1.5. Призначення, склад, задачі і функціональна схема синтезатора частот

Синтезатор частот призначений для формування СОЧ, управління частотою ГУН зі стабільністю 10^-6, яка дорівнює стабільності ОГ, і дискретністю сітки через 25 кГц. Напруга, яка формується цифровим СЧ для управління частотою ГУН, використовується також для автоматичної перестройки ПВЧ приймача і грубої установки частоти збудника.

Синтезатор частот функціонально поєднує: блок опорної частоти (БОЧ); високочастотний дільник (ВЧД); блок управління частотою (БУЧ), що містить дешифратор і синхронізатор системи дистанційної настройки (СДН), дільник на два і дільник зі змінним коефіцієнтом ділення (ДЗКД); ФД, що складається з генератора “пилки”, генератора стробуючого імпульсу, підсилювача постійного струму (ППС), схеми вибірки, комутатора ФД, емітерного повторювача і ФНЧ.

Блок опорної частоти формує високостабільні опорні коливання з частотою 10 МГц, знижує частоту ОГ до частоти порівняння ƒ_пор = 81,21 Гц, видає сигнал другого гетеродина (20 MГц) у ДМХ піддіапазонах шляхом подвоєння на частоті опорної напруги, сигнал синхронізації і стробуючі імпульси для СДН. Блок опорної частоти має ОГ, формувач-подвоювач і дільник опорної частоти (Діл.ОЧ).

Опорний генератор формує високостабільну Δƒ/ƒ = ± 1·10^-6 в усіх умовах експлуатації напругу (150 ± 50 мВ) з частотою 10 МГц на навантаженні 75 Ом. Висока стабільність частоти кварцового генератора досягається термостатуванням елементів генератора.

Формувач-подвоювач із синусоїдальної напруги з частотою 10 МГц формує напругу прямокутної форми для запуску “Діл.ОЧ” і напругу другого гетеродина (20 МГц) у ДМХ діапазоні.

Дільник опорної частоти формує послідовність імпульсів з частотою 781,25 Гц для ФД (запуск генератора “пилки”) і СДН (сигнал синхронізації), а також для СДН стробуючі імпульси подвоєної частоти 1562,5 Гц.

Необхідний коефіцієнт ділення 12800 забезпечується послідовним увімкненням двох дільників на п'ять і дев'яти дільників на два. Дільник на п’ять складається з двох лічильних тригерів і одного вентиля одиниць. Схеми лічильних тригерів і вентиля одиниць побудовані на логічних елементах (І-НЕ).

Високочастотний дільник здійснює попереднє ділення на вісім частот ГУН і формує напругу прямокутної форми для запуску ДЗКД. Високочастотний дільник складається з трьох динамічних дільників частоти на два і формувача.

Вихідна напруга дільника має пилкоподібну форму. Для подавлення вищих гармонік і одержання напруги, близької до синусоїди, використовуються дроселі. Далі синусоїдальний сигнал обмежується і для запуску ДЗКД виходить прямокутна напруга.

Дільник зі змінним коефіцієнтом ділення входить у БУЧ і призначений для поділу частоти ГУН, попередньо зниженої у ВЧД. Функціонально в БУЧ входить один каскад дільника з постійним коефіцієнтом ділення на два.

Під час настройки гетеродина в необхідних межах коефіцієнт поділу ДЗКД становить (в дужках зазначена межа перестройки гетеродина):

МХ: 10000...13998; (125…174,975) МГц;

ДМХ-1: 10600...13799; (132,5…172,4875) МГц;

ДМХ-2: 10200...14199; (127,5…177,4875) МГц.

За зміни частоти настроювання на один канал (25 кГц) коефіцієнт ділення змінюється в діапазоні МХ на дві одиниці (10000, 10002, 10004 і т. д.), у ДМХ – на одиницю (10600, 10601, 10602 і т. д.). Дільник зі змінним коефіцієнтом ділення подає набір дільників на два і п’ять.

Фазовий детектор призначений для порівняння фаз двох періодичних коливань, форма яких близька до прямокутної. Фазовий детектор здійснює порівняння частот вихідних імпульсів БОЧ і ДЗКД та виробляє сигнал неузгодженості (управляюча напруга для ГУН, ПВЧ приймача і грубого настроювання автогенераторів збудника). У сталому режимі імпульси ДЗКД збігаються за фазою з сигналом БОЧ, і на виході ФД підтримується постійна напруга U_пор.

