1.6. Цифровий метод формування і стабілізації дискретної множини частот

За основу побудови схем цифрових синтезаторів дискретної множини частот (ДМЧ) взяті властивості, які характерні для системи ФАПЧ з дільником частоти в колі зворотного зв'язку з попереднім перетворенням гармонічних коливань управляючого і опорного генераторів у послідовність відеоімпульсів. Це дозволило широко використовувати елементи і вузли дискретної техніки і стало підставою для того, щоб назвати такі схеми цифровими синтезаторами. Для з'ясування цифрового методу формування і стабілізації ДМЧ розглянемо якісну картину процесів, що відбуваються в СЧ. Спрощену функціональну схему СЧ зображено на рис. 1.2.

Гармонічний сигнал високостабільного ОГ з частотою f_ог спочатку подається на формувач Ф₁ послідовності прямокутних імпульсів з частотою проходження, рівною f_ог, потім на дільник опорної частоти. Використання дільника опорної частоти Д₁ необхідно з відповідних причин. На даний час в OГ широко використовується метод кварцової стабілізації частоти. Існують оптимальні значення частот, на яких цей метод є найбільш ефективним. При цьому частота кварцу звичайно вимірюється величиною f_к ≥ 100 кГц. Ширина ж ступеня дискретності F_і для синтезаторів, які застосовуються у системах радіозв'язку, знаходиться в межах від сотень герц до одиниць (десятків) кілогерц. Отже, для того, щоб забезпечити переключення ГУН з частоти на частоту з заданою дискретністю перестройки, частоту ОГ необхідно понизити до величини дискретності.

Рис. 1.2. Спрощена функціональна схема синтезатора частот

Крім того, для зниження рівня побічних випромінювань на виході ГУН і підвищення точності перестройки доцільно f_ог знижувати до f_пор. Однак зниження f_пор неминуче призводить до збільшення часу перестройки з частоти на частоту внаслідок збільшення результуючого коефіцієнта ділення. З іншого боку, зниження f_пор викликає ускладнення ФНЧ. Тому доцільно брати її не менше 100…200 Гц. У сучасних УКХ радіостанціях f_пор взята рівною 781,25 Гц. Таким чином, коефіцієнт ділення дільника Д₁ вибирається з умови

К₁ = f_ог / f_пор,

та буде дорівнювати 12800. Далі ця напруга надходить на одне плече порівнювального пристрою ФД. З іншого боку, на друге плече ФД подається перетворена за допомогою формувача Ф₂ у ВЧД напруга ГУН. Попередньо частота проходження цих імпульсів за допомогою дільника Д₂ і ДЗКД знижується до значення

(1.1)

Регулювання частоти ГУН здійснюється за допомогою УЕ – варикапа, реактивний опір якого є функцією напруги. Напруга управління знімається з виходу ФНЧ. За допомогою останнього здійснюється демодуляція сигналу, утвореного на виході ФД. Крім того, напруга з виходу Ф₁ подається через узгоджувальний пристрій ЕП для управління ПВЧ і збудником.

Для розрахунку параметрів інших вузлів цифрового синтезатора треба вважати відомими (розрахунок буде проведено для дециметрового діапазону радіостанції):

– діапазон частот ГУН по піддіапазонах

(ƒ_н...ƒ_в)_I = (132,5...172,4875) МГц;

(ƒ_н...ƒ_в)_II = (127,5...177,4875) МГц;

– дискретність перестройки (ступінь дискретності) F_і = 12,5 кГц.

Зниження частоти ГУН повинно відбуватися у два етапи: спочатку до кроку перестройки, а потім до ƒ_пор. Тому, за умови сталості дискретності перестройки в діапазоні частот визначаємо значення коефіцієнта ділення додаткового дільника між ГУН і ДЗКД із постійним коефіцієнтом ділення К₂

який буде дорівнювати 16.

Розраховуємо значення коефіцієнта ділення ДЗКД N₁ і N₂

N₁ = (ƒ_в – ƒ_н)_I / F_і = 3199;

N₂ = (ƒ_в – ƒ_н)_II / F_і = 3999.

Визначаємо мінімальне і максимальне значення коефіцієнта підсилення ДЗКП К~:

К_{min I} = ƒ_нI /F_і = 10600;

К_{min II} = ƒ_нII /F_і = 10200;

К_{max I} = ƒ_вI /F_і = К_{min I} + N₁ = 13799;

К_{max II} = К_{min II} + N₂ = 14199.

У схемі, зображеній на рис. 1.2, у сталому режимі повинна виконуватися рівність (1.1).

За допомогою цього співвідношення робимо перевірку того, що отримані параметри задовольняють розв’язанню задачі перекриття діапазону з необхідною дискретністю частоти у разі зміни коефіцієнта ділення ДЗКД через одиницю