Переходные процессы в цифровых синтезаторах частоты на основе систем импульсно-фазовой автоподстройки частоты

• Автор: Прохладин, Геннадий Николаевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АКТУАЛЬНОСТЬ ИЗУЧЕНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
ЦСЧ НА ОСНОВЕ ПЕТЛИ ИФАПЧ
ГЛАВА 2. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЦСЧ В РЕЖИМЕ МАЛЫХ
ОТКЛОНЕНИЙ
2.1. Система ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и фильтром первого порядка
2.2. Система ИФАПЧ с ШИЧФД и фильтром второго порядка
2.3. Двойной Т-образный мост в ЦСЧ
2.4. Влияние на процессы установления дополнительных интегрирующих звеньев
2.5. Использование в ЦСЧ сложных фильтров
2.6. Основные результаты 72 ГЛАВА 3. ПРОЦЕССЫ УСТАНОВЛЕНИЯ В РЕЖИМЕ БОЛЬШИХ
ОТКЛОНЕНИЙ
3.1. Система ИФАПЧ с ШИЧФД и ФНЧ в виде интегратора
3.2. Система ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и ПИФ
3.3. Система ИФАПЧ с ШИЧФД с учетом ФНЧ
3.4. Основные результаты
ГЛАВА 4. ДИНАМИКА РАБОТЫ ПОИСКОВОЙ СИСТЕШ ЦСЧ
Основные результаты
ГЛАВА 5. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ ИФАПЧ
5.1. Оптимизация параметров системы ИФАПЧ с ИФД типа "в-з" и ПИФ по быстродействию
5.2. Оптимизация параметров системы ИФАПЧ с ИФД
типа "в-з" и ПИФ по показателю колебательности
5.3. Оптимизация параметров системы ИФАПЧ с
ШИЧФД и фильтром второго порядка
5.4. Основные результаты 129 ГЛАВА 6. НЕКОТОРЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА, ПОВЫШАЮЩИЕ
БЫСТРОДЕЙСТВИЕ ЦСЧ
6.1. Усовершенствование структуры ДПКД как
средство повышения быстродействия ЦСЧ
6.2. Использование ЦСО для повышения быстродействия ЦСЧ
Основные результаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Техника синтеза частот находит с каждым годом все большее применение в различных областях радиотехники. Синтезаторы частоты (СЧ) широко используются в системах связи, телевидения и радиолокации, телеметрии и радиоастрономии.
Разрабатываемые СЧ должны обеспечивать компактное размещение каналов радиосвязи с предельно мелкой сеткой и минимальными допусками на долговременную нестабильность и точность установки частоты, широкий диапазон перестройки, высокую чистоту спектра выходного сигнала и минимально возможное время перестройки с одной частоты на другую. Широкое распространение СЧ в качестве гетеродинов в приемников и возбудителей передатчиков мобильных радиостанций требует компактности СЧ, устойчивости к механическим нагрузкам и изменениям питающего напряжения, низкого энергопотребления, обеспечения рабочих характеристик в широком диапазоне температур окружающей среды.
Удовлетворение перечисленных требований, являющихся в большинстве случаев противоречивыми, и создание высокоэффективных, компактных СЧ является актуальной задачей техники синтеза частот.
Наибольшее распространение в настоящее время получили СЧ, выполненные на основе колец импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ). Такие СЧ обеспечивают высокие качественные характеристики и являются, фактически, наилучшими при оценке по критерию качество/цена. Поэтому одной из актуальных задач, стоящих перед разработчиками СЧ, является теоретическое исследование методов построе-

ГЛАВА 2. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЦСЧ В РЕЖИМЕ МАЛЫХ ОТКЛОНЕНИЙ
Как уже отмечалось, системы активного синтеза частот обладают множеством преимуществ перед системами прямого синтеза, в том числе такими, как малые масса, габаритные размеры и потребляемая мощность постоянного тока. Кроме того, в петлях цифровой ФАПЧ используется небольшое число фильтров и широко применяются интегральные схемы, способствуя, тем самым, дальнейшему снижению габаритных размеров аппаратуры. На низких частотах, где применимы малоскоростные интегральные схемы, потребление мощности столь незначительно, что становится возможным осуществить питание цифровых синтезаторов от батарей.
Другим важным достоинством является то, что шумы на частотах, близких к несущей, в петлях цифровой ФАПЧ определяются шумами колебания опорной частоты и шумами цепей, образующих собственно петлю (такими, как ДПКД). Вдали же от несущей частоты шумы, по существу, определяются шумами ГУН [3...10].
Однако при проектировании систем цифрового синтеза, как и всего активного синтеза, возникает целый ряд проблем. Так малые приращения частоты требуют работы фазового дискриминатора на низких частотах, которые, в свою очередь, определяют скорость подстройки ГУН. При этом низкоскоростная петля ИФАПЧ не сможет скомпенсировать изменения колебаний ГУН на частотах выше рабочей частоты ИФД, выбранной из соображений малых приращений. Время захвата частоты является функцией ширины полосы пропускания петли, поэтому при ис-