Частотный синтез на основе ФАПЧ. Обзор методов синтеза

Опорная частота для каждого последующего каскада понижается с помощью многокаскадного формирователя опорных частот, состоящего из набора делителей, умножителей и смесителей частоты. Этот блок работает от сравнительно высокочастотного опорного источника частоты Fr. Здесь, можно сказать, просматривается аналогия с обычным аналоговым синтезатором с той лишь разницей, что преобразование частоты происходит вниз, а не вверх. Выход последнего каскада формирователя опорных частот служит также опорой для обеих петель ФАПЧ.

Задача для преобразователя частоты – донести спектр управляемого генератора до ФД без деления частоты. Благодаря этому, не снижается усиление в этой петле, как это имеет место в предыдущей петле, и этим достигается высокая эффективность подавления собственных шумов управляемого генератора.

Важно отметить, что интермодуляционные продукты такого многоступенчатого преобразователя частоты являются гармониками частоты сравнения фазового детектора и могут быть легко подавлены фильтром ФАПЧ.

Таким образом, предложенное архитектурное решение позволяет получить довольно низкие побочные составляющие (спуры) в сравнении с классическими схемами.

Однако отмеченное достоинство схемы реализуется лишь при достаточно крупной сетке частот, шаг которой равен частоте сравнения в ФД. При уменьшении шага сетки уменьшается и частота сравнения, сужается полоса петли и соответственно снижаются качество спектра сигнала и быстродействие синтезатора.

Описанную схему можно использовать как составную часть более сложной структуры, дополнительно включающей средства для заполнения крупной сетки более мелкой сеткой. Например, можно добавить ещё одну петлю ФАПЧ, чтобы просуммировать полученную крупную сетку с мелкой, образованной с помощью DDS синтезатора.. При этом, конечно, необходимо принять меры для обеспечения достаточно низкого уровня помех от DDS. К этим мерам можно отнести использование нескольких опорных частот при выборе диапазона DDS с относительно малым уровнем помех, скажем порядка -75 дБн, подъём этого диапазона вверх с последующим делением частоты, что соответственно даёт дополнительное улучшение спектра.

Более простым вариантом может оказаться также реализация опорного сигнала Fr в относительно узкой полосе частот (достаточной для заполнения крупной сетки) с помощью дополнительной петли ФАПЧ.

В итоге общая структура синтезатора существенно усложняется.