Декадный синтезатор частоты

Структурная схема одного из множества вариантов декадных синтезаторов частоты представлена на рисунке 5.26. В отличие от компенсационного синтезатора в схеме рассматриваемого устройства нет вспомогательных генераторов (есть только опорный), поэтому декадный синтез частот иногда называют «пассивным».

Рисунок 5.26 – Декадный синтезатор частоты

Датчик опорных частот формирует на основе частоты опорного генратора 11 вспомогательных частот. Частота fo определяет нижнюю границу диапазона синтезатора, а частоты foi используются для формирования декадных разрядов выходной частоты. Вспомогательные частоты связаны между собой следующим соотношением

foi=9fo+i∙Δf (5.22)

Здесь i - число принимающее значения от 0 до 9; Δf - шаг изменения частоты в старшем разряде десятичного числа, отражающего её величину.

Каждая частота из декады foi выбирается переключателями N и поступает на смесители идентичных по структуре линеек преобразователей, включающих фильтры и делители частоты на 10 (кроме последней). Число линеек определяет величину конечного шага частот синтезатора. Фильтры после смесителей выделяют суммарную частоту, поэтому на выходе первой линейки получим

f1 = (fo+9fo+N1∙Δf):10 = fo+N1

Соответственно на выходе второй линейки

f2 = (f1+9fo+N2∙Δf):10 =( fo+N1 +9fo+N2∙Δf):10 = fo+N1 +N2

На выходе синтезатора имеем

f = f2 +9fo+N3∙Δf =10fo+N3∙Δf +N2 +N1 (5.23)

Из 5.23 следует, что переключатель N1 определяет цифру младшего разряда в обозначении выходной частоты, а шаг сетки частот определяется числом линеек m и равен Δf/10^(m-1).

Рассмотрим пример образования выходной частоты. Пусть fo = 1 MГц, Δf = 0,1 МГц, N3 = 3, N2 = 5, N1 = 7. Тогда выходная частота синтезатора составит 10,357 Мгц. Минимальная частота синтезатора соответствует N1=N2=N3=0 и равна 10 Мгц, максимальная – 10,999 Мгц, шаг сетки частот 1 кГц. Таким образом, по положению переключателей можно непосредственно определить выходную частоту синтезатора.

Чтобы уменьшить шаг сетки частот в 10 раз, достаточно в схему синтезатора добавить ещё одну линейку с делителем частоты. На первый взгляд таким образом можно сделать шаг сетки сколь угодно малым, однако на практике дробление сетки частот теряет смысл, как только величина шага станет одного порядка с абсолютной нестабильностью опорной частоты foi.

Действительно, в этом случае отсчёт частоты по положению переключателей не будет соответствовать реальной выходной частоте синтезатора. Поэтому, для достоверности отсчета шаг сетки частот должен быть, по крайней мере, на порядок больше абсолютной нестабильности опорной частоты. Так в рассмотренном нами примере абсолютная нестабильность опорной частоты должна быть не более 100 Гц, а относительная 10^-5.

Декадные синтезаторы, при использовании электронных переключателей, хорошо приспособлены для работы с автоматизированными системами связи. Ими можно управлять с помощью программируемых микроконтроллеров или вычислительных комплексов.

Компенсационный и декадный синтезаторы, рассмотренные выше, основаны на преобразовании и размножении частоты опорного генератора, поэтому методы положенные в их в их основу получили название методов прямого синтеза. В результате процесса преобразования, формирование колебаний выходной частоты неизбежно сопровождается появлением побочных частот. Уровень их, как правило, не велик, но, тем не менее, они вызывают паразитную амплитудную и фазовую модуляцию основного колебания. В результате такие синтезаторы отличаются повышенным уровнем шумов.