Погрешность установки частоты выходного напряжения рассмотренных схем генераторов определяется качеством исполнения и способами перестройки элементов частотно-избирательных цепей. Эта погрешность составляет (0,5 – 2,5)%. Существенно снизить погрешность можно в синтезаторах частоты.
Известны два типа синтезаторов частот: 1) с прямым синтезом частот; 2) с косвенным синтезом частот.
В приборах с прямым синтезом частот (рис. 9.9) используется стабильный генератор с несколькими каскадами гармонических умножителей и смесителей, что обеспечивает широкий выбор частот на выходе. При умножении и делении f0 получают ряд сигналов частот f0n1 и f0 /n2, где n1и n2 любые целые числа. Последовательное применение этих операций позволяет получить сигналы с частотами f0n1/n2. С помощью смесителя образуются сигналы комбинационных частот. Большое распространение получили декадные синтезаторы, в которых сетка частот определяется соотношением
fВЫХ
= f0 [M
+ 10m (n1+ 0,1n2 +0,01n3 +
0,001n4 + …)], (9.8)
где n1, n2, n3, … - целые числа натурального ряда от 0 до 9; М и m – фиксированные величины, определяющие диапазон частот синтезатора. Минимальное дискретное изменение fВЫХ называется шагом сетки частот. При малых шагах (например, 0,01 Гц) уже не имеет значение, что fВЫХ изменяется дискретно, а не плавно.
Рис. 9.9. Рис. 9.10.
Частотная декада преобразует одну из опорных частот fi в несколько частот в пределах одного десятичного разряда. Число этих частот определяется конкретным видом соотношения (9.7).
При прямом синтезе каждая декада представляет собой генератор гармоник fi, которые выделяются при помощи полосовых фильтров. Декады содержат обычно один или два смесителя в сочетании с делителем частоты в 10 раз и включаются последовательно или параллельно. Верхняя граница частоты в таких синтезаторах достигает сотен мегагерц (порядка 500 МГц).
При косвенном синтезе частот каждая декада имеет кольцо фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и может выполняться как с умножением, так и с делением частоты.
На рис. 9.10 показана одна из возможных схем подобных синтезаторов частот. Напряжение частотой fП/КД (КД -коэффициент деления УДЧ) с выхода управляемого генератора (УГ) через управляемый делитель частоты (УДЧ) поступает на один вход фазового детектора (ФД), на второй вход которого с кварцевого генератора (КГ) через делитель частоты (ДЧ) поступают опорные колебания с частотой f0/n (n – коэффициент деления ДЧ). В результате сравнения фаз двух колебаний на выходе ФД формируется напряжение, которое, изменяет выходную частоту УГ и пропорционально интегралу от разности частот fП/КД и f0/n.
Выходные колебания УГ и КГ смешиваются в смесителе (СМ), на выходе которого будет сигнал с частотой f = f0 - fП. ФНЧ предназначен для подавления высших гармоник разностной частоты. Изменяя коэффициент деления УДЧ, можно перестраивать частоту выходных сигналов в широких пределах. При соответствующем выборе значения f0 (для некоторых схем f0 в пределах 1 – 10 МГц) можно с помощью одного синтезатора перекрыть диапазоны инфранизких, низких и высоких частот.
Следует отметить, что метод косвенного синтеза эффективен и в СВЧ диапазоне, но при этом схемы фазовой автоподстройки значительно усложняются и предусматривают последовательное преобразование частот СВЧ генератора.
Погрешность установки частоты в таких синтезаторах может составлять (10-5 - 10-3) %. Недостатком является относительно высокий уровень нелинейных искажений (0,2 – 0,5) %.