Курс лекций по дисциплине “Методы и устройства формирования радиосигналов” (Лекции 1-34. Назначение дисциплины. Радиосигнал и его характеристики. Основные этапы развития радиотехники. Паразитные излучения в формирователях. Электромагнитная совместимость в формирователях), страница 45

В первом преобразователе ПР1 частота всех гармоник, поступающих с генератора гармоник ГГ, понижается на частоту  вспомогательного генератора Г. Узкополосный фильтр Ф имеет центральную частоту, совпадающую с частотой одной из гармонических составляющих входного сигнала. Все остальные составляющие подавляются фильтром. Далее на выходе ПР2 перестраиваемым фильтром Ф2 выделяется сигнал с частотой в . Нестабильность частоты вспомогательного генератора  определяет полосу пропускания фильтра Ф и не влияет на входной сигнал преобразователя ПР2. Для изменения выходной частоты в схеме с «вычитанием ошибки» достаточно только менять частоту генератора Г. Соседние гармоники на выходе ПР2 существенно ослаблены Ф1, поэтому требования к Ф2 значительно ослаблены.

С помощью единственной операции умножения невозможно получить густую сетку большого объема.

В более сложных синтезаторах, построенных по методу прямого синтеза, используется принцип «избыточных декад», в котором помимо операции умножения производятся суммирование и деление частоты. Их недостатком является необходимость применения значительного числа смесителей и фильтров, что, в конечном счете, усложняет подавление уровня колебаний избыточных частот на выходе синтезатора более чем на  дБ.

Устройством, реализующим принцип прямого синтеза, является также синтезатор на основе суммирования импульсных последовательностей. Их основной недостаток – это большая кратковременная нестабильность частоты, вызываемая, в общем случае, неравномерностью частоты следования выходных импульсов.

Свободным от таких недостатков показал себя синтезатор с цифровым накоплением фазы, упрощенная схема которого приведена на рис. 5.

Рис. 5. Схема синтезатора с цифровым накоплением фазы

Принцип ее работы заключается в следующем. В формирователе импульсов ФИ из стабилизированных кварцем колебаний опорного генератора ОГ вырабатывается периодическая последовательность коротких импульсов с частотой следования , поступающих в блок памяти БП, состоящий из n – разрядного сумматора и регистра данных, в котором хранятся значения синусоиды . В блоке установки частоты УЧ записан код дискретной фазы для текущего значения частоты (, где  - число дискретов фазы,  - шаг сетки частот). С приходом каждого тактового импульса в сумматоре БП складываются значения чисел, записанных в регистре данных и блоке установки частоты, и сумма переписывается вновь в регистр данных. Таким образом, в БП формируется код текущей фазы мгновенного значения выходного колебания. Как только значение текущей фазы в БП превысит , произойдет переполнение, в регистр данных запишется разность между последним значением текущей фазы и , и процесс суммирования фазы повторится.

В соответствии с кодом числа в БП, цифро-аналоговый преобразователь ЦАП вырабатывает импульс постоянной длительности , имеющий значение:

,                                          (1)

где  - номер приходящего тактового импульса.

Для устранения побочных частот после ЦАП включен фильтр нижних частот (ФНЧ).

Изменение частоты выходного сигнала производится изменением дискрета фазы, который записан в УЧ.

В соответствии с теоремой Котельникова частота тактовых импульсов должна быть, по крайней мере, в 2 раза выше максимальной частоты формируемых колебаний. Для облегчения фильтрации гармоник тактовой частоты  обычно выбирают из условия: .

В синтезаторах непрямого синтеза источником колебаний рабочей частоты является перестраиваемый по частоте АГ ПГ. Текущая частота ПГ  непрерывно сопоставляется с частотой  другого колебания, полученного из эталонного методом прямого синтеза.

Приравнивание частот  и  двух колебаний осуществляется системой ФАПЧ, представленной на рис. 6.

Рис. 6. Структурная схема системы ФАПЧ

Частота генератора ПГ в данном случае близка или равна частоте входного напряжения и напряжение от генератора подается на фазовый детектор ФД. В режиме синхронизации эти напряжения взаимно сдвинуты по фазе на :

, .                                    (2)