сокочастотных транзисторах. Колебательными элементами являются контуры с сосредоточенными постоянными. В дециметровом диапазоне также могут использоваться высокочастотные транзисторы, но колебательными элементами служат обычно коаксиальные, полосковые и объемные резонаторы.

В диапазонах сантиметровых и миллиметровых волн применяют гетеродины на вакуумных (отражательные клистроны, ЛОВ) и твердотельных элементах (ЛПД, ТД, диоды Ганна и др.). В настоящее время вакуумные элементы практически вытеснены твердотельными, обладающими рядом преимуществ, главными из которых являются малые габариты и масса, экономичность питания. Параметры клистронов, ЛОВ, ЛПД, ТД и диодов Ганна приведены в [35, 55, 83, 93].

Цифровые синтезаторы частот (ЦСЧ)

Плавно перестраиваемые в широком диапазоне частот гетеродины, выполненные на транзисторах и туннельных диодах, не могут обеспечить стабильность частоты выше чем 6 = 10 . Однако во многих случаях, в частности в приемниках сигналов с однополосной модуляцией и подавленной несущей, требуется значительно более высокая стабильность частоты и точность ее установки. Эта задача решается путем формирования дискретного множества частот, когерентных с частотой одного высокостабильного опорного колебания, в синтезаторе частоты. Такой гетеродин, с высокой стабильностью (б < 10~) и возможностью дискретной перестройки частоты с шагом, измеряемым десятыми долями Гц, обладает многими другими достоинствами: быстрой перестройкой частоты, беспоисковым вхождением в связь, возможностью реализации в микроминиатюрном исполнении на базе твердых интегральных и гибридных микросхем и т. д. При разработке гетеродинов - синтезаторов частот успешно используется цифровой метод формирования и стабилизации сеток частот на основе элементов и узлов дискретной техники.

На рис. 7.24 приведена упрощенная структурная схема ЦСЧ. Частота опорного кварцевого генератора ОГ понижается в цифровом делителе ЦД1 до fQYi и подается на фазовый детектор ФД. На другой его вход подводится напряжение от управляемого генератора УГ, частота которого понижается в цифровом делителе ЦД2 в /(цд2 раз. Переменный коэффициент деления /( дг определяется управляющим напряжением t/ynp- Выходное напряжение ФД после. ФНЧ подается к управляющему элементу УЭ, стабилизирующему частоту УГ.

На рис. 7.25 показана функциональная схема цифрового синтезатора частот, выполненного по схеме непосредственного деления частоты управляемого генератора. Гармоническое колебание высокостабильного кварцевого

ffr ФД ФНЧ УГ

идг t-

Рис. 7.24. Упрощенная структурная схема цифрового синтезатора частоты

K=var

Рис. 7.25, Структурная схема синтезатора частоты.

опорного генератора (ОГ) с частотой /ог подается на формирующее устройство (ФУ2), где оно преобразуется в последовательность видеоимпульсов с той же частотой. Поскольку обычно > 100 кГц, а ширина ступени дискретности лежит в пределах от сотен Гц до десятков кГц, частоту ОГ необходимо понизить до величины шага перестройки, что и осуществляется в делителе (Д2). После деления последовательность видеоимпульсов поступает на один вход сравнивающего устройства (СУ), представляющего собой импульсно-фазовый детектор (ИФД).

Гармоническое колебание управляемого генератора (УГ) с частотой /ур в формирующем устройстве (ФУ) также преобразовывается в последовательность видеоимпульсов. Затем частота /урпонижается двумя делителями: с постоянным коэффициентом деления (Д) и с переменным коэффициентом деления (ДПКД) в Km раз до значения fylKm = /ог- Эти видеоимпульсы подаются на второй вход СУ, которое может быть выполнено на триггере с раздельным запуском. Выходное напряжение СУ через фильтр нижних частот (ФНЧ) поступает на управляющий элемент (УЭ), например варикап, емкость которого является функцией подводимого к нему напряжения. УЭ подстраивает частоту УГ до значения /ур = Ki/or [291-

На рис. 7.26 показан иной вариант реализации функциональной схемы декадого синтезатора частоты бортовой коротковолновой радиостанции [51]. Опорный кварцевый генератор ОГ генерирует напряжение с частотой jq == = 5 МГц. Далее в четырех делителях (Д1...Д4) эта частота понижается в 500 раз, т. е. до 10 кГц. В генераторе гармоник ГГ это напряжение превращается в несинусоидальное с богатым спектром частот. Из него в 10 полосовых пьезокерамических фильтрах выделяются частоты fi ... /ю, отстоящие друг от друга на 10 кГц. С помощью тройного переключателя П любая из этих опорных частот одновременно может быть подана на вход любого из сместителей См1, См2 и СмЗ.

В качестве гетеродинного напряжения на второй вход этих смесителей подается напряжение с частотой /ог/2. На выходе этих смесителей стоят полосовые фильтры, выделяющие суммарные 10 частот. Следующее преобразование частоты происходит в См4, куда подаютсй колебания опорной частоты /з, В результате сложения этих колебаний с колебаниями каждой из 10 частот, образуется сигнал суммарной частоты, который затем делится по частоте в делителе Д6. На выходе этого делителя образуется сетка из 10 частот, ио с более мелким шагом - 1 кГц.

or Д1 дг дз гг

Рис. 7.26. Структурная схема синтезатора частоты КВ-радиостанции

На следующей идентичной декаде колебании суммируютси в См5, на выходе которого получают 100 фиксированных частот с шагом мелкой сетки, равным 1 кГц. После следующего деления частоты в Д7 на 10, колебании сетки частот подаются на Смб, где и суммируются с 10 фиксированными частотами. Теперь к каждой из 10 частот предыдущей декады добавляется еще 100 фиксированных частот и в результате на выходе Смб получается 1000 фиксированных частот в диапазоне 3100,0...3199,9 кГц с разносом частот 100 Гц.

7.5. Расчет преобразователей частоты

Определение параметров преобразования

Параметры преобразования можно определить несколькими способами: аналитическим, графоаналитическим, экспериментальным и на основании опытных усредненных данных.

Дли определения параметров преобразовании аналитическим способом необходимо знать зависимости токов смесители от наприжения на его электродах. Однако этот способ громоздкий и его использование затрудняется вследствие сложности аналитических зависимостей дли токов транзисторов и других нелинейных элементов. Поэтому обычно примениют графоаналитический способ, при котором используютси усредненные характеристики нелинейных элементов. Основой метода ивлиетси графическое разлол ние периодических функций иа гармонические составлиющие. В частности, если известна зависимость крутизны характеристики нелинейного элемента от