Частотный синтез на основе ФАПЧ. Обзор методов синтеза

Нельзя обойти вниманием и разработки отечественных фирм, направленные на импорт-замещение зарубежных аналогов. Это микросхема синтезатора типа 1508ПЛ9Т от АО НПЦ «Элвис», работающая до частот сигнала 4,3 ГГц, микросхемы 1508АС015 и 1508АС025 от АО «ПКК Миландр», работающие соответственно до частот 6 и 12 ГГц, а также микросхема К1367ПЛЗУ от АО «НИИМА Прогресс», обеспечивающая диапазон частот сигнала от 500 до 6000 МГц. Однако по спектральной чистоте сигнала эти микросхемы значительно уступают зарубежным аналогам.

Использование другого типа фазового детектора в подобных микросхемах, например RS-триггера, вместо ЧФД с накачкой заряда, могло бы снять жёсткое ограничение на частоту фазового сравнения, чтобы значительно поднять её, и при высокой линейности характеристики фазового детектирования, присущей RS-триггеру, это дало бы значительное снижение фазовых шумов. При этом потеря свойства захвата частоты во всей полосе удержания могло бы быть скомпенсирована введением простой схемы поиска, например, как это описано в Приложении 4.

Литература

1. R.L.Treadway, Phase comparator using logic gates, US Patent 3,610,954, Oct. 5,1971, Filed Nov. 12, 1970.

2. Ulrich L. Rohde, David P. Newkirk, RF/Microwave Circuit Design for Wireless Applications, Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Inc., pp. 954, p. 859.

3. W. Egan and E. Clark, Test Your Charge-Pump Phase Detectors, Electron. Des. 26 (12), 134—137, June 7, 1978.

4. В. А. Левин, В. Н. Малиновский, С. К. Романов, Синтезаторы частот с системой импульсно – фазовой автоподстройки, Изд. М., «Радио и связь», 1989, 232 сс., сс. 32—40.

5. John Rogers, Calvin Plett, Foster Dai, Integrated Circuit Design for High-speed Frequency Synthesis, Artech House, Norwood, 2006, 478 pp., pp. 186—189.

6. С. Дмитриев и Ю. Никитин, Одиночные радиочастотные синтезаторы с импульсно-фазовой автоподстройкой частоты серии ADF4000, Компоненты и технологии, Компоненты, №9, 2002.

7. Ю. Никитин и С. Дмитриев, Частотный метод анализа характеристик синтезаторов частот с импульсно-фазовой автоподстройкой частоты Analog Devices, Компоненты и технологии, Компоненты, №4, 2003.

8. С. Романов и др., О влиянии рассогласования токов накачки импульсного частотно-фазового детектора на спектр помех в системе ИФАПЧ с дробным делителем частоты, Теория и техника радиосвязи: Науч.-техн. сб. / ОАО Концерн «Cозвездие», Вып.1, Воронеж, 2008.

9. HBT Digital Phase-Frequency Detector, 10 – 1300 MHz —

http://www.hittite.com/content/documents/data_sheet/hmc439qs16g.pdf

10. 8 GHz Fractional-N PLL – http://www.hittite.com/content/documents/data_sheet/hmc704lp4.pdf

11. Direct Modulation/Fast Waveform Generating, 13 GHz, Fractional-N Frequency Synthesizer – http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADF4159.pdf

12. Горевой А. В., Патент России №2523188, Синтезатор частот, приоритет 09.04.2013.

13. Горевой А. В., О применении метода повышения частотного разрешения в сверхширокополосных портативных измерительных генераторах СВЧ, 2014 24-th Int. Crimean Conference «Microwave & Telecommunication Technology» (CriMiCo’2014). 7—13 September, Sevastopol, Crimea, Russia ISBN: 978-966-335-412-5. IEEE Catalog Number: CFP14788.

14. Портативный USB синтезатор