У випадку переходу з однієї частоти на іншу в схемі вибірки виробляється напруга ΔU, величина якої пропорційна сигналу неузгодженості між частотами опорної напруги і вихідних імпульсів ДЗКД, що забезпечує відповідний зсув на управляючі елементи (УЕ) (варікапи) і зміну частоти ГУН.

Сигнал неузгодженості ΔU через комутатор ФД, переключення якого дозволяє вибрати сектор грубого настроювання частоти ГУН, і через електронний перемикач (ЕП) надходить на ПВЧ приймача. Крім того, з ЕП знімається управляюча напруга для грубого настроювання частоти збудника.

Синтезатор частоти виконує такі функції:

1. Виходячи з обраних значень проміжних частот і видів перетворень, забезпечує формування СОЧ ГУН:

125…174,975 МГц з інтервалом 25 кГц (МХ);

132,5…172,4875 МГц з інтервалом 12,5 кГц (ДМХ-1);

127,5…177,4875 МГц з інтервалом 12,5 кГц (ДМХ-2).

У діапазоні МХ частота ГУН використовується безпосередньо як частота першого гетеродина. У піддіапазонах ДМХ частота ГУН подвоюється. Різниця між сусідніми частотами в СЧ зменшена вдвічі (12,5 кГц). Якщо сусідні частоти рівні, наприклад, 132,5 МГц і 132512,5 кГц, то в результаті подвоєння одержимо 265000 і 265250 кГц з рознесенням сусідніх частот, рівним 25 кГц.

2. Видає на вхід другого Зм ПВЧ ДМХ у режимі "приймання" або на вхід другого Зм ДМХ збудника в режимі "передавання" напругу другого гетеродина (20 МГц – подвоєну частоту ОГ) у разі надходження в синтезатор ознаки ДМХ із БК.

3. Видає в БК ознаки діапазонів МХ і ДМХ-I у вигляді сигналів нульового рівня (нульовий рівень відповідає наявності команди).

4. Видає в ПУ напругу синхронізації, що дозволяє одержати з ПУ інформацію про набраний канал.

Синтезатор разом з ГУН, що конструктивно входить до складу ПВЧ, є замкнутою системою ФАПЧ. Кільце автопідстройки працює на постійній низькій частоті порівняння f_пор = 781,25 Гц. Значення цієї частоти визначається рознесенням частот між каналами (25 кГц), наявністю дільника з постійним коефіцієнтом ділення (на вісім у ВЧД і на два в БУЧ) і подвійника в складі гетеродина (ГУН):

f_пор = 25кГц /8·2·2 = 781,25 Гц.

При цьому частота першого гетеродина в МХ діапазоні (125…174,975 кГц) формується за допомогою ФАПЧ, а частоти першого гетеродина в ДМХ піддіапазонах – шляхом подвоєння частот:

ДМХ-1: 2 (132,5…172,4875) МГц,

ДМХ-2: 2 (127,5…177,4875) МГц.

Кварцована частота ОГ (10 МГц) ділиться на постійний коефіцієнт, рівний 12800, для одержання частоти порівняння в БОЧ (f_пор = 10⁷/12800 = 781,25 Гц).

Частота ГУН послідовно знижується дільниками з постійним (шістнадцять) і змінними коефіцієнтами ділення. Поділені частоти ГУН і ОГ подаються для порівняння на ФД. Якщо вихідна частота ДЗКД не дорівнює частоті порівняння, то у ФД виробляється сигнал неузгодженості, який управляє частотою ГУН. При цьому частота ГУН змінюється так, щоб вихідна частота ДЗКД стала рівною f_пор з точністю до фази (точне підстроювання):

f_г = 8 ∙ 2Nf_пор = 12,5N кГц,

де f_г – частота ГУН; 8, 2 і N – коефіцієнти ділення ВЧД, дільника в БУЧ і ДЗКД відповідно.

Вибір необхідного коефіцієнта ДЗКД відбувається з ПУ через СДН [3, 4-6].