Компенсационный метод синтеза частот

Структурная схема синтезатора, построенного с использованием метода компенсации, представлена на рисунке 5.24. Здесь приняты следующие обозначения: ОГ – опорный генератор; ГКИ – генератор коротких импульсов; ПФ – полосовой фильтр; СМ – смеситель; ГПД – генератор, плавно перестраиваемый в диапазоне частот; УПФ – узкополосный фильтр.

Рисунок 5.24 – Компенсационный синтезатор частот

Датчик опорных частот (ДОЧ) включает высокостабильный опорный генератор на частоту 1 или 5 МГц, делитель частоты, кратность которого N определяет шаг сетки частот, и генератор коротких импульсов, позволяющий получить практически равномерный спектр гармоник в широком диапазоне частот (см. рисунок 5.25а). Целью всех последующих преобразований является выделение из спектра гармоник одной необходимой в данный момент времени частоты fq. Для этого фильтром ПФ1 выделяется область частот Σfqn , содержащая частоту fq. Затем с помощью ГПД и смесителя, частоты Σfqn переносятся в область относительно низких частот Σfqn-f, на которых возможно изготовление узкополосного фильтра, способного выделить из спектра Σfqn-f одну частоту fq. Для этого могут быть использованы кварцевые или электромеханические фильтры способные обеспечить требуемую степень избирательности. Фильтр выполняется на фиксированную частоту fo с полосой пропускания Δf < fог/N (см. рисунок 5.25б). При этом условии в полосу пропускания УПФ будет попадать только одна частота из спектра Σfqn-f, которая определяется величиной f (частоты ГПД).

Рисунок 5.25 – Формирование частот в компенсационном

синтезаторе частоты

Изменяя частоту ГПД, можно выделить любую частоту fq-f из спектра Σfqn-f, если fq-f ≈ fo. Заметим, что одновременно с изменением частоты ГПД, перестраиваются и фильтры ПФ1, ПФ2, изменяя положение соответствующей полосы частот Σfqn. Далее, частота на выходе УПФ снова смешивается с частотой ГПД, и фильтром ПФ2 выделяется требуемая частота fq (рисунок 5.25в).

Следует особо отметить назначение фильтра ПФ1. При его отсутствии на входе УПФ после смесителя может появиться частота близкая к fo не только из области Σfqn, но и из области частот симметрично расположенных ниже частоты ГПД (зеркальная помеха). Мешающая частота может быть очень близкой к fq-f, или даже совпадать с ней. Поэтому отфильтровать её практически не возможно. Фильтр ПФ1 выполняет роль преселектора, заранее подавляя область мешающих гармоник.

Стабильность частоты синтезатора на первый взгляд не зависит от стабильности ГПД. Однако, если отклонение частоты ГПД, вызванное его нестабильностью, превысит Δf/2, в полосу пропускания УПФ войдет другая гармоника и выходная частота синтезатора изменится на величину шага сетки частот.

К числу недостатков этого метода синтеза частот следует отнести низкую оперативность перехода с одной частоты на другую и соответственно проблемы с автоматизацией этого процесса, например, когда выбор частоты определяется быстро меняющейся обстановкой и управляется вычислительным комплексом или по определённой программе.