Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow РАДИОЭЛЕКТРОНИКА. ФОРМИРОВАНИЕ СТАБИЛЬНЫХ ЧАСТОТ И СИГНАЛОВ
Посмотреть оригинал

РАСШИРЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СИНТЕЗАТОРОВ ЧАСТОТ

В рамках ССЧ (см. рис. 5.5) сетка выходных частот при вариации N равномерная с шагом Д/, равным частоте сравнения на ФД. Если между источником опорного сигнала с частотой f0 и входом ФД включен дополнительный ДПКД с коэффициентом деления частоты Л/, то шаг сетки частот для других значений М может быть сделан более мелким, что повлечет за собой уменьшение частоты сравнения и соответствующее увеличение длительности переходного процесса. Однако при уменьшении Af затрудняется фильтрация ближайших к несущей частоте паразитных дискретных компонент спектра, которые отстоят от несущей на величину Ду.

По существу обычно величина шага в ССЧ выбирается малой не из-за необходимости перехода с одной частоты на другую в процессе работы, а для обеспечения малой погрешности отклонения от заданного номинала частоты при фиксированной частоте эталонного генератора. В поисках разрешения этого противоречия используют в рамках схемы, представленной на рис. 5.5, так называемый интерполяционный выбор значений коэффициентов деления М и N. Суть его состоит в том, что для каждого нужного значения выходной частоты / подбирают такие сочетания коэффициентов Л/, и Nh чтобы сами их значения были наименьшими и образовывали несократимую дробь, а полученное значение /(/) = = отличалось от заданного на допустимую величину. Если

при выбранном значении опорной частоты этого сделать для всех нужных частот не удается, то можно изменить опорную частоту, что даст другой набор коэффициентов Л/ и N.

Значения Л/ и N с любой заданной погрешностью находятся с помощью конечной непрерывной (цепной) дроби, дающей аппроксимацию иррационального числа подходящим рациональным. Для этого используется алгоритм Эвклида, представляющий нужное число цепной дробью:

Вначале следует найти целые числа Ь0, 6,,..., Ьт, затем приведением цепной дроби к общему знаменателю получить значения М и N. Например, для числа M/N = 1,122... из формулы (5.18) находим: b0= 1; Ьх = 8; Ь2 = 5; by = 13; ЬА = 6; Ь5 = 3,... Погрешность аппроксимации определяется первым отброшенным членом цепной дроби. Так, для M/N- 1,122... получаются подходящие дроби

Структурная схема ССЧ с ФАПЧ, использующая делитель частоты с дробно-переменным коэффициентом делениякоэффициенты которых и являются нужными значениями М и N. В таком ССЧ длительность процесса установления частоты различна для номеров частотных точек /', приводящих к разным значениям М.

Рис. 5.18. Структурная схема ССЧ с ФАПЧ, использующая делитель частоты с дробно-переменным коэффициентом деления

Для более точной установки выходной частоты без уменьшения частоты сравнения применяется схема ССЧ с дробным делением частоты (рис. 5.18). На этой схеме пунктирным прямоугольником выделен узел делителя частоты с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД). В состав ДДПКД входят цифровой накопитель кода фазы с объемом Л/, счетчик с объемом q и цифровой делитель частоты :N/(N + 1) на N или на N + 1 в зависимости от значения управляющего сигнала в точке 4.

Узел ДДПКД работает следующим образом. Допустим, что в некоторый момент времени в накопителе кода фазы и в счетчике записаны нули. Каждый импульс с выхода ГУН поступает одновременно на счетчик и на делитель частоты :N/(N +1). Пока число в счетчике не превосходит значение q, выходной сигнал этого счетчика (точка 4) принимает значение «лог. 1», так что коэффициент деления частоты составляет N+ 1. Для последующих М - q импульсов выходной сигнал счетчика изменяется на «лог. О», поэтому коэффициент деления принимает значение N. Когда НКФ заполняет свою емкость, т.е. когда на его вход придет М импульсов от ОГ, его выходной импульс переполнения (точка 2) сбрасывает счетчик в исходное состояние и процесс счета начинается вновь.

