Принцип работы синтезатора частот

Цифровой синтезатор частот (блок Б1-6) предназначен для формирования мелкой сетки частот в диапазоне (12,8-14,8) МГц с шагом 10 Гц.

Цифровой синтез частот основан на использовании системы ФАПЧ. Синтезатор состоит из:

· двух идентичных колец (узкополосного и широкополосного) импульсно-фазовой автоматической подстройки частоты (ИФАПЧ),

· смесителя

· фильтра с электронной перестройкой.

Каждое кольцо ИФАПЧ, в свою очередь, состоит из:

· синхронизируемого генератора (СГ),

· делителя с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД),

· фильтра низких частот (ФНЧ) и

· импульсно-фазового детектора (ИФД).

Исходным для работы блока является сигнал с частотой 5 МГц, поступающий на вход датчика опорных частот от внутреннего или от внешнего ОГ. В качестве внутреннего ОГ используется высокостабильный кварцевый генератор ГИАЦИНТ-М. Датчик опорных частот включает в себя распределительный усилитель частоты 5 МГц и триггерный делитель частоты с общим коэффициентом деления 50, с помощью которого формируются опорные колебания с частотами 1 МГц и 10 кГц. Напряжение с частотой 1 МГц подается в тракт широкополосного кольца ИФАПЧ, а 10 кГц - в тракт узкополосного кольца ИФАПЧ.

Наличие двух колец ИФАПЧ обеспечивает реализацию высокого быстродействия синтезатора (малого времени перехода с одной частоты на другую) при одновременном подавлении неиспользуемых составляющих сетки формируемых частот. Фильтрующая способность системы ИФАПЧ растет с уменьшением полосы пропускания ФНЧ. При этом время вхождения в синхронизм увеличивается. При широком диапазоне частот синхронизируемого генератора это время может стать недопустимо большим. Кроме того, уменьшение полосы пропускания ФНЧ приводит к уменьшению полосы схватывания системы ИФАПЧ. Для расширения полосы схватывания системы ИФАПЧ, а также для сокращения времени перехода с одной частоты на другую в синтезаторе и применено два кольца ИФАПЧ.

Сетка частот с шагом 100 Гц в диапазоне 9,0 - 10,9999 МГц формируется в узкополосном кольце ИФАПЧ с помощью генератора СГ-2. С выхода генератора сигнал подается на вход ДДПКД-2. Коэффициент деления изменяется в пределах от 900 до 1099,99 (интервал 0,01) и зависит от положения декадных переключателей установки частоты "х10 Гц", "х100 Гц", "х1 кГц", "х10 кГц".

На выходе ДДПКД-2 образуется последовательность с частотой 10 кГц, которое подается на ИФД, где происходит ее сравнение с опорным сигналом частоты 10 кГц, поступающим с ДОЧ.

Амплитуда управляющего напряжения на выходе ИФД определяется разностью фаз сравниваемых импульсных последовательностей. С выхода ИФД управляющее напряжение подается на ФНЧ, который обеспечивает необходимую фильтрацию. С выхода ФНЧ управляющий сигнал подается на реактивный элемент (варикап) генератора СГ-2. Изменение емкости реактивного элемента обеспечивает изменение частоты СГ-2, т.е. перестройку его на требуемую частоту.

С выхода генератора СГ-2 напряжение в диапазоне 9,0 - 10,9999 МГц подается на делитель на 10, с выхода которого напряжение в диапазоне частот 0,9 - 1,09999 МГц подается на один из входов смесителя.

В широкополосном кольце ИФАПЧ с ДДПКД-1 формируется сетка частот с шагом 200 кГц в диапазоне от 11,9 до 13,7 МГц. Напряжение с выхода генератора СГ-1 подается на ДДПКД-1, имеющий десять коэффициентов деления от 11,9 до 13,7 через 0,2.

Выбор коэффициента деления ДДПКД осуществляется в соответствии с установкой декадного переключателя "х100 кГц". Напряжение с выхода ДДПКД-1 подается на вход фазового детектора. На другой вход ФД подается опорный сигнал ДОЧ с частотой 1 МГц. На выходе ФД образуется управляющее напряжение, величина и знак которого определяются разностью фаз сравниваемых колебаний. В соответствии с изменением амплитуды напряжения на РЭ изменяется частота генератора СГ-1.

Колебания с частотой СГ-1 подаются на второй вход смесителя. На выходе смесителя выделяются суммарные колебания генераторов СГ-1 и СГ-2 в диапазоне от 12,8 до 14,8 МГц. С помощью фильтра с электронной перестройкой, имеющего полосу пропускания 100 Гц, осуществляется подавление побочных колебаний, отстоящих по частоте от полезного сигнала на большую величину. Подавление ближних побочных колебаний (соседних составляющих частой сетки частот) осуществляется системами ИФАПЧ цифрового синтезатора.

С выхода блока Б1-6 колебания в диапазоне 12,8 - 14,8 МГц подаются на фазовый детектор системы ИФАПЧ генератора плавного диапазона.