НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ




предыдущая главасодержаниеследующая глава

2.4. Подавление побочных составляющих

Одним из основных требований, предъявляемых к системам ДКСЧ, является обеспечение заданных коэффициентов гармоничности колебаний в рабочем диапазоне частот. Источниками побочных составляющих служат, в принципе, все нелинейные элементы. Однако учет работы всех нелинейных элементов очень усложнит анализ. Поэтому условимся принимать во внимание лишь главные источники: умножители и делители частоты и смесители. Выше было принято, что в многодекадных синтезаторах умножение и деление частоты не производится. В связи с этим требования по подавлению побочных составляющих на выходе МОЧ будут рассмотрены в последующих главах; здесь же предполагается, что все колебания опорных частот имеют необходимые коэффициенты гармоничности.

Итак, в системе имеется несколько ЯФУ, которые можно считать источниками спектров колебаний при довольно случайном распределении амплитуд спектральных составляющих. Если бы это распределение было известно, то можно было составить матрицу n-полюсника и определить спектральную картину на выходе устройства. Однако, во-первых, распределение не известно и, во-вторых, задачей является предъявление требований к каждой ЯФУ с тем, чтобы на выходе синтезатора получить заданные коэффициенты гармоничности.

Решение столь сложной задачи можно упростить, если учесть ряд специфических для данной системы условий, являющихся одновременно и требованиями к ней.

1. Все частоты, действующие в системе, кратны частоте единственного эталона fq0. Следовательно, при любых амплитудных соотношениях в системе невозможны квазинулевые биения, а минимальное удаление побочной составляющей от полезного колебания не может быть меньше либо fq0, если fq0 < β0, либо β0, если fq0 > β0.

2. Неравномерность амплитуд колебаний сеток опорных частот при декадной системе невелика и ею в первом приближении можно пренебречь. Для этого на выходах МОЧ должны включаться генераторы гармоник, но не модуляторы, у которых указанная неравномерность может достигать нескольких десятков децибел.

3. Реальные фильтры имеют достаточно монотонные характеристики затухания. Поэтому наибольшие амплитуды имеют лишь две побочные составляющие, ближайшие по частоте к полезному колебанию, что дает право характеристики фильтров рассматривать при малых расстройках.

С учетом изложенного рассмотрим требования к ЯФУ с точки зрения подавления побочных составляющих в заданное число раз γ0. Если при исследовании распределения уровней в системе величины мощностей гетеродинирующих колебаний не оговаривались (они принимались обеспечивающими КСм ≈ -10 дБ), то при анализе подавления побочных составляющих учет уровней этих колебаний обязателен. Здесь возможны два случая: первый - когда на смеситель подаются два колебания с соотношением частот примерно 10:1 (рис. 2.2а) и второй - когда отношение этих частот порядка 10:9 (рис. 2.2б). В первом случае выбор частоты гетеродинирующего колебания более критичен.

Проиллюстрируем критерий выбора гетеродинирующей частоты графически, учитывая, что, во-первых, гетеродинирующее колебание не менее чем на 10 дБ мощнее "сигнального" и, во-вторых, что мощность выходного колебания смесителя равна произведению мощности "сигнала" на коэффициент передачи смесителя. На рис. 2.4а частота гетеродинирующего колебания Рг ниже частоты "сигнального" Рс, а на рис. 2.4б - выше. В обоих случаях для примера фильтром после смесителя выделяется колебание нижней боковой частоты Рбн (на рисунках масштаб по оси ординат для удобства начертания не соблюден). Как видно из приведенных рисунков, в случае fг > fс для той же степени фильтрации полезного колебания требуется значительно более узкая полоса фильтрации, т. е. более сложный полосовой фильтр. Поэтому при большом отношении частот колебаний, подаваемых на смеситель, целесообразнее в качестве гетеродинирующего выбирать колебание более низкой частоты (fг < fс). При малом отношении частот колебаний, подаваемых на смеситель, работающий на вычитание, гетеродинирующее колебание должно быть более высокочастотным, хотя в этом случае количественные соотношения не столь ярко выражены.

