной нестабильностью частоты кварцевого опорного генератора.

Дискретная перестройка по частоте при этом обеспечивается за счет изменения коэффициента деления частоты n схемой ДПКД.

Недостатком синтезаторов косвенного синтеза частот является не очень высокое их быстродействие, т.е.сравнительно низкая скорость перестройки. Она определяется параметрами ФНЧ: чем уже полоса пропускания ФНЧ f, тем больше время установления сигнала t_уст на его выходе (t_уст 1/ f). И т.к. полоса f ФНЧ достаточно мала (не превышает шага сетки частот), то величина t_уст достаточно велика (несколько мс).

Отметим, что в синтезаторах прямого синтеза частот t_уст может достигать значений несколько мкс.

Контрольные вопросы по теме модуля

1. Чем определяется частота выходного сигнала АГ?

2. Назначение цепи положительной обратной связи в схеме АГ.

3. Виды режимов возбуждения и режимов работы АГ.

4. Виды резонансных цепей АГ для различных диапазонов частот.

5. Стационарный режим работы АГ – в чем заключаются особенности его существования?

6. Виды нестабильности частоты АГ и причины их возникновения.

7. Современные способы стабилизации частоты АГ.

8. Укажите причины, ограничивающие амплитуду колебаний в схеме АГ.

9. Какие виды транзисторов лучше использовать в схемах АГ и почему?

10. Дайте характеристику режима работы активного элемента АГ в стационарном режиме.

11. Синтезаторы частот. Их назначение, виды, параметры.