Частотный синтез на основе ФАПЧ. Обзор методов синтеза | страница 27




Результирующий процесс на выходе мультиплексора для случая дополнительного кода, как и соответствующий ему аналог на выходе ЦАП, показан на диаграмме C. Он представляет собой сумму двух составляющих: периодической треугольной функции G с полной амплитудой, равной Q, и периодом, равным двум циклам заполнения аккумулятора, а также сложного процесса (диаграмма D) с полной амплитудой, равной R. Последний содержит фазоманипулированную пилообразную функцию (диаграмма E) и низкочастотный импульсный сигнал (диаграмма F). Процесс E включает, в основном, высокочастотные компоненты, устраняемые фильтром ФНЧ, а спектр низкочастотных помеховых импульсов диаграммы F полностью лежит в полосе прозрачности ФНЧ и является главной причиной ухудшения спектра сигнала.


Полный период T процесса C равен 2Q=16 тактам опорной частоты Fr. На этом интервале размещаются R=3 периода треугольной функции G, которая, будучи таким образом 3-ей гармоникой процесса C, далее, после ФНЧ, трансформируется в синусоидальный сигнал с частотой Fc, равной

F>C=F>rR/ (2Q) =3F>r/16.


Мощности более высоких гармоник сигнала невелики, они убывают пропорционально квадрату номера гармоники, причём чётные гармоники отсутствуют. Поэтому фильтр может быть простым и довольно широкополосным, например, с октавным перекрытием. Чем больше отношение 2Q/R, то есть чем ниже получаемая частота сигнала относительно тактовой частоты, тем с большей точностью, за счёт большего количества ступенек, представляется треугольная функция, и тем выше спектральная чистота сигнала.


На рис.27 показан спектр сигнала для случая 7-разрядного аккумулятора (q=7; Q=128) и управляющего кода R=13, вычисленный в программе БПФ. Вычисления сделаны как при идеальном ЦАП, не имеющем погрешностей, так и при реальном, под которым здесь и далее подразумевается преобразователь с погрешностью в старшем разряде, равной минус единице самого младшего разряда (LSB). Рабочий сигнал синтезатора находится на 13-гармонике, её номер совпадает с числовым значением кода R. При идеальном ЦАП чётные гармоники в спектре отсутствуют в принципе. На рисунке не показаны также гармоники с ничтожными уровнями ниже -80 дБн. При реальном ЦАП появляются и чётные гармоники, однако их уровень пренебрежимо мал, ниже -70 дБн. В общем, деградация спектра при реальном ЦАП незначительна. В худшем случае, на 9-ой гармонике, превышение относительно случая идеального ЦАП составляет 1,5 дБ. Третья гармоника сигнала, 39-ая, в спектре, имеет значение -19 дБн, как и должно быть в соответствии с разложением треугольной функции в ряд Фурье.