Методы фильтрации побочных составляющих в системах ДСЧ. Компенсационный метод фильтрации

Для выделения сигнала требуемой частоты из множества сигналов на частотах сетки применяют:

1. Перестраиваемые полосовые фильтры.

2. Компенсационный метод фильтрации.

3. Синхронизацию частоты перестраиваемого автогенератора системой фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ).

При перестройке полосовых фильтров в широком диапазоне частот трудно обеспечить узкую полосу пропускания. Следовательно, трудно обеспечить подавление побочных колебаний на выходе синтезатора более чем на 60...80 дБ.

Более эффективное подавление ненужных комбинационных составляющих осуществляется в синтезаторе, в котором используется компенсационная схема, представленная на рис.

Эта схема предполагает наличие устройства, формирующего частую сетку частот в довольно высокочастотном участке диапазона, например получаемую после модулятора в синтезаторе, выполненном по методу генератора гармоник. Принцип работы этой схемы основан на переносе спектра частот от генератора гармоник (ГГ) в область более низких частот, где относительная расстройка между соседними составляющими спектра больше и, следовательно, легче выделить требуемую частоту узкополосным фильтром. Спектр колебаний от ГГ fk = f ± kF смешивается с частотой вспомогательного генератора. На выходе первого смесителя образуется сигнал со спектром, аналогичным входному, но смещенным на частоту вспомогательного генератора. Последний подстраивается так, чтобы сигнал с разностной частотой с необходимой для выделения fвсп - fk попал в узкую полосу неперестраиваемого полосового фильтра.

Далее, с помощью того же вспомогательного АГ, второго смесителя и перестраиваемого полосового фильтра на выходе необходимая составляющая из спектра ГГ восстанавливается

fвсп - (fвсп - fk) = fk,

причем нестабильность частоты вспомогательного АГ компенируется.

Недостатком этой схемы является образование во втором смесителе комбинационных частот типа

рfвсп ± q (fвсп - fk).

Чтобы выходной перестраиваемый полосовой фильтр в нужной мере подавил нежелательные комбинационные составляющие, не следует выбирать очень большое понижение частот при преобразовании в первом смесителе.

Рассмотрим принцип осуществления фильтрации требуемой составляющей из частотного спектра ГГ с помощью схемы ФАПЧ, представленной на рис.

 

Колебания от ГГ и перестраиваемого автогенератора (ПАГ) поступают на фазовый детектор (ФД), выходное напряжение которого определяется разностью фаз напряжений действующих на его входах. Выходное напряжение ФД через ФНЧ воздействует на управляющий элемент (например, варикап), который изменяет частоту перестраиваемого АГ, приближая ее к необходимой для выделения частоте из спектра колебаний на выходе ГГ.

В стационарном режиме, когда частоты fk и fпаг равны, в системе устанавливается постоянная разность фаз между сигналами ГГ и перестраиваемого АГ. Выходное напряжение ФД при этом постоянно. Поэтому между ФД и управляющим элементом включается устройство, пропускающее постоянную составляющую. Таким устройством является ФНЧ. Он устраняет из спектра выходного напряжения ФД нежелательные составляющие побочных частот ГГ. Если же побочные колебания попадут в полосу пропускания ФНЧ, то они окажутся и на выходе перестраиваемого АГ.

Процесс установления режима работы системы ФАПЧ требует определенного времени, т.е. система ФАПЧ обладает значительной инерционностью. Причем инерционность тем больше, чем меньше шаг сетки частот и, следовательно, уже полоса пропускания ФНЧ.

Следует иметь ввиду, что если необходимо перестроить АГ на другую частоту из спектра ГГ, необходимо изменить частоту и соответственно параметры контура АГ в более широких пределах, чем это возможно с помощью системы ФАПЧ. Такая перестройка осуществляется с помощью устройства выбора частоты возбудителя.