1.2. Обобщенная структурная схема системы ДКСЧ

Для того чтобы сформировать на выходе любой системы ДКСЧ одну из дискретного ряда частот, нужно сначала из колебания эталона частоты получить необходимое число колебаний так называемых опорных частот (f^k_q), а затем, преобразуя соответствующим образом эти опорные частоты, из них синтезировать нужную (выходную частоту системы (f_0i)^*. Таким образом, на основании задач, решаемых при синтезе частот, любую систему ДКСЧ можно представить состоящей из двух частей (рис. 1.1): магазина опорных частот МОЧ и устройства синтеза частот - синтезатора^** С.

^* (Впредь индексом i будем обозначать все величины, принимающие во время работы дискретные значения.)

^** (Термин "синтезатор" не является установившимся. В одних публикациях под ним понимают всю систему ДКСЧ, включая МОЧ; в других - лишь часть всего устройства синтеза. Под этим термином подразумевается также преобразователь одной частоты (например, квантового генератора) в другую единственную частоту (например, кварцевого генератора), схемно весьма похожий на синтезатор системы ДКСЧ, но не имеющий к последней никакого отношения, ибо синтезируется не дискретный ряд частот, а всего одна частота. Здесь применение этого термина основано на определении синтеза: из многих опорных частот синтезируется любая рабочая, заданная на выходе системы ДКСЧ.)

Рис. 1.1. Обобщенная структурная схема системы ДКСЧ

Магазин опорных частот включает в себя один (в системах старых выпусков несколько) опорный кварцевый или квантовый генератор и систему формирования опорных частот. Последняя в общем случае состоит из умножителей и делителей частоты, генераторов гармоник, формирователей импульсов, фильтров и усилителей. На выходах МОЧ должно быть сформировано необходимое число колебаний определенных опорных частот с заданными параметрами, такими, как погрешность частоты, мощность, коэффициент гармоничности, шумовые характеристики и т. д. Должна обеспечиваться возможность получения с каждого выхода МОЧ колебаний заданной частоты независимо от частот, получаемых с других выходов.

Синтезатор предназначен для преобразования входных колебаний опорных частот таким образом, чтобы на выходе системы одновременно получались колебания только заданной частоты f_0i из всего ряда дискретных частот с параметрами, определенными для всей системы.

Несмотря на то, что МОЧ представляет собой довольно сложное устройство, эта глава и четыре последующих посвящаются методам построения синтезаторов. Это объясняется, во-первых, тем, что технически более сложно сформировать из многих частот одну (а не наоборот), и, во-вторых, тем, что в зависимости от схемы синтезатора требования к количеству и качеству колебаний МОЧ резко меняются и, следовательно, меняются состав и устройство МОЧ, т. е. сложность и остальные электрические и эксплуатационные характеристики последнего. Принципы же построения МОЧ и анализ отдельных входящих в него устройств приводятся в шестой главе.

Как будет показано ниже, при любом методе ДКСЧ выходная частота системы равна алгебраической сумме опорных частот. В некоторых случаях отдельные слагаемые могут быть произведением опорной частоты или суммы части опорных частот на коэффициент, отличный от единицы. Иногда в системы ДКСЧ после устройства синтеза включают умножители или делители частоты. Однако так как последние не имеют прямого отношения к методам синтеза, они здесь в состав синтезаторов не вводятся, а в § 7.4 лишь рассматривается влияние дополнительного умножения частоты на параметры выходных колебаний (случай, применяющийся в СВЧ системах старых выпусков).

Таким образом, в общем случае синтез частот базируется на суммировании опорных частот. Основное отличие в методах синтеза определяется способом фильтрации, которая может осуществляться пассивными фильтрами, фильтрами в виде колец компенсации, кольцами частотной автоподстройки частоты (ЧАП) и кольцами фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Если при последних двух способах применяются цифровые методы, то имеет место цифровая частотная автоподстройка частоты (ЦЧАП) и цифровая фазовая автоподстройка частоты (ЦФАПЧ) соответственно.

Более детально методы синтеза внутри классов систем, определенных способом фильтрации, рассматриваются в остальных параграфах данной главы. Кроме того, в § 1.3 на примере метода простой пассивной фильтрации приводятся некоторые положения, распространяющиеся и на другие методы.