Уравнение (5.8) есть общее линеаризованное уравнение синтезатора частоты, описывающее как статический, так и динамический режимы работы схемы на рис.5.2 в условиях малых флуктуаций фазы колебаний опорного генератора qREF и малых изменений модулирующего напряжения

UMOD при постоянных коэффициенте передачи фазового детектора KPD , крутизне управления KVCO , KMOD управляемого генератора и параметров фильтра низкой частоты t1 , t2 . Уравнение (5.8) может быть записано также относительно фазовой ошибки qERR ( p) на выходе фазового детектора:

5.3. Параметры синтезатора частоты

Рассмотрим основные характеристики синтезатора частоты, используя общие уравнения синтезатора (5.8), (5.9).

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

5.3.1. Полоса удержания (захвата)

Полоса удержания есть максимально возможное отклонение частоты управляемого генератора, которое может быть компенсировано петлей фазовой автоподстройки в установившемся режиме работы. Полоса захвата есть максимально возможное отклонение частоты управляемого генератора, которое может быть компенсировано петлей фазовой автоподстройки в момент включения синтезатора или ступенчатой перестройки с одной частоты на другую. Полоса удержания всегда больше полосы захвата.

Величина полосы удержания системы автоматического регулирования определяется по передаточной характеристике прямой ветви. Для синтезатора (см. рис.5.2) передаточная характеристика прямой ветви G( p)

устанавливает связь между величиной фазовой ошибки qERR ( p) на выходе фазового детектора и фазой колебания на выходе ГУН:

Переходя от фазы колебаний qVCO ( p) на выходе ГУН к

частоте колебаний на выходе ГУН DwVCO ( p) = pqVCO ( p) , получим:

Предположим, что полоса пропускания ФНЧ много больше, чем возможная полоса удержания, т.е. коэффициент передачи ФНЧ можно считать постоянным и равным коэффициенту передачи на нулевой частоте. В этом случае уравнение (5.11) во временной области имеет вид:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Полоса удержания fhold определяется из (5.12) при

максимально возможном значении фазовой ошибки на выходе фазового детектора, равном ± π2 :

В нормальном режиме работы отклонения частоты управляемого генератора от частоты опорного генератора относительно небольшие и медленные. В самом деле, дестабилизирующими факторами являются температура, изменение напряжения питания, случайные флуктуации. Все эти факторы приводят к небольшим отклонениям частоты ГУН, которые в любом случае находятся в полосе удержания. Параметр полосы удержания имеет практическое значение как нижняя оценка допустимого отклонения частоты управляемого генератора в начальный момент включения синтезатора, а также при переключении синтезатора с одной частоты на другую. Например, типовая крутизна управления ГУН в диапазоне частот до 1 ГГц

частоте допустимое отклонение центральной частоты ГУН в соответствии с оценкой (5.13), не должно превышать величины порядка нескольких мегагерц. При относительной нестабильности ГУН порядка 1% или при очень большой ступенчатой перестройке частоты ГУН это требование выполняется далеко не всегда. В этом случае необходимо принимать специальные меры для предварительной установки центральной частоты ГУН в требуемый частотный диапазон захвата.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

С другой стороны, для радиостанций мобильной связи по ряду причин характерно использование синтезаторов частоты с очень узкой полосой пропускания ФНЧ (не более 100 Гц). В этом случае полосу удержания можно принять равной полосе пропускания ФНЧ. Очевидно, что при такой узкой полосе удержания любая перестройка синтезатора или его начальное включение означает нахождение центральной частоты ГУН вне полосы захвата. Для обеспечения нормального захвата петли фазовой автоподстройки в момент включения (или переключения) полоса пропускания ФНЧ преднамеренно расширяется на несколько порядков, что и обеспечивает предельно широкую полосу захвата согласно (5.13).

5.3.2. Ошибка частоты и фазы в установившемся режиме

Для оценки установившегося состояния синтезатора частоты без внешнего воздействия используется основное уравнение синтезатора в форме (5.9) с пропорционально интегрирующим фильтром (5.4б). Величина ошибки на выходе фазового детектора в установившемся состоянии определяется очевидным пределом:

Из уравнения (5.14) следует, что в установившемся режиме синтезатора при использовании интегрирующего или пропорционально интегрирующего ФНЧ с KLPF (0) ¹ 0

фазовая ошибка равна нулю. Другими словами, частоты опорного и управляемого генераторов, приведенные ко

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

входу фазового детектора, совпадают с точностью до фазы. Это также означает, что в режиме захвата фаза колебания на выходе управляемого генератора непрерывна и не испытывает скачков и разрывов.

Ступенчатое случайное изменение фазы в области изображений отражается умножением уравнения (5.14) на величину C / p , где C - величина скачка. Следовательно,

величина остаточной фазовой ошибки после окончания переходного процесса определяется следующим выражением:

Из уравнения (5.15) следует, что после случайного скачкообразного изменения фазы в установившемся режиме синтезатора может иметь место постоянная статическая фазовая ошибка, т.е. произвольный постоянный сдвиг фазы между частотами опорного и управляемого генераторов, приведенных ко входу фазового детектора. Соответственно фаза колебания на выходе управляемого генератора может получить постоянный сдвиг относительно предыдущего значения. Но величина частоты на выходе управляемого генератора не изменится, поскольку ошибка в разности частот, равная производной от постоянной фазовой ошибки, будет нулевой.

При ступенчатом изменении скорости изменения фазы ошибка в установившемся режиме равна

Из уравнения (5.16) следует, что при использовании пропорционально интегрирующего ФНЧ резкие изменения

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com