7. 3 Структурные схемы генераторного оборудования

При получении большого числа разных частот для упрощения структуры ГО объединяют ветви с одинаковыми частотами. Например, если от ЗГ с частотой= 36 кГц требуется получить частоты = 20 кГц и,= 30 кГц, то, учитывая, что 20 = 36 : 9 • 5; 30 = 36 : 6, ■ 5, целесообразно строить ГО по схеме на рис. 7.5.

Рис.7.4

Непрямой метод синтеза частот подразумевает использование не одного; а нескольких автономных ЗГ, которые синхронизируются по основному гене­ратору с помощью устройств частотной (ЧАП) и фазовой (ФАПЧ) автоподстройки частоты. Для варианта с ФАПЧ (см.рис. 7.5) синхронизация генераторов 1 и 5 осуществляется с помощью делителей частоты 2, 6 и петли автоподстройки, которая содержит фазовый детектор (ФД) 3 и усили­тель сигнала ошибки 4. В установившемся режиме частоты сигналов, поступающих на оба входа ФД 3 с делителей частоты, равны

и напряжение на выходе ФД 3 равно нулю (или постоянной величине). Тогда имеем

(7.3)

т.е. получаем такой же результат, как и при прямом синтезе (7.2). При уходе частоты генератора 5 на величину на выходе ФД3 возникает сигнал ошибки с разностной частотой

Рис.7.5

,

который после усиления в блоке 4 поступает на управляющий элемент, включенный в схему генератора 5. В ка­честве такого элемента обычно используют варикап, который при изменении приложенного к нему напряжения смещения меняет свою емкость. При вклю­чении варикапа в колебательный контур генератора 5 можно таким образом изменять его частоту, подстраивая ее до номинального значения (7.3).

Достоинство непрямого метода синтеза частоты — возможность исключения умножителей частоты, которые являются сложными устройствами, требующими применения к тому же высокоизбирательных фильтров. Делители частоты, как будет показано ниже, гораздо проще в реализации, при i этом легче решается и проблема дискретной перестройки частоты fj. К недостаткам непрямого метода синтеза можно отнести сложность построения генератора 5, управляемого напряжением (ГУН), а также необходимость соблюдения ряда дополнительных требований, связанных с проблемой первоначальной синхронизации генераторов 7 и 5.

В современных ГО используется комбинированный метод построения, объединяющий прямой и непрямой методы синтеза частот, как показано, например, на рис. 7.7. Здесь блоки делителей частоты 2, 12 и умножителей 3, 13 обеспечивают получение частот от задающего генератора 1, как при прямом методе синтеза частот. Однако вследствие того, что спектр сигнала на выходе умножителей содержит не только полезные частоты, но и дру­гие компоненты, которые трудно отфильтровать пассивными электрическими фильтрами, в схему ГО введены дополнительные блоки 4—7 и 14—17. Они обеспечивают непрямой синтез частот , получаемых от ГУН4 и 14 с помощью типовой схемы фазовой автоподстройки частоты. Каждый из генерато­ров 4, /4 синхронизируется только одним компонентом выходного сигнала ум­ножителя, частота которого близка к собственной частоте генерации. Таким образом, в данном случае схема ФАПЧ выполняет роль узкополосного фильт­ра. Фильтрация осуществляется за счет узкополосных ФНЧ 6 и 16, которые вы­деляют сигналы разностной частоты, образованной при воздействии на фазо­вый детектор 5 (или 15) колебаний близких частот с выхода умножителя и с выхода соответствующего автогенератора.

Для получения требуемой частотыпри прямом синтезе частот применялся бы преобразователь (смеситель) частоты и узкопо­лосный фильтр. В схеме, приведенной на рис. 7.7, роль узкополосного фильтра выполняет совокупность блоков 9—11, 18 и 19, которые обеспечивают непря­мой синтез частоты. В такой схеме автогенератор9 генерирует синусоидаль­ное колебание с частотой, близкой к требуемой . Это колебание поступает напреобразователь частоты 8, на выходе которого после полосового фильтра 10 выделяется сигнал разностной частоты, Она близка к частоте, генерируемой автогенератором 14.

Рис. 7.7

Точное совпадение частот обеспечивается за счет схемы автоподстройки, содержащей фазовый детектор 18, узкополосный ФНЧ 19 и усилитель сигнала ошибки 11. Напряжение с выхода этого усилителя по­ступает на ГУН 9 и изменяет его частоту до требуемого значения, соответственно увеличивается коэффициент передачи в цепи ОС и уменьшается коэффициент усиления БУ 2. Напряжение U_упр регулируется в зависимости от амплитуды напряжения на выходе БУ. Для этого используется цепь управ­ления, содержащая выпрямитель 3, фильтр нижних частот 4, схему сравнения 5 и усилитель сигнала ошибки 6. Такая схема стабилизации по принципу дей­ствия напоминает систему АРУ по КЧ и обеспечивает по­стоянство выходного напряжения при действии различных дестабилизирующих факторов как в ЗГ, так и в БУ.

Литература :

Осн. 1. [ 207-216 ]

Доп. 1. [ 182-184 ]

Контрольные вопросы

1. Назначение и основные параметры генераторного оборудования.

2. Структурная схема генераторного оборудования.

3. Непрямой метод синтеза частот и его особенности.

4. Комбинированный метод построения ГО.

5. Умножители и делители частоты.

6. Комбинированный метод построения ГО.

Лекция 8. УМНОЖИТЕЛИ И ДЕЛИТЕЛИ ЧАСТОТЫ

1. Умножители частоты

2. Делители частоты

3. Регенеративные делители частоты