Существенно повышается точность настройки и стабильность частоты в условиях эксплуатации, когда возможны вибрация и удары, изменения давления, влажности, температуры, напряжений источников питания и т. д. Появляется возможность изменять частоту дистанционно по заданной программе и со скоростью, недостижимой при использовании обычных генераторов. Сокращается число операций по коррекции частоты, когда в ней возникает надобность. Открываются новые возможности формирования радиосигналов, такие как получение частотно-манипулированных колебаний без потери стабильности частоты. Отпадает надобность в большом числе прецизионных элементов – вариометров, переменных конденсаторов, шкальных устройств. Упрощается регулировка и налаживание аппаратуры: современные цифровые системы синтеза, построенные из исправных деталей и смонтированные без ошибок, вообще не нуждаются в регулировке и налаживании. Улучшается отношение сигнал/шум на выходе радиотракта вследствие снижения уровня паразитных составляющих спектра возбудителя передатчика и гетеродинов приемника, частоты которых лежат вблизи номинальных частот колебаний этих устройств и, следовательно, не подавляются избирательными элементами. СЧ поддаются унификации по структурным схемам и отдельным составным частям, даже работающие в различных диапазонах. Заметно повышается надежность аппаратуры при высокой культуре производства СЧ. Некогерентный синтез

В системах некогерентного синтеза частоты используется комбинация нескольких автогенераторов с кварцевой стабилизацией частоты, позволяющая получить большое число выходных частот при относительно небольшом числе кварцевых резонаторов. Синтез осуществляется методом последовательного гетеродирования. Для этого применяют несколько кварцевых генераторов, соединенных с переключателями кварцевых резонаторов, управляемых с УУ. Частота колебаний на выходе каждого См представляет собой сумму двух входных частот. После каждого смесителя идет полосовой фильтр для устранения шумовых составляющих при сложении частот.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

При таком синтезе используется гетеродирование с выделением суммарной частоты, и поэтому значения нестабильности и неточности установки выходной частоты, а также фазовые шумы выходного колебания являются суммами значений нестабильности и неточности установки, а также фазовых шумов отдельных генераторов соответственно. Стабильность и точность установки выходной частоты могут быть существенно улучшены путем комбинации гетеродирования с выделением колебаний суммарной частоты и гетеродирования с выделением колебаний разностной частоты, а также уменьшением старения и затягивания частоты кварцевых резонаторов. Фазовые шумы, будучи по природе некогерентными, могут быть снижены только путем улучшения параметров отдельных элементов. Особое внимание должно быть уделено содержанию побочных составляющих в выходном колебании. В процессе смещения возникает бесконечное множество нежелательных комбинационных составляющих, часть из которых, являясь составляющими малых порядков, может оказаться внутри полосы рабочих частот.

Важным достоинством некогерентного синтеза является низкая стоимость устройства.

Когерентный синтез

Когерентный синтез объединяет в себе целое семейство новых методов. Как можно заметить из названия, эти методы обеспечивают получение многих частот из единой опорной, обладающей требуемой стабильностью и точностью установки. Использование этих методов неизбежно связано с наличием побочных составляющих в выходном колебании, которые приходиться устранять соответствующим выбором значений частот, участвующих в процессе синтеза, и подавлять фильтрацией.

Когерентный синтез подразделяют на прямой и косвенный. Основное отличие косвенного синтеза от прямого – при косвенном синтезе приращения частоты получают, используя принцип обратной связи. Рассмотрим вкратце основные методы когерентного синтеза. Более подробно с ними можно ознакомиться в [2].

Метод прямого преобразования. Данный метод используют в случаях, когда необходимо сформировать небольшое число выходных частот. Также предпочтительно использовать этот метод в случаях, когда требуется одновременное присутствие на выходе устройства колебаний всех выходных частот. Основными узлами, входящими в состав такого устройства, являются умножители и делители частоты, смесители и источник опорной частоты. Посредством умножения, деления, сложения и вычитания опорной частоты выделяются выходные частоты.

Синтез методом гармоник. Данный метод предпочтительнее синтеза прямым преобразованием в случаях, когда значения выходных частот кратны интервалу между любыми двумя соседними частотами (шагу сетки частот) и когда в каждый данный момент времени на выходе синтезатора необходимо обеспечить наличие только одной частоты. Для реализации данного метода необходимо генерировать колебание с высоким содержанием гармоник (обычно – импульсной последовательности) и затем выделять колебания нужной гармоники.

Метод двойного преобразования частоты. В данном методе в качестве гетеродина используется перестраиваемый по частоте генератор, частота которого  устанавливается меньшей, чем частота выходного колебания  на постоянную величину  Сигнал гетеродина и умноженный в    раз входной сигнал поступают на разностный смеситель, получившийся сигнал  проходит через полосовой фильтр и затем складывается с сигналом гетеродина  Таким образом, полосовой фильтр, осуществляющий подавление нежелательных колебаний, работает на одной и той же частоте, а гетеродин может перестраиваться по частоте вручную или дистанционно. Транспонирование входных колебаний в область более низких частот позволяет многократно увеличить относительный разнос по частоте между соседними гармониками, что существенно облегчает задачу подавления колебаний нежелательных гармоник.

Метод тройного преобразования частоты. Данный метод разрабатывался для целей создания системы с многократным использованием однотипных узлов и блоков, что позволяет снизить стоимость и время, затрачиваемое на разработку и конструирование, удешевляется цен, упрощаются настройка, ремонт и эксплуатация синтезаторов. Метод представляет собой модификацию метода двойного преобразования частоты и поэтому основан на том же принципе полной компенсации дрейфа частоты.

Метод пассивных идентичных декад. Основная структура СЧ, выполненного по данному методу, состоит из двух смесителей с выделением на их выходах суммарной частоты и делителя частоты. На вход первого смесителя поступает колебание с частотой    Частота гетеродина  вырабатывается путем прямого преобразования частоты опорного генератора. На вход второго смесителя подается колебание частоты  и частота от гетеродина, но с выбираемым частотным приращением. На выходе второго смесителя частота делится, и при таких условиях выходная частота отличается от входной частоты наличием поделенного на делителе частотного приращения. Преимущества данного метода: выбор частотных приращений осуществляется с помощью переключателя, работающего на высокой частоте, а не настройкой нескольких перестраиваемых генераторов, как при тройном преобразовании частоты.

Прямой цифровой синтез. Данный метод появился с развитием цифровой техники и представляет собой преобразователь цифрового сигнала в колебание синусоидальной формы. В любом СЧ с прямым цифровым синтезом обязательно присутствует цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). В простейшем СЧ с прямым цифровым синтезом на вход ЦАП с цифрового устройства подается последовательность отсчетов функции синусоидального сигнала, следующих с определенной частотой. После ЦАП сигнал поступает на ФНЧ, где отсекаются лишние спектральные составляющие, и затем поступает на выход устройства. Данный метод обладает высоким быстродействием, и имеет наибольшие функциональные возможности среди прочих методов синтеза [3], но его использование на частотах выше 1 ГГц серьезно затруднено.

Косвенный когерентный синтез петлей аналоговой ФАПЧ. Как уже указывалось ранее, при косвенном синтезе приращения частоты получают с помощью обратной связи. Такой метод, известный под названием фазовой синхронизации, существенно отличается от прямого синтеза. На рисунке 1 приведена структурная схема, иллюстрирующая данный метод синтеза. Частота ГУН  транспонируется в область более низких частот и сравнивается с опорной частотой  При малой разности этих частот ФД вырабатывает медленно изменяющееся переменное напряжение, которое пропускается через ФНЧ и поступает на ГУН, тем самым осуществляя захват его частоты. В условиях захвата частоты ФД вырабатывает постоянное напряжение, величина и полярность которого определяются величиной и знаком разности фаз колебаний опорной частоты и транспонированного колебания ГУН. ФНЧ изменяет амплитуду и фазу отдельных проходящих через него колебаний в соответствии с их частотами и тем самым обеспечивает устойчивую работу петли ФАПЧ. Декада настраивается путем выбора соответствующих значений  и  и установкой ГУН на частоту, близкую к выходной, для обеспечения захвата. Обычно петля ФАПЧ используется в качестве фильтра, подавляющего фазовые шумы.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5