Частотный синтез на основе ФАПЧ. Обзор методов синтеза | страница 35

Хотя, конечно, понятно, что описанная идея может успешно использоваться для получения ограниченного количества частот с высокой спектральной чистотой сигнала. Также её можно использовать и в более сложной структуре для формирования крупной сетки частот, которая заполняется, путём суммирования в отдельной петле ФАПЧ, с мелкой сеткой, полученной от отдельного источника, как было описано выше.

Далее рассмотрим варианты схем МЧФД, свободные от отмеченных недостатков, и с улучшенными характеристиками по сравнению с предыдущими вариантами.

Положим, что в некоторой системе, в которой, наряду с полезной постоянной составляющей, присутствует помеха в виде импульса с периодом Т=32 условных временных интервалов, как это показано на рисунке 36 (диаграмма «A»).

Рис.35. К пояснению идеи расщепления фаз

Сдвинем представленную диаграмму на 1, 2 и 3 интервала (такта), просуммируем исходную и сдвинутые диаграммы, каждую с весом 1/K, где K=4 (по числу диаграмм), и в результате получим диаграмму «B». При этом понятно, что с постоянной составляющей ничего не могло случиться, она останется на прежнем уровне, и потому на диаграммах не показана. Как видим из этой диаграммы, амплитуда полученного импульса уменьшилась в 4 раза, но во столько же раз увеличилась ширина импульса, то есть мощность его осталась прежней. На диаграмме «C» показан случай, когда сдвиги выбраны равными 2, 4 и 6 тактов. И в этом случае мощность помехи практически не изменилась. Если же выбрать сдвиги в 8, 16 и 24 такта (диаграмма «D»), то выигрыш по уменьшению уровня помехи оказывается существенным: более того, амплитуда помехи уменьшилась в К раз, и её частота увеличилась в К раз (легче её отфильтровать). То есть, чтобы идея эффективно работала, дискретность сдвигов должна быть равной T/K.

Использование описанного метода для целей частотного синтеза предполагает наличие нескольких парциальных фазовых детекторов, на входах которых действуют сравниваемые по фазе импульсные последовательности, должным образом сдвинутые во времени относительно друг друга. Тогда, согласно с описанной идеей, от каждого парциального детектора берётся доля 1/K его полного напряжения на выходе.

Казалось бы, идея проста, универсальна и пригодна для борьбы с помехами в любой системе частотного синтеза. Однако это не совсем так. В принципе, можно её применить, к примеру, в синтезаторе типа Fractional-N PLL для снижения помех дробности, и такие попытки предпринимались [60, 61], но при этом возникают проблемы практического плана. Нетрудно представить какой длины во времени будет процесс на входах парциальных детекторов Fractional-N PLL синтезатора, в том числе и в варианте с дельта-сигма модуляцией, если требуется получить сетку частот, скажем 1 Гц. Это многие миллионы тактов, и потому, чтобы получить существенный положительный эффект необходимы сдвиговые регистры чрезвычайно большой длины. Кроме того, поскольку меняется целочисленная часть коэффициента деления N, надо менять и длину регистров, что сопряжено с дальнейшим существенным усложнением структуры. На практике же используют сдвиги всего лишь на несколько тактов, что, естественно, малоэффективно в снижении уровня помех дробности и шумов. Так, в работе [62} показано, что при использовании 4-х временных сдвигов получается выигрыш по шумам порядка 3 дБ, но при отстройках от сигнала, значительно превышающих 10 кГц. При меньших отстройках, 10 кГц и менее, выигрыша практически нет.