Таким образом, за М периодов следования импульсов О Г М//э проходит q периодов выходного сигнала с частотой f/(N + 1) и М- q периодов выходного сигнала с частотой f/N. Это логическое условие выражается следующим равенством:

Выразив выходную частоту ССЧ через входную, получим вместо (5.2) следующее соотношение:

Допустим, что выбраны N= 123, М = 105, <7 = 45678 wfa- 100 кГц. Тогда частота на выходе ССЧ составит 12 345 678 Гц и может изменяться с шагом 1 Гц при изменении q. Шаг сетки частот значительно меньше, чем в схеме, представленной на рис. 5.5, так как значение М может составлять 26...212. При этом длительность переходного процесса в кольце ФАПЧ, как и на рис. 5.5, определяется частотой сравнения fo/M.

На рис. 5.19 представлен график изменения фазы выходного сигнала во времени для ССЧ с ФАПЧ и дробным делителем частоты (сплошная линия) и среднее значение частоты (пунктирная линия). Синтезатор стабильных частот формирует колебание с заданной средней частотой / в виде последовательности отрезков времени с немного отличающимся интервалом следования: на одном из них выходная частота составляет Nf0, на другом (N+ )/ц.

График изменения фазы выходного сигнала во времени для ССЧ с ФАПЧ и дробным делителем частоты (сплошная линия) и среднее значение частоты (пунктирная линия)

Рис. 5.19. График изменения фазы выходного сигнала во времени для ССЧ с ФАПЧ и дробным делителем частоты (сплошная линия) и среднее значение частоты (пунктирная линия):

Моменты перехода выходного напряжения ГУН через нуль следуют неравномерно: в группе из q периодов они следуют реже, а в последующей группе из (Л/ - q) периодов — чаще, чем для равномерного закона. Соответственно ошибка по фазе относительно пунктирной линии периодически то увеличивается, то уменьшается.

Разработаны технические решения, уменьшающие фазовые ошибки в ССЧ с дробным делителем частоты в кольце ФАПЧ. Одно из них предусматривает, что в ДДПКД используется несколько значений коэффициента деления (например, N + 1, N и N- 1). Схема управления коэффициентами деления выбирает такие последовательности и интервалы их переключения, при которых среднее квадратическое значение отклонения от пунктирной линии (см. рис. 5.19) будет наименьшим. В некоторых схемах применяют изменение коэффициента деления не на единицу, а на другое целое число. Выбирая его определенным образом, можно также для некоторых коэффициентов деления N уменьшить среднюю квадратическую фазовую погрешность. В схеме с дробным делителем частоты возникают регулярные погрешности из- за неравномерности следования переходов через нуль выходного колебания и соответственно паразитные спектральные составляющие ПСС. Для снижения их пиковой спектральной плотности иногда используют сигма-дельта корректор, который псевдослучайным образом нарушает регулярность циклов переключения узла +N/(N + 1), что снижает уровень ПСС. Одно из радикальных решений состоит в том, что на выходе ГУН включается управляемая линия задержки (см. подразд. 3.7), а сигнал переключения коэффициента деления подается одновременно на ДПКД и на вход управления УЛЗ. В этом случае можно так подобрать код управления УЛЗ, что положение каждого из дискретных выходных импульсов будет корректироваться до совпадения с желаемым, близким к пунктирной линии.

Стремление увеличить технологичность и управляемость ССЧ привело к разработке полностью цифровых систем фазовой синхронизации, в которых цифровыми методами реализуются все узлы системы ФАПЧ: фазовый детектор, делитель частоты, фильтр нижних частот и управляемый по частоте генератор. В этом Случае все сигналы в кольце ФАПЧ являются двухуровневыми, а управляемый генератор представляет собой источник импульсов, интервал следования которых во времени зависит от управляющего кода. Для управления значением выходной частоты в него включают устройство добавления (исключения) импульсов выходной последовательности. Специфической проблемой в таких ССЧ является борьба с фазовыми погрешностями, возникающими из-за неравномерности следования выходных импульсов.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы