Требования к синтезаторам
Возбудители РПУ должны обеспечивать:
– диапазон рабочих частот fмин – fмакс;
– шаг сетки частот F – минимальный интервал перестройки (переключения) рабочей частоты возбудителя;
– долговременную нестабильность частоты f/f = 10-5 – 10-9;
– заданное время перехода с одной рабочей частоты на другую;
– мощность колебаний на выходе возбудителя. Обычно Рвых = 1 – 10 мВт;
– коэффициент подавления
побочных колебаний
,
где РВЫХ, РПОБ – мощности рабочего и побочного излучений на выходе возбудителя. Побочные излучения могут иметь сплошной спектр (тепловой шум) или дискретный. По существующим нормам D > 60 – 100 дБ.
По способу формирования выходного сигнала синтезаторы делятся на пассивные и активные. Иногда эти способы называют прямым и непрямым синтезом частот.
В синтезаторах активного типа выделение сигнала нужной частоты осуществляется обычно с помощью активного фильтра, например кольцом ФАПЧ, включающим в себя перестраиваемый автогенератор.
В синтезаторах пассивного типа выходной сигнал формируется путем многократного преобразования исходного опорного колебания и выделение нужного колебания пассивными фильтрами. Уровень побочных частот на выходе синтезатора этого типа зависит от качества фильтров. Как правило, чистота спектра у пассивного синтезатора хуже, чем у активного.
Пассивные некогерентные синтезаторы
Простейший пример пассивного синтеза колебаний повышенной стабильности частоты рассмотрим на примере интерполяционной схемы, изображенной на рис. 15.1.
Рис.15.1
В состав этого устройства входит кварцевый автогенератор G1, генерирующий колебания с частотой f1. Относительная нестабильность этих колебаний
Δf1 / f1 порядка 10 -6 ÷ 10 -7. Второй автогенератор G2 генерирует колебания с частотой f2. Это автогенератор, который перестраивается от f2 МИН до f2 МАКС. Относительная нестабильность Δf2 / f2 порядка 10-4. Частота f2 выбирается примерно на порядок меньше частоты f1. Колебания этих генераторов подаются на балансный смеситель, на выходе которого появляются комбинационные частоты – f1 + f2 и f1 – f2. Полосовым фильтром выделяется одна из комбинационных частот, как правило, верхняя. На выходе полосового фильтра получают сигнал, частота которого может изменяться в диапазоне от f1 + f2 МИН до f1 + f2 МАКС при перестройке второго автогенератора. Очевидно, что при этом должен перестраиваться и полосовой фильтр. Относительная перестройка выходной частоты мала, так как f2 << f1.
Относительная нестабильность частоты выходного сигнала в этой схеме определяется соотношением:
(15.1)
Отношение f2/f1 называют интерполяционным числом n. Значение n выбирается равным 8 ÷ 10. Из соотношения (15.1) следует, что относительная нестабильность выходной частоты в этом устройстве получается равной 10 -5, то есть на порядок лучше относительной нестабильности частоты плавного диапазона f2.
Недостатками этого способа стабилизации частоты являются низкий уровень подавления побочных частот на выходе устройства (около – 30 дБ), малый диапазон перестройки по частоте и относительно невысокая стабильность выходной частоты.