Рис. 2.4. К выбору гетеродинирующего колебания
Рис. 2.4. К выбору гетеродинирующего колебания

С указанной точки зрения выбор в § 2.3 для схемы рис. 2.2а ур-ния (2.18) следует считать оптимальным только в том случае, если кроме Р4 гетеродинирующим колебанием является Р'q, а не P"q. Наоборот, для схемы рис. 2.2б выбор ур-ния (2.16) признать удачным нельзя. Однако напомним, что условие (2.16) было выбрано для уменьшения массы и габаритов синтезатора в целом. Отсюда видны те противоречия, которые нужно преодолеть при проектировании системы.

Известно (например, [129]), что применение балансных схем значительно ослабляет гетеродинирующее колебание на выходе смесителя. Практически это отношение может достигать 30-40 дБ [37], но обычно не превышает 25 дБ [130]. Поэтому условимся впредь применять балансные смесители, а схемы будем выбирать на основании рекомендаций § 2.3.

Однако выбор гетеродинирующего колебания более низкочастотным, хотя и облегчает задачу выполнения полосового фильтра после смесителя, но далеко еще не решает ее. Вспомним, например, что на первый смеситель схемы рис. 2.2а с ЯФУ1 и ЯФУ2 подаются не чисто гармонические колебания, а сетки частот, из которых одно колебание пропускается фильтром ЯФУ1 (или ЯФУ2) с коэффициентом передачи К1, а остальные им подавляются с коэффициентом передачи К'1.

Если, как указывалось при описании схемы рис. 2.2а, ЯФУ4 имеет только десять переключений, то ее полоса пропускания не может быть уже шага дискретности опорных частот с выхода ЯФУ2. Следовательно, нерабочие колебания с выхода ЯФУ1, транспонированные в первом смесителе на частоту f"q, в ЯФУ4 дополнительно подавлены не будут. Не смогут быть подавлены они и после ЯФУ4. Поэтому либо в ЯФУ4 нужно иметь очень узкополосный фильтр, рассчитанный на сто переключений, либо нерабочие колебания сетки f'q должны быть подавлены в ЯФУ1 до допустимого значения, определяемого коэффициентом гармоничности γ0.

Аналогичные результаты можно получить при рассмотрении второго этапа суммирования в звене См2-ЯФУ5. При этом следует отметить, что если первые звенья См1-ЯФУ4 в схемах рис. 2.2а и б по своим параметрам идентичны, то к звену См2-ЯФУ5 схемы рис. 2.2б предъявляются значительно более жесткие требования, чем к такому же звену схемы рис. 2.2а.

Очевидно, что, если в ЯФУ4 и ЯФУ5 применять пассивные переключаемые фильтры, более простым окажется метод сосредоточенной фильтрации, при котором побочные составляющие подавляются до заданного уровня γ0 в местах их возникновения. В этом случае, возвращаясь к обозначениям § 2.3, запишем:

Рассмотрим, какими должны быть фильтры в ЯФУ1-ЯФУ3. С учетом малых расстроек уравнение фильтра имеет вид:


где Qф - добротность среднего звена фильтра; nф - число звеньев.

Из (2.19) имеем


В настоящее время вполне осуществим перестраиваемый фильтр с добротностью среднего звена порядка 200 (в дециметровом диапазоне можно получить Qф ≈ 100). При этом его затухание в полосе пропускания будет не более 3 дБ. Выше отмечалось, что среднее значение отношений (Пфа/f)ср = 0,04, а минимально возможное - (Пфа/f)мин = 0,02. На основании этих данных на рис. 2.5 построены графики nф макс(γ) и nф ср(γ). Как видно из графиков, для подавления побочных составляющих на 70-80 дБ потребуются (в худшем случае) шести-, семизвенные фильтры. В некоторых случаях на это можно пойти. Однако, как правило, такие громоздкие фильтры (особенно дециметрового диапазона) сложны в серийном производстве в основном из-за жестких допусков на изготовление и из-за сопряжения регулировок отдельных звеньев. В возбудителях и гетеродинах следует считать приемлемым двух-, трехзвенные фильтры. Однако при этом не удается обеспечить ослабление побочных составляющих более 25-50 дБ, что в современных условиях, как правило, недостаточно.

