'
Радиостанции портативные, автомобильные, базовые
Радиомодемы 3G, GSM  сотовые модемы
Антенны, автомобильные, базовые. VHF, UHF, GSM, CDMA
Блоки питания и преобразователи напряжения
GSM ретрансляторы

[о компании] [информация]
\на главную\информация\статьи


 

тел.(495) 220-95-14, info@mobilradio.ru
поставка по России, СНГ
 

Синтезаторы частот
Часть 1. Основные сведения, назначение.

Часть 2. Импульсные частотно-фазовые детекторы.

Малиновский В.Н. к.т.н.
2019

Синтезатор частот (СЧ) - это радиотехническое устройство, в котором из одного входного радиотехнического сигнала стабильной частоты формируется выходной радиочастотный сигнал в требуемом частотном диапазоне и принимаемый дискретные значения частот кратных частоте, называемой шагом перестройки.

Назначение синтезатора частот - служить в качестве сигнала гетеродина в супергетеродинных приемниках и в качестве возбудителя в передающих системах. СЧ также используется при построении высокоточных генераторов частот в приборостроении, радиолокации и многих других областях.

История развития синтезаторостроения начинается очень давно, еще с середины прошлого столетия с появлением декадных синтезаторов, весивших несколько килограмм. Особенно бурно синтезаторы стали развиваться с появления полупроводников и, в частности, варикапов, позволяющих проектировать генераторы высокочастотных колебаний частоты которых изменяются в зависимости от подаваемого на варикап постоянного напряжения. Такие генераторы назвали генераторами плавного диапазона (ГПД). Сейчас эти генераторы получили название управляемых по частоте генераторов (УГ).

Пример схемы УГ показан на рис.1

Стр 41

Рис.1. Схема управляемого генератора на биполярном транзисторе.

На рис.1 обозначено: VD – варикап;
Е упр – управляющее напряжение подаваемое на варикап под действием которого меняется емкость контура генератора;
Еуг(t) – выходной сигнал генератора.

Теоретически управляемые генераторы можно было бы использовать в качестве гетеродинов и возбудителей приемопередатчиков, но стабильность таких УГ при управлении даже с цифроаналогового преобразователя была бы недостаточной для организации бесподстроечной радиосвязи.

Возникла идея снабдить УГ системой автоматического регулирования частоты по сигналу эталонного генератора. На рис.2 приведена блок-схема однокольцевого синтезатора частот на базе системы импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ).

Рис. 2. Однокольцевой синтезатор частот на базе ИФАПЧ.

Система ИФАПЧ работает следующим образом. Эталонный сигнал Еог(t) с опорного генератора (ОГ) поступает на делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД), в котором частота Еог(t) понижается до частоты сравнения fо, на которой работает импульсный частотно-фазовый детектор (ИЧФД) системы. Обычно fо выбирается равной шагу сетки частот синтезатора. На второй вход ИЧФД поступают импульсы с делителя с переменным коэффициентом деления (ДПКД) с частотой fс, равной fуг(t)/Nn, где Nn-коэффициент деления ДПКД, который для n-ой частоты синтезатора fуг n = fсрNn. В режиме синхронизма кольца автоподстройки fср = fс. Сигнал с выхода детектора Eg(t) фильтруется фильтром нижних частот (ФНЧ) и поступает на вход управления УГ.

При отклонении частоты УГ от fуг n изменяется частота импульсов fc. ИЧФД детектирует это отклонение и корректирует сигнал управления Eg(t) и далее сигнал Еупр генератором УГ для восстановления заданной частоты fуг n. Этот процесс происходит автоматически, удерживая частоту УГ заданной величины. Если требуется изменить частоту настройки УГ, то достаточно перейти к новому коэффициенту деления ДПКД.

Уточним понятие режимов функционирования ИФАПЧ - это стационарный режим, при котором Fо = Fc, соответствует рабочему режиму работы СЧ. Однако он не является единственно возможным.

Во-первых, даже в стационарном режиме возможны изменения частоты УГ под воздействием дестабилизирующих факторов. Если они, однако, настолько медленны, что систему ИФАЧП можно все время считать находящейся в синхронизме, то говорят, что имеет место режим синхронизма (удержания). Соответственно вводится в рассмотрение полоса удержания dfуд – область отклонений (расстроек) часты fуг от своего номинального значения, при которых не нарушается имевший место стационарный режим.

Во-вторых, существует режим захвата, при котором в системе ИФАПЧ происходят переходные процессы от ее начального асинхронного состояния к установившемуся. Полоса захвата dfз – это область отклонений частоты fуг от своего номинального значения, внутри которой при любых начальных условиях стационарный режим наступает всегда, т.е. при любых начальных условиях.

В третьих, в ИФАПЧ может возникать так называемый режим биений (или автоколебаний), при которых частота fуг непрерывно изменяется во времени. Этот режим в синтезаторах частот является вредным и его допускать нельзя. При изменении коэффициента деления ДПКД, включении СЧ, скачкообразном изменении fуг возникает режим захвата и в систее ИФАПЧ протекают перехоные процессы. В зависимости от параметров ИФАПЧ они носят колебательный или апериодический характер. Основной параметр этих процессов – длительность (время) tу, являющееся мерой быстродействия СЧ.

Наряду с быстродействием СЧ существует другая группа параметров синтезатора, имеющих первостепенное значение. В первую очередь это спектральные характеристики выходного сигнала СЧ Eвых(t). Для СЧ с ИФАПЧ характерно наличие побочных составляющих в частотном спектре Евых(t), обусловленных дискретным характером процесса регулирования. Интенсивность этих составляющих существенно зависит от типа ИЧФД.

Примечание: При необходимости углубленного изучения теории и практики СЧ с ИФАПЧ прошу обращаться к книге: В.А.Левин, В.Н. Малиновский, С.К. Романов «Синтезаторы частот с системой импульсно-фазовой автоподстройки» Москва, «Радио и связь» 1989г.

Часть 2. Импульсные частотно-фазовые детекторы.