Частотный синтез на основе ФАПЧ. Обзор методов синтеза | страница 54

В PDS-DSM синтезаторе уменьшить девиацию фазы можно за счёт наращивания количества К расщеплённых фаз. При этом требования к точности сегментов ЦАП соответственно понижаются.

На рисунке 55 показано, что в таком случае происходит со спектором фазового шума дробности (суммарная мощность шума в полосе ФАПЧ; dA в процентах – амплитудная неточность одного из сегментов ЦАП). Спектр не только не ухудшается (из-за снижения точности ЦАП), а наоборот становится чище с каждым октавным увеличением количества К расщеплённых фаз и пропорциональным ему допустимым снижением точности ЦАП. Также пропорционально уменьшается и девиация фазы. И что очень важно, всё это достигается без привлечения деления частоты, в чём и заключается одно из основных преимуществ идеи расщепления фаз. Уменьшение девиации фазы способствует меньшему влиянию нелинейности статической характеристики МЧФД.

Рис.55. Сравнение спектров при различных значениях К

На рисунке 56 показана, как пример, спектральная плотность шумов дробности для случая К=128 расщеплённых фаз и неточности ЦАП, равной 10%! Опорная частота Fr=1 ГГц, частота сигнала Fc около 10 ГГц. Возможна экстраполяция. Если неточность ЦАП ещё увеличить, например, в 2 раза, до 20%, то кривая спектра поднимется на 6 дБ, а если уменьшить в 2 раза, то опустится на те же 6 дБ. Можно также получать результат, изменяя частоты «опоры» и сигнала.

Рис.56. Спектральная плотность шумов дробности

При таком подходе, когда не требуется высокая точность ЦАП, можно использовать FPGA с резистивной матрицей на печатной плате. Конечно, увеличиваются аппаратурные затраты, но они ложатся, в основном, на FPGA, теперешние объёмы которых позволяют это делать. Так что проблем с этим не должно быть. Таким путём можно придти к простой однопетлевой структуре синтезатора, не уступающей по параметрам усложнённым многопетлевым системам.

Нельзя не отметить следующее. В последние годы появилось несколько патентов зарубежных фирм, приближающихся к идее расщепления фаз [83÷90]. К примеру, авторы патента [83] вплотную подошли к этому. Они приводят простой пример при расщеплении на 2 фазы. Как получить большее количество фаз – не сообщается. В описании есть ссылки на предыдущие патенты [84÷87], однако и там количество расщеплённых фаз не превышает 4 (0 – 90 – 180 – 270 degree). Фирма Broadcom Corporation также выступила со своим патентом. В патенте [89] заявляется только сам принцип расщепления фаз без конкретизации как это делается. Ни в одном из наиболее поздних патентов [89].и [90] (опоздали на два десятилетия и более) нет ссылок на российский и американский патенты [65, 66] автора данной работы (первый заявлен в 1991 г., опубликован в 1993 г.; второй – соответственно в 1994 и 1998 гг.), где описан не только принцип расщепления фаз, но и описаны подробности его осуществления при неограниченном количестве фаз. Нет ссылок и на его статьи по этой теме: [68] (2010 г.), [69] (2011 г.) и [57]. (2011 г.), которые вышли в печати много ранее упомянутых патентов. В итоге можно только сожалеть о низком уровне экспертизы заявок на новизну.