1.3.2. Синтезатор с пассивной фильтрацией в идентичных декадах

Потребность в большом числе опорных частот можно значительно уменьшить, применив систему суммирования с делителями частоты на выходе каждой декады (рис. 1.2б). Наряду с этим, при определенных условиях можно также избавиться от перестраиваемых выходных фильтров декад, что улучшает эксплуатационные характеристики, в частности, увеличивая надежность системы.

Появившись более пятнадцати лет тому назад, эти системы до сих пор у разработчиков аппаратуры КВ диапазона пользуются большой популярностью [13], [29], [35], [45]-[48]. Кроме десятичных, по такому методу могут быть построены и двоичные пассивные синтезаторы [42].

Устройство состоит из k одинаковых декад формирования и одной декады транспонирования частот (Т). Каждая декада состоит из входного полосового фильтра, на который с МОЧ поступает десять частот (на последнюю декаду формирования может подаваться Другое ЧИСЛО частот) с шагом β₁ = β₂ = β₃ = ... = β_k, входного усилителя, смесителя, выходного полосового фильтра с полосой пропускания, равной 10β₁, выходного усилителя и делителя частоты на десять (1:10), кроме последней декады формирования. В частном случае один или оба усилителя в декаде могут отсутствовать. Выходное напряжение каждой декады подается на смеситель следующей; на смеситель первой декады с МОЧ подается начальная частота f_qн. Смесители всех декад формирования работают на сложение.

Приведем ряд количественных соотношений, характеризующих рассматриваемую систему. Очевидно,

где А, В, ..., Р, Q - целые числа от 0 до 9, обозначающие количество единиц в соответствующих разрядах числа, показывающего набранную частоту f_k.

Число формирующих декад k равно числу полностью меняющихся разрядов в значении частоты f_k.

Свяжем с шагом β₀ выходных частот шаг β₁ опорных частот, подаваемых на формирующие декады. Так как в k-й декаде нет делителя, то

Наряду с β₀, для системы задаются нижняя и верхняя частоты рабочего диапазона (f_{0 мин} и f_{0 макс}) и, следовательно, число выходных частот α₀ = (f_{0 макс} - f_{0 мин})/β₀. С другой стороны, число частот f_k, равное α_k 10^k-1, может не совпадать с α₀. Кроме того, как правило, Последнее связано с тем, что выходные фильтры формирующих декад должны быть неперестраиваемыми. Для этого частоты f'_q мин И f_qн выбираются гак, чтобы они были, по крайней мере, на порядок выше 10β₁.

Декада транспонирования служит для сведения частотного диапазона к заданному. Номинальные значения f_qT и число α_Т опорных частот, подаваемых с МОЧ на эту декаду, определяются соответственно необходимой степенью транспонирования и отношением α₀/α_k 10^k-1.

Рассмотренная система обладает теми же достоинствами, что и система рис. 1.2а. Кроме того, она имеет более простую автоматическую настройку и дистанционное управление за счет меньшего числа переключаемых фильтров, а также более высокую надежность благодаря простому МОЧ (требуется всего 15-16 опорных частот), лучшей ремонтоспособности (большинство декад одинаковые) и меньшему числу переключаемых фильтров.

Что касается недостатков, то, кроме трудности получения высоких коэффициентов гармоничности колебаний, а также плохих габаритно-массовых характеристик, следует отметить ухудшение шумовых характеристик, увеличение сложности устройства и необходимость повышения опорных частот на порядок по сравнение с диапазоном формирующей части системы. Ухудшение шумовых характеристик системы, зависящих от отношения опорных частот к выходным, связано с тем, что здесь выходные частоты ниже опорных и это понижение осуществляется не делением, а транспонированием. Увеличение сложности объясняется включением в схему делителей частоты с большой областью синхронизации - не менее 6÷7% [29]. Необходимость иметь опорные частоты, на порядок более высокие, чем ширина диапазона формирующей части схемы, обусловлена тем, что выходные фильтры декад должны быть неперестраиваемыми.

Последний недостаток системы затрудняет ее использование в СВЧ диапазоне. Действительно, высокие опорные частоты декад, во-первых, требуют очень сложных входных переключаемых фильтров декад (на КВ они обычно заменяются переключателями) с отношением фильтрации 1:100. Во-вторых, для систем сантиметрового диапазона потребуется осваивать миллиметровый диапазон - возникнут большие трудности в проектировании, прежде всего генераторов гармоник. Наконец, создание устойчивых в работе делителей частоты диапазона СВЧ в настоящее время является делом очень нелегким - во всяком случае, система сразу потеряет свою простоту.