Теоретическое исследование цифровых синтезаторов частот с угловой модуляцией

Секция № 6

Круглый стол по проблемам сенсорики и тест - методам анализа

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ СИНТЕЗАТОРОВ ЧАСТОТ С УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Берлёв С.В., преподаватель Воронежский институт МВД России, г. Воронеж

Теоретический анализ использования цепей компенсации и автокомпенсации для коррекции модуляционных характеристик цифровых синтезаторов частот с частотно-модулированными управляемыми генераторами.

В настоящее время в радиотехнике, в частности в системах подвижной УКВ-радиосвязи, широкое применение получили частотно-модулированные цифровые синтезаторы частот (ЧМЦСЧ) с делителем частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) в цепи обратной связи, при этом в имеющейся научно-технической литературе описаны ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией искажений классическим методом двухточечной угловой модуляции (ЧМ12), при котором для компенсации искажений модулирующее воздействие подается на модулирующий вход управляемого генератора (УГ) и через интегратор на модулирующий вход фазового модулятора (ФМ), включенного в опорный канал между делителем частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) и импульсно-фазовым детектором (ИФД). Для автокомпенсации искажений используется тот же ФМ, включенный между ДФКД и ИФД, сигнал управления которого формируется каналом обратной связи, состоящим из усилителя постоянного тока (УПТ) и инвертора (ИНВ).

Основным достоинством описанных в литературе классических двухточечных методов модуляции ЧМ12 является возможность получения равномерной амплитудно-частотной модуляционной характеристики синтезаторов, форма которой практически не зависит от инерционности ФНЧ в канале управления, что позволяет расширить полосу пропускания этого фильтра, а, следовательно, улучшить динамические свойства ЧМЦСЧ, что важно при использовании их в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения, в том числе при создании устройств охранно-пожарной сигнализации.

Однако на практике реализовать классический метод модуляции ЧМ12 с компенсацией или автокомпенсацией искажений не представляется возможным, так как выпускаемые в настоящее время микросхемы цифровых синтезаторов частот (ЦСЧ) объединяют в одном корпусе этой микросхемы ДФКД, ДПКД и ИФД, что не позволяет включать ФМ между ДФКД и ИФД.

В связи с этим актуальной является задача разработки и исследования схем ЧМЦСЧ с двухточечной угловой модуляцией, использующих микросхемы ЦСЧ, в которых для компенсации и автокомпенсации искажений имелась бы возможность включения ФМ в опорном канале до микросхемы ЦСЧ. Более того, с точки зрения улучшения отношения сигнал/шум желательно использовать ФМ на более высоких частотах, чем частота сравнения ИФД. Однако значение этих частот ограничивается невозможностью реализации линейного режима работы ФМ при заданном соотношении частот опорного кварцевого генератора (ОКГ) и УГ.

Одними из наиболее важных узлов ЧМЦСЧ, в основном определяющих модуляционные параметры, являются импульсно-фазовый модулятор (ИФМ) и интегратор. В ЧМЦСЧ для осуществления широкополосной модуляции ИФМ можно включать между выходом ДФКД и опорным входом ЧФД или между выходом ДПКД и другим входом ЧФД [1]. Для получения практически неискаженной частотной модуляции модулирующее напряжение UM надо подавать в ИФМ через интегратор. В ЧМЦСЧ можно использовать такой интегратор, в котором начальное напряжение на его выходе иИН (при t=0) можно задавать независимо от входного напряжения.

Теоретические исследования показали, что эта возможность реализуема при использовании дополнительного делителя частоты (ДЧ) сигнала опорного кварцевого генератора, осуществляющего деление частоты ОКГ до такого значения, при котором с одной стороны реализуется линейный режим работы ФМ, а с другой стороны обеспечиваются необходимые условия работы ДФКД микросхемы ЦСЧ.

Схемы ЧМЦСЧ с компенсацией и автокомпенсацией искажений с дополнительным ДЧ в опорном канале являются практически реализуемыми на основе современных интегральных микросхем цифровых синтезаторов частот, имеющих объединенные в один блок ДФКД, ДПКД и ИФД.

Экспериментально полученные амплитудно-частотные

характеристики (АЧХ), характеризующие реакцию системы импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) на паразитные воздействия, вызванные действием дестабилизирующих факторов на узлы ЧМЦСЧ, подтверждают выводы теоретических исследований о преимуществе автокомпенсационного метода модуляции перед компенсационным методом модуляции ЧМ12 с точки зрения получения меньшей ПЧМ выходного сигнала ЧМЦСЧ.

Список литературы

1. Underhill M. J. and Scott R. J. H. Wideband frequency modulation of frequency synthesizers // Electronics Letters. - 2005. - №13. - P. 393-394.