|
Из (5) видно, что наименьшее приращение частоты теперь составляет 
что может быть на порядки меньше, чем в цифровой ФАПЧ. Однако регулярная неравномерность следования циклов сравнения в ИДФ приводит к дополнительному возрастанию шумовых составляющих.
Разработанный СЧ построен с применением метода косвенного когерентного синтеза, охваченного петлей импульсной ФАПЧ. Блок-схема готового устройства представлена на рисунке 5. С компьютера 1 на МК передается значение синтезируемой частоты. МК 2 управляет значениями ДПКД опорной частоты 3 и ДДПКД синтезируемой частоты 5. Поделенные на ДПКД 3 и ДДПКД 5 сигналы опорной частоты 
и синтезируемой частоты 
проходят через усилители промежуточной частоты 4 и 6, а затем сравниваются по фазе в ИФД 7. Результат сравнения подается на СПЗ 9 и на детектор захвата частоты 8. В случае захвата частоты детектор 8 подает сигнал на МК. Результат сравнения в виде сигнала ошибки после СПЗ 9 подается на ГУН 11, проходя через ФНЧ 10.
В качестве связующего звена между синтезатором и компьютером выступает МК Atmel AVR ATmega8 [5]. МК имеет 8 Кбайт FLASH памяти, 512 байт оперативной памяти, аппаратные последовательные интерфейсы USART и SPI, 8-ми битный таймер, программируется большинством современных программаторов с поддержкой In-System Programming (ISP). Встроенный таймер позволяет узнавать время захвата частоты с точностью используемого кварцевого резонатора для тактирования. Для обеспечения большой скорости обмена данных между компьютером и МК был установлен кварцевый резонатор на 20 МГц, связь между МК и ПК осуществляется через интерфейс RS-232. Логические уровни COM-порта и выводов МК синхронизируются с помощью микросхемы MAX232. Питание МК подается через стабилизатор напряжения LM7805.
Листинг программы, используемой в МК, приведен в приложении Б.
В качестве ГУН выступает ЖИГ-генератор STELLEX MINI YIG OSCILLATOR 8-10 GHz (Model 6755-726).
ЖИГ-Генераторы в своей основе используют явление ферромагнитного резонанса в монокристаллах ЖИГ. От прочих ферритов ЖИГ отличается малыми потерями различной природы, благодаря чему получается исключительно высокая добротность (2000-3000) и низкие фазовые шумы. Кроме того, ЖИГ-резонаторы способны перестраиваться в очень широком диапазоне частот.
Основные характеристики генератора приведены в Таблице 1
STELLEX MINI YIG OSCILLATOR 8-10 GHz (Model 6755-726)Характеристика | Значение | Размерность |
Центральная частота | 9 | ГГц |
Диапазон настройки | ±1 | ГГц |
Низкий фазовый шум | ||
Отстройка 10 кГц | -105 | дБ/Гц |
Отстройка 100 кГц | -128 | дБ/Гц |
Выходная мощность | +14,5 | дБм |
Система ФАПЧ разработанного СЧ имеет в своем составе интегральную микросхему LMX2326 фирмы Texas Instruments (ранее National Semiconductor) [6], [7]. Функциональная блок-схема LMX2326 приведена на рисунке 6.
Интегральная микросхема содержит модули делителей входной и опорной частот, два программируемых счетчика, фазовый детектор и систему подкачки заряда, необходимых для обеспечения управления ГУН, и работает от напряжения от 2.3 до 5.2 В. Также в микросхеме имеется двухмодульный предварительный высокочастотный делитель частоты (предделитель) с коэффициентом деления 32/33.
Управление системой осуществляется с помощью интерфейса передачи данных Microware, который полностью идентичен протоколу SPI в режиме 0 (подробнее об этом описывается в следующем разделе). LMX2326 имеет в своем составе 4 управляющих регистра:
Приемный регистр осуществляет прием данных с УУ и передает полученные данные в указанный УУ регистр. На регистры ДПКД передаются в двоичном коде коэффициенты деления опорной и входящей частоты. В управляющий регистр передаются настройки ФАПЧ, подробнее о которых можно узнать в [7].
Типичная схема включения LMX2326 приведена на рисунке 7.
Счетчик 
ДДПКД синтезируемой частоты состоит из двух счетчиков: 5-битного поглощающего счетчика 
и 13-битного программируемого счетчика 
Счетчик 
может принимать значения в диапазоне от 0 до 31, счетчик 
– от 3 до 8191. В составе ДДПКД имеется двухмодульный предделитель частоты с коэффициентом 32/33. В расчетах значений коэффициента деления ДДПКД используется значение предделителя 
Счетчик 
ДПКД опорной частоты состоит из одного 14-битного счетчика с диапазоном допустимых значений коэффициента деления от 3 до 16383. Общая формула для синтезируемой частоты приведена в формуле:
|
Значение 
рассчитывается с учетом значений предделителя и счетчиков 
и 
Расчетная формула:
|
Как уже указывалось ранее, значение предделителя 
С учетом возможных значений счетчиков 
и 
диапазон значений коэффициента деления ДДПКД составляет от 992 до 262143.
Таким образом, окончательная формула для задания частоты выглядит следующим образом:
|
Интерфейсы передачи данных RS-232
RS-232 – физический уровень USART интерфейса [8]. Данный стандарт использует несимметричные передатчики и приемники – сигнал передается относительно общего провода. Логической единице соответствует напряжение на входе приемника в диапазоне от -12 до -3 В, логическому нулю – от +3 до +12 В. Диапазон от -3 до +3 В – зона нечувствительности, обусловливающая гистерезис приемника. Данные передаются побайтно. Каждый байт обрамляется стартовым и стоповыми битами. Интерфейс работает в режиме полного дуплекса (передача и прием данных могут происходить одновременно).
Формат передаваемых данных приведен на рисунке 8. Передаваемые данные (от 5 до 8 бит) сопровождаются стартовым битом, битом четности и одним или двумя стоповыми битами. Получив стартовый бит, приемник выбирает из линии биты данных через определенные интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приемника и передатчика были одинаковыми. Скорость передачи может выбираться из строго определенного ряда.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
