Контрольная работа: Цифровий синтез частоти

Синтезатори прямого синтезу частот мають ряд переваг в порівнянні з синтезаторами з системою фазового автопідстроювання частоти (ФАПЧ). По-перше, в них практично відсутні перехідні процеси, що визначає їх високу швидкодію.

По-друге, архітектура цифрових синтезаторів прямого синтезу частот (ЦСПСЧ) дозволяє простіше виготовляти їх в інтегральному виконанні, ніж синтезатори з системою автопідстроювання. По-третє, це — найдешевші і технологічні синтезатори.

Особливо зручне застосування синтезаторів прямого синтезу як перебудовані генератори систем демодуляції ЧМ- і ФМ-сигналів, таких як система Костаса, системи квадратури і т.д.

Перспективне використовування ЦСПСЧ в системах управління діаграмою спрямованості антенних грат.

Фазообертачі

Ще кілька років тому прямі цифрові синтезатори частоти (Direct Digital Synthesizers, DDS) були чудасією і мали обмежену область застосування.

Їх широке використовування стримувалося складністю реалізації, а також недостатньо широким діапазоном робочих частот. Не дивлячись на те, що в даний час найбільш популярні синтезатори на основі фазового автопідстроювання частоти (PLL), все частіше застосовуються прямі цифрові синтезатори, що мають ряд унікальних можливостей. DDS вже не сприймаються розробниками як складні, незрозумілі і дорогі пристрої.

Під терміном «синтезатор частоти» розуміють електронний пристрій, здатний формувати з опорної частоти на виході необхідну частоту або набір частот, згідно управляючим сигналам.

Найпоширенішими є наступні методи синтезу частот: прямий аналоговий синтез (Direct Analog Synthesis, DAS) на основі структури змішувач/фільтр/дільник, при якому вихідна частота виходить безпосередньо з опорної частоти за допомогою операцій змішення, фільтрації, множення і розподілу;

- непрямий (indirect) синтез на основі фазового автоматичного підстроювання частоти (Phase Locked Loop, PLL), при якому вихідна частота формується за допомогою додаткового генератора (найчастіше це генератор, керований напругою — Voltage Controlled Oscillator, VCO), охопленого петлею ФАПЧ;

- прямий цифровий синтез (Direct Digital Synthesis, DDS), при якому вихідний сигнал синтезується цифровими методами;

- гібридний синтез, що є комбінацією декількох методів, описаних вище.

Кожний з цих методів синтезу частот має переваги і недоліки, отже, для кожного конкретного додатку потрібно робити вибір, заснований на найприйнятнішій комбінації компромісів.

До основних параметрів, що характеризують якість синтезатора частоти, відносяться:

- чистота спектру вихідного сигналу (рівень побічних компонентів і рівень шуму);

- діапазон перебудови (смуга частот вихідного сигналу);

- швидкість перебудови;

- частотна вирішальна здатність;

- кількість частот, що генеруються;

- гнучкість (спроможність здійснення різних видів модуляції);

- нерозривність фази вихідного сигналу при перестроюванніі.

Прямий аналоговий синтез (DAS)

Структурна схема прямого аналогового синтезатора показана на рисунку 1.

Цей метод синтезу називають прямим, тому що в ньому відсутній процес корекції помилки. Отже, якість вихідного сигналу напряму пов'язана з якістю опорного сигналу.

Фазовий шум такого синтезатора досить низок унаслідок прямого синтезу. Перебудова по частоті може бути дуже швидкою. Однією з важливих особливостей DAS-синтезатора на основі змішувача/фільтру є

Спроможність повернутися на будь-яку частоту і продовжувати працювати в тій же фазі, неначебто переходу не було взагалі. Цей ефект називають «фазовою пам'яттю».

Для перестроювання по частоті використовується банк опорних генераторів, що перемикається. Це зручно, наприклад, для радіостанції з невеликою кількістю каналів. Але для перекриття широкого діапазону частот потрібно велика кількість опорних генераторів, що є вельми дорогим рішенням.

Використовуючи дільників частоти, що мають структуру змішувач/фільтр/дільник, можна зменшити кількість необхідних опорних генераторів, хоча і в цьому випадку можливості перебудови залишаться більш ніж скромними.

Рисунок 1. – Прямий аналоговий синтезатор частоти (DAS)

Непрямий синтез частоти на основі фазового автопідстроювання (PLL)

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--