CC BY
12
кого диапазона определится формулой
АО =
40,
(1 — сое Дф)1 '
Соответствующая формуле (7) зависимость приведена на рис. 3.
Таким образом, наличие частотной зависимости разбаланса у делителей мощности не позволяет получить выигрыш в динамическом диапазоне в широкой полосе частот, больший чем 20 дБ. При этом влияние фазового разбаланса делителей мощности значительно меньше и с этой точки зрения к ним не предъявляются высокие требования по сохранению постоянной разности фаз сигналов между выходами.
I. Баркан В. Ф., Жданов В. К. Радиоприемные устройства. М.: Сов. радио, 1972. 576 с. 2. Фельштейн А. П., Явич Л. Р., Смирнов В. П. Справочник по элементам волноводной техники. М.: Сов. радио, 1967. 651 с. 3. Чупров И. И. Классификация схем мостовых соединений // Вопр. радиоэлектроники. Сер. Радиоизмер. техника. 1971. Вып. 6. С. 44—55. 4. Широкополосные радиопередающие устройства / Под ред. Алексеева. М.: Связь, 1978 304 с.
Поступила в редколлегию 15.09.86
УДК 621.396
В. П. ГУДЗЮК, П. М. ПОВИДАИКО, инженеры
ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ОПОРНОГО ГЕНЕРАТОРА НА ПОЛОСУ УДЕРЖАНИЯ СИСТЕМЫ ФАПЧ С ДПКД
Успехи в разработке быстродействующих цифровых интегральных микросхем привели к широкому применению в технике синтеза частот схем фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), в которые включается делитель частоты с перемен-
\_0rj-ФА [
ФНЧ
ГУН
ДПКА
Кы |-Н - Кд
Рис. 1. Структурная схема систе- Рис. 2. Структурная схема системы мы ФАПЧ с ДПКД: ФАПЧ с ДПКД для расчета спектраль-
ОГ — опорный генератор; ГУН — гене- ной плотности мощности фазовых шумов ратор, управляемый напряжением; ФД — фазовый детектор; ДПКД— делитель частоты с переменным коэффициентом деления; ФНЧ — фильтр нижних частот
ным коэффициентом деления (ДПКД). Основные вопросы построения системы ФАПЧ с ДПКД в технической литературе рассмотрены достаточно подробно. Однако шумовые характеристики таких систем синтеза частот изучены недостаточно подробно. Представляет интерес оценить влияние характеристик опорного генератора на полосу удержания систем ФАПЧ с ДПКД и определить условия, ограничивающие величину «йтнйайьной полосы удержания при минимальном зна-
чении распределения спектральной плотности мощности (СПМ^ фазовых флуктуаций.
Рассуждения будем вести для обобщенной системы ФАПЧ с ДПКД, структурная схема которой приведена на рис. 1.
Спектральные характеристики выходного сигнала системы ФАПЧ определяются уровнем распределения СПМ фазовых флуктуаций сигналов ОГ и ГУН. Структурная схема системы ФАПЧ, учитывающая СПМ фазовых флуктуаций входных сигналов, приведена на рис. 2. Как показано в работе [3], передаточная функция замкнутой системы ФАПЧ по фазовым флук-туациям сигнала ОГ имеет вид
/ШЛ
где /Сфд — крутизна нормированной характеристики ФД; Кф (/со) — передаточная функций ФНЧ; /Суэ — крутизна управляющего элемента ГУН; (о — текущее значение частоты; п — коэффициент деления ДПКД.
Обозначим
/СфдКф (/ю) Куэ = Асоуд, (2)
где Ашуд — полоса удержания системы ФАПЧ.
Преобразуем выражение (1) с учетом (2) к виду
Wx (/со) = n¡{ 1 + (/со/г/ А(оуд)). (3)
Запишем передаточную функцию системы ФАПЧ по фазовым флуктуациям сигнала ГУН с учетом (2)
Г2(/со)= 1/(1+(Асоуд//со/г)). (4)
Распределение СПМ выходного сигнала под воздействием на систему ФАПЧ фазовых флуктуаций сигнала ОГ определяется выражением
5;вЫх(п) = 5фОг(а)|ПМ/®)12. (5)
где 5ф0Г(п) — распределение СПМ фазовых флуктуаций сигнала ОГ; Q — величина расстройки от несущей частоты. 5
С учетом (3) выражение (5) принимает вид
5;вых(п) = 5ф0г(й)^/(1 + ^)). (6)
Распределение СПМ выходного сигнала при расстройках от несущей, соответствующее выражению (6), показано на рис. 3 (кривая 2).
