Частотный синтез на основе ФАПЧ. Обзор методов синтеза | страница 25
На рисунке 24 показан пример функциональной схемы, когда дополнительный делитель с коэффициентом N>1 включен в сигнальном тракте синтезатора. В принципе, по своей структуре, он может быть аналогичным делителю с дробным коэффициентом N (на рисунке 22), но при этом нет необходимости иметь в нём большую ёмкость аккумулятора, её можно ограничить, например, всего пятью разрядами. Тогда помехи дробности, создаваемые этим делителем, окажутся достаточно высокочастотными, чтобы быть успешно отфильтрованными петлёй ФАПЧ. Для облегчения подавления этих помех можно также использовать одну из схем компенсации, рассмотренных выше, например, схему Кокса.
Рис.24. Функциональная схема синтезатора частоты
Суммарный дробный коэффициент умножения N>S опорной частоты, образуемый коэффициентами N и N>1 оказывается равным отношению N>1/N, что составляет значения от 2/3 до 3/2. Это обеспечивает октавное, с некоторым запасом, перекрытие частоты сигнала. Названный запас расширяет возможности для выбора удачной комбинации коэффициентов N и N>1. На схеме также показан прескалер с коэффициентом N>2, который может потребоваться для трансформации сигнала вверх по частоте.
В реальном синтезаторе Frac-N-Syn опорная частота может быть выбрана равной, например, Fr=1,6 ГГц. Тогда частоты тактирования ЦАП (опорная и сигнальная) окажутся в диапазоне примерно от 533 до 800 МГц. Чтобы получить частоту сигнала порядка 10 ГГц, надо включить в петлю ФАПЧ прескалер с коэффициентом N>2, чтобы суммарный коэффициент деления в сигнальном тракте был порядка 12. В итоге, с учётом данных об уровне помех, приведенных в Табл. 5 для реального 12-разрядного ЦАП, получим уровень дискретных, негармонических помех на выходе синтезатора, не превышающий -102 +10 (пересчёт через крутизну ФД) +22 (умножение в 12 раз) = -70 дБн, что является неплохим результатом для такой простой структуры синтезатора.
Данный вариант компенсации помех дробности выгодно отличается от рассмотренных ранее схем тем, что отсутствуют аналоговые схемы в цепи компенсации, требующие высокой точности их взаимного сопряжения. Здесь же весь процесс происходит в цифровом виде, не имеющем, в принципе, погрешностей. Всё зависит только от точности стандартного ЦАП.
При этом, естественно, возникает аналогия с синтезатором на базе ФАПЧ, в котором в качестве дробного делителя частоты включен DDS [50]. Во-первых, DDS с такими малыми коэффициентами деления, как например N=3, практически неработоспособен, так как уровень помех дробности оказывается едва ли лучше, чем -30 дБн, и ещё на 10 дБ хуже, если привести частоту сигнала вверх, скажем, всего лишь к значению, близкому к опорной частоте. Во-вторых, использование больших значений коэффициента N в DDS приводит, при желании поднять частоту сигнала до значения порядка опорной частоты, к такому же большому коэффициенту умножения как помех дробности, так и шумов, приведенных ко входу фазового детектора. Соответственно ухудшаются соотношения сигнал/спуры и сигнал/шум. В-третьих, схема значительно проще, чем DDS.
