НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ




предыдущая главасодержаниеследующая глава

2.5. Сравнительная оценка компенсатора и кольца ФАПЧ

Рассмотрим применение в ЯФУ4 и ЯФУ5 компенсаторов или колец ФАПЧ в предположении, что в ЯФУ1-ЯФУ3 происходит только частичная фильтрация и отсутствует усиление колебаний опорных частот.

На рис. 2.6а изображена структурная схема компенсатора, которая выполняет функции, например, ЯФУ5. Определим максимально возможные полосы пропускания и полосы фильтрации этой системы. Полоса пропускания ПФ1 должна быть не уже удвоенной погрешности частоты генератора плавного диапазона, т. е.


так как вполне осуществим генератор плавного диапазона с относительной погрешностью частоты ±1⋅10-3. Полоса фильтрации по уровню а, дБ, очевидно, должна быть Пфа1 ≤ 2β3, где β3 - шаг дискретности опорных частот на выходе ЯФУ3.

Рис. 2.6. Структурные схемы выходной декады синтезатора: а) при использовании компенсатора; б) при использовании кольца ФАПЧ
Рис. 2.6. Структурные схемы выходной декады синтезатора: а) при использовании компенсатора; б) при использовании кольца ФАПЧ

Второй полосовой фильтр ПФ2 должен пропускать без искажений любую из частот с выхода ЯФУ4, т. е. П2 ≥ 100β1 = 10β2 = β3, где β1 и β2 - шаги дискретности опорных частот на выходах ЯФУ1 и ЯФУ2 соответственно. Он должен подавлять на а, дБ, ближайшую к f2 побочную составляющую с частотой отстоящую на f1, т. е. Пфа2 ≤ 2f1.

Третий полосовой фильтр должен также иметь полосу пропускания не уже П3 ≥ П2 и подавлять на а, дБ, колебание частоты, отстоящей от f3 на f2, т. е. Пфа3 ≤ 2f2. Так как полосы пропускания усилителей должны быть не уже полос пропускания предшествующих им фильтров, то можно определить минимальные частоты f1, f2 и f3 из условия выполнения усилителя на частоту, примерно в десять раз превышающую ширину полосы пропускания. Таким образом,




Согласно рекомендациям § 1.4


Решив совместно (2.22) и (2.25), получим и а из (2.21) с некоторым запасом П1 ≥ 2⋅10-3f'"q макс.

Теперь следует рассмотреть энергетические соотношения в системе. Если гетеродинирующими являются колебания более низких частот, то таковыми должны быть и Р2 = Р4КСм2КП Ф2К2, а Р0 = РГ2КСм3КП Ф3К3. Обычно для нормальной работы смесителей СВЧ мощности гетеродинирующих колебаний не должны быть менее 1 мВт: Рг1 ≈ Р1 ≈ Р2 ≈ 1 мВт, а превышение мощности гетеродина над мощностью "сигнала" в смесителе - не менее 10 дБ. Если принять РГ2 = 0,1РГ1, КСм1 ≈ КСм2 ≈ КСм3 ≈ -10 дБ, Р0 ≈ 10 мВт, Р'''q ≈ 10-6 Вт, Р4 ≈ 10-4 Вт и затухание узкополосного фильтра в полосе пропускания КПФ1 ≈ -10 дБ, а для широкополосных фильтров КПФ2 = КПФ3 = 1, то коэффициент усиления К1 ≈ 50 дБ, К2 ≈ 20 дБ, К3 ≈ 30 дБ.

Частотные соотношения в схеме можно оценить для сантиметровой декады следующим образом: f1 ≈ 60-200 МГц, f2 ≥ 1000 МГц, П1 ≥ 6-20 МГц, П2 ≥ 100 МГц, П3 ≥ 100 МГц. Пфа1 ≤ 200 МГц, Пфа2 ≤ 120-400 МГц, Пфа3 ≤ 2000 МГц. Для декады ДМВ все эти величины оказываются на порядок меньше.

Как следует из изложенного, вопросы подавления побочных составляющих в схеме оказываются очень простыми (трудно лишь выполнить фильтр ПФ2). Удобно так же и то, что как ГПД, так и ПФ3 имеют только десять настроек. С точки зрения усиления выполнение усилителя напряжения при К1 ≈ 300 не связано с трудностями, но в качестве третьего и возможно второго усилителей потребуется применить ЛБВ, что значительно усложнит устройство. Заметим, что практическая реализация третьего усилителя даже в системе ДМВ диапазона является непростой задачей, хотя устройство в этом диапазоне может быть выполнено достаточно компактным.

Нужно отметить, что из-за широких полос пропускания фильтров и отсутствия компенсации шумов ГПД компенсатор обладает довольно плохими шумовыми характеристиками.