Распределение СПМ выходного сигнала под воздействием на систему ФАПЧ фазовых флуктуаций сигнала ГУН определяется выражением
5"фВЫХ (£2) = 5фгун (G) I w2 (/со) |V (7)
где 5Ф рун(^) — распределение СПМ фазовых флуктуации сигнала ГУН. С учетом (4) выражение (7) принимает вид
5;вы*(й) = 5Фгун(Й)^1/1 + Щ) . (8)
Распределение СПМ выходного сигнала при расстройках от несущей, соответствующее выражению (8), показано на рис. 3 (кривая 3).
Как описано в работе [4], минимальное значение результирующей характеристики распределения СПМ фазовых флукту-
аций выходного сигнала (кривая 4 (рис. 3)) можно получить при условии, что при расстройках от несущей до точки пересечения характеристик 2 и 3 (точка А) распределение СПМ выходного сигнала определяется влиянием ОГ, а за точкой пересечения — влиянием сигнала ГУН. Этому условию соответствует оптимальное значение полосы удержания ФАПЧ (Аюуд=Д(йудопт) и расстройка от несущей частоты равна граничной частоте полосы пропускания системы (Й = £2ГР) приведенной к ФД. В точке А пересечения кривых 2 и 3 выполняется условие
я; вых (<Нд опт) = 5; вь,х (Дсоуд опт). (9)
С учетом (6) и (8) из выражения (9) можно получить
(5Ф ог (Лмуд0пт)я2 = 5ф ГУН (АШУД опт); ^д^
(ДсОудОПТ = П&гр-
Как показано в работе [2], характеристика распределения СПМ фазовых шумов сигнала ОГ (кривая 1 (рис. 3)) в области значительных расстроек от несущей (свыше 3 кГц) имеет равномерное распределение, равное шумовому пьедесталу, поэтому можем принять значение
ОГ (АЮуд опт) = Яо ог. (10
В области расстроек от несущей свыше 10 кГц, где влияние фликкершума незначительное, характеристика распределения СПМ фазовых шумов определяется выражением [1]
V
1 1 1 X
1
1 1 V
о'„ о
Рис. 3. Графики распределения спектральной плотности мощности фазовых шумов
гун (й) = 5оГун [1 + ("Щг)
(12}
где 50гун — распределение СПМ шумового пьедестала в сигнале ГУН; юГУН — несущая частота ГУН; — нагруженная добротность резонансного контура ГУН.
В связи с тем, что в системе ФАПЧ всегда выполняется условие гоГУН/2<2» А(оудОПТ> для £2 = Дюуд опт выражение (12) принимает вид
С учетом (11) и (13) получим окончательное выражение для оптимальной полосы удержания
Из выражения (14) видно, что оптимальное значение полосы удержания ФАПЧ не зависит от значения частоты ГУН и коэффициента деления ДПКД. Величина оптимальной полосы удержания прямо пропорциональна частоте опорного генератора и обратно пропорциональна корню квадратному из уровня распределения СПМ шумового пьедестала сигнала опорного генератора.
1. Иноземцев И. М., Гаврилюк Я. Д. Спектры флуктуаций фазы транзисторных автогенераторов//Тр. МИРЭА. 1975. Вып. 79. С. 43—55. 2. Рыжков А. В., Кремнев О. В. О кратковременной стабильности частоты кварцевых генераторов метровых волн//Радиотехника. 1976. № 12. С. 49—52. 3. Яшин В. Ш. Влияние шумов перестраиваемого и опорного генераторов на спектр выходного сигнала системы ИФАПЧ с ДПКД II Радиоприборостроение и микроэлектроника. 1975. Вып. 4. С. 20—24. 4. Ribour /. Noise characteristics in Sunthesizers for Mobile Transmitter Receivers // Electrical Cam-jnunication. 1972. Vol. 47, N 7. P. 117—126.
(13)
A®va опт = coor/2Q У S0 гун/So or.
(14)
Поступила в редколлегию 15.09.86