Рис. 2.5. График зависимости числа звеньев фильтра от коэффициента гармоничности
Рис. 2.5. График зависимости числа звеньев фильтра от коэффициента гармоничности

Таким образом, вернемся к проблеме тщательной фильтрации в ЯФУ4 и ЯФУ5. Рассмотрение, подобное вышеприведенному, показывает, что фильтры этих ячеек даже в схеме рис. 2.2а оказываются значительно сложнее фильтров в ЯФУ1-ЯФУ3, так как полосы фильтрации остаются такими же, как в ЯФУ1, а частоты настроек фильтров возрастают на один и два порядка. Следовательно, решение задачи с ограниченным условием повсеместного применения пассивных фильтров оказывается неудовлетворительным.

Гарантированным решением явилась бы применение в качестве всех ЯФУ компенсаторов или колец ФАПЧ. Однако, как видно из анализа, проведенного в гл. 1, все устройство синтеза частот при этом может получиться неоправданно сложным. Поэтому будем вводить в схему компенсаторы или кольца ФАПЧ только в том случае и там, где это действительно необходимо. Однако прежде сравним компенсатор и кольцо ФАПЧ между собой.

предыдущая главасодержаниеследующая глава


ИНТЕРЕСНО:
  • Создан новый российский 28-нанометровый процессор для Интернета вещей и компьютерного зрения
  • Процессоры «Байкал» проверили на промышленную пригодность огнем, заморозкой и плесенью
  • Intel - уже не крупнейший производитель полупроводников
  • 'Ростех' показал компьютеры на базе российских процессоров 'Эльбрус-8С'
  • 'Байкал Электроникс' выполнила очередной этап проекта по промышленному производству микропроцессоров
  • Представлен самый сложный на сегодняшний день микрочип, изготовленный из двумерного материала
  • Инженеры IBM уместили 30 млрд транзисторов на чип размером с ноготь
  • Samsung может обогнать Intel и стать производителем чипов №1
  • Отечественный персональный компьютер 'Эльбрус-401 РС' пошёл в серийное производство
  • Появился первый официально признанный «полностью российский чип»
  • 'Ангстрем' представил полностью отечественную линейку изделий силовой электроники
  • Samsung первой в мире запустила производство 10-нанометровых чипов
  • На базе российского процессора КОМДИВ-64 создан защищенный компьютер для военных
  • Названа цена разработки российских процессоров «Эльбрус»
  • В России разработан микроконтроллер «электронного мозга» для транспорта и робототехники
  • «Ангстрем» разработал уникальные космические транзисторы
  • Микрон вошёл в ОЭЗ с проектами производства чипов 65-45-28 нм и собственной территорией
  • Основной российский производитель электролитических конденсаторов получил 280 млн на новый импортозамещающий проект
  • В Томске разработана технология синтеза вещества для производства прозрачной электроники
  • У нас тут своя архитектура
  • Роберт Бауэр - создатель SAGFET-транзисторов
  • В России выпустили 6-ядерный 40-нм процессор
  • После 4 лет простоя Егоршинский радиозавод модернизирует производство
  • Завод радиоэлектроники открыт 'Микраном' в Томске
  • Джек Сент Клер Килби - изобретатель интегральных схем






  • © Сенченко Антонина Николаевна, Злыгостев Алексей Сергеевич, 2010-2018
    При копировании обязательна установка активной ссылки:
    http://rateli.ru/ 'rateli.ru: Радиотехника'