Рассмотрим теперь применение в качестве ЯФУ5 кольца ФАПЧ (рис. 2.6б), воспользовавшись свойством, присущим системам с ФАПЧ: возможностью работы всех смесителей на вычитание, что позволит обойтись без фильтра после См1. Итак, на смеситель См1 поступают опорные колебания малой мощности с ЯФУ3 и гетеродинирующие колебания ГУН. На выходе См1 выделяется колебание частоты поступающее на смеситель См2. На этот же смеситель подаются также гетеродинирующие колебания с ЯФУ4 частоты в необходимой степени очищенные от побочных составляющих. На выходе См2 образуется колебание частоты которая сравнивается в фазовом дискриминаторе ФД с опорной частотой f2.

Для определения полосы фильтрации воспользуемся материалами работы [131]. Если в качестве фильтра нижних частот ФНЧ применить пропорционально-интегрирующий фильтр с достаточно большим (порядка 50-100) отношением постоянных времени υ = Т12, то можно считать, что нормированная частотная характеристика системы определится ее предельным значением


где


- безразмерная частота помехи; Fп - частота помехи, т. е. частота, на которую отстоит побочная составляющая от основной частоты на выходе системы; ΔFуд - полоса удержания ФАПЧ.

Полоса удержания ФАПЧ должна быть не меньше двойной погрешности частоты ГУН (обычно порядка 2⋅10-3f0). Частота Fп, как очевидно, равна β3.

Пренебрежем единицей под радикалом (2.26) по сравнению со значительно большим вторым слагаемым. Тогда из (2.26) и (2.27) можно получить


Из выражения (2.28) следует, например, что для подавления побочной составляющей на 70 дБ при υ = 100 необходимо, чтобы Fп/ΔFуд ≥ 20. Заметим, что в системе рис. 2.6б именно такое соотношение и может иметь место без учета фильтрующего действия ЯФУ3. Однако этот вывод не вполне справедлив по двум причинам. Во-первых, выражение (2.26) не учитывает запаздывания в системе, вносимое усилителем. Реальная же частотная характеристика системы оказывается ниже, а фильтрующее действие ФНЧ, следовательно, будет больше. Во-вторых, самой опасной побочной составляющей является не та, которая отстоит от f0 на β3, а та, которая отстоит от f0 на β1. Последняя может иметь место в том случае, когда При этом борьба с ней даже с помощью кольца ФАПЧ весьма затруднена. Во избежание подобного явления, очевидно, необходимо выбрать


Выясним, каким требованиям должен отвечать фильтр в ЯФУ3. Если выбрать f2 = 0,5β3, то этот фильтр должен только подавлять зеркальную помеху. Выше отмечалось, что двух- трехзвенный фильтр подавляет соседнюю составляющую на 25-50 дБ. Очевидно, такой фильтр окажется вполне удовлетворительным, гак как, во-первых, подавление зеркальной помехи не менее чем в 30 раз по напряжению обеспечит нормальную работу ФАПЧ, а, во-вторых, дополнительное подавление побочных составляющих даст возможность снизить требования к пропорционально-интегрирующему фильтру.

Определим энергетические соотношения в системе. Если для нормальной работы ФД на него с усилителя должно подаваться напряжение U1 = 1 В, то


Отсюда


Подстановка реальных значений в (2.30) показывает, что К1 ≈ 60 дБ. Что же касается коэффициента усиления УПТ, то с учетом реальных характеристик ГУН К2 ≤ 100. Последнее обеспечивает однокаскадным УПТ. Общий коэффициент усиления кольца ФАПЧ по мощности может достигать 50-60 дБ.

Таким образом, дадим теперь сравнительную оценку компенсатора и кольца ФАПЧ.

1. Оба устройства активные, так как имеют по одному перестраиваемому автогенератору. С точки зрения числа перестроек предпочтение нужно отдать компенсатору, так как применение его в любой декаде требует лишь десяти перестроек, в то время как применение кольца ФАПЧ в ЯФУ4 требует ста перестроек, а в ЯФУ5 - тысячи.

2. В компенсаторе имеются два перестраиваемых устройства, а в кольце ФАПЧ - только одно.

3. В компенсаторе по сравнению с кольцом ФАПЧ на единицу больше смесителей и усилителей, а вместо простого ФНЧ компенсатор содержит три полосовых фильтра, из которых один перестраиваемый. Кроме того, в компенсаторе СМВ диапазона требуется применение одной-двух ЛБВ. Отсюда следует, что кольцо ФАПЧ более простое и, следовательно, более надежное устройство.

4. Фильтрующие свойства кольца ФАПЧ выше, чем компенсатора.

5. Как будет показано ниже, шумовые характеристики кольца ФАПЧ значительно лучше, чем компенсатора.

6. Время смены частот в синтезаторе с компенсаторами значительно меньше, что объясняется широкополосностью последних и независимостью настройки каждой декады от настройки предыдущих.

В заключение следует заметить, что если по заданным условиям нельзя применить простую пассивную ЯФУ, то, как правило, целесообразнее использовать кольцо ФАПЧ. Преимущество кольца ФАПЧ перед компенсатором отмечается также в [11] и [117].

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'