СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2015

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2015 ЧФД U REF V TH_LEVEL U PLL LOCK# t, мкс t, мкс t, мкс VVCO TRIG LOCK VDET VVCO TRIG LOCK VDET VVCO TRIG LOCK VDET –2 0 2 4 6 8 10 12 14 0 20 40 60 80 100 120 140 –2 0 2 4 6 8 10 12 14 100 102 104 106 108 110 112 –2 –1 0 1 2 А В C D 3 4 5 6 18 19 20 21 22 23 24 а б в t, мкс t, мкс t, мкс VVCO TRIG LOCK VDET VVCO TRIG LOCK VDET VVCO TRIG LOCK VDET 0 1 2 3 4 5 6 100 102 104 106 108 110 112 –2 0 2 4 6 8 10 12 14 18 19 20 21 22 23 24 –2 0 2 4 6 8 10 12 14 0 20 40 60 80 100 120 140 а б в рования низкочастотного сигнала с помощью переноса спектра вниз с помощью смесителя, что увеличи- вает уровень фазового шума. В этом случае он обычно составляет от –130 до –135 дБн/Гц на отстройке 20 кГц. Стабильный опорный сигнал форми- руется высококачественным, термоста- тированным кварцевым генератором с частотой 100 МГц. За счёт программ- ного управления можно откалибровать частоту с высокой точностью и ском- пенсировать влияние старения. Внут- ренний опорный сигнал выведен на отдельный разъём для синхрониза- ции с другими устройствами (на часто- те 10 или 100 МГц). Предусмотрена воз- можность синхронизации синтезатора внешним сигналом с частотой от 1 до 250 МГц и шагом 1 МГц. Новый синтезатор обладает высокой скоростью перестройки, что требует- ся в большинстве практических задач. При шаге 10 МГц и меньше в базо- вом диапазоне 6…12 ГГц время захва- та ФАПЧ составляет менее 1 мкс. Для шага по частоте 1 ГГц в том же диапа- зоне время увеличивается до 35 мкс. В широком диапазоне перестройки, например, при переходе с 6 до 12 ГГц или, наоборот, с 12 до 6 ГГц, время уве- личивается примерно до 120 мкс. Эти показатели приведены с запасом и без учёта задержки на программную обра- ботку и загрузку данных. В задачах ска- нирования процесс управления часто- той можно настроить так, чтобы дан- ные загружались в течение времени перестройки частоты, а запуск ново- го процесса осуществлялся после счи- тывания логического сигнала LOCK_ DETECT (контроль захвата). Таким образом, можно перестраивать часто- ту синтезатора с минимально возмож- ной задержкой. Контроль установки требуемой частоты обеспечивается специально разработанной схемой детектирова- ния захвата (Lock Detect), подключён- ной к соответствующим точкам син- тезатора. Упрощённый вариант этой схемы приведён на рисунке 4. Детек- тор отслеживает как захват по часто- те, так и захват по фазе, и может рабо- тать на высоких частотах сравнения (до 2 ГГц). Его преимущество заключа- ется в слабой зависимости от ампли- туды входного сигнала за счёт огра- ничителей, благодаря чему сигнал на выходе фильтра нижних частот (ФНЧ) в основном определяется разностью фаз сигналов U REF и U PLL . Осциллограммы на рисунках 5а и 6а иллюстрируют процесс перестрой- ки частоты с 6 до 12 ГГц и обратно. Начало и конец процесса перестрой- ки показаны в увеличенном масшта- бе, на рис. 5б, 5в и 6б, 6в соответствен- но. На рисунках отображены: процесс изменения управляющего напряжения на оконечном ГУН (обозначен VVCO), индикация захвата частоты цифро- вым сигналом LOCK_DETECT (LOCK), изменение напряжения на выходе ФНЧ в схеме детектирования захвата (VDET) и сигнал запуска перестройки (TRIG). В начале перестройки частоты (интервал A–B) напряжение на выходе ФНЧ изменяется в целом равномерно, и после прохождения сигналом VDET Рис. 4. Упрощённая схема детектирования захвата частоты в синтезаторе Рис. 5. Осциллограммы процессов, характеризующие перестройку частоты с 6 ГГц до 12 ГГц Рис. 6. Осциллограммы процессов, характеризующие перестройку частоты с 12 ГГц до 6 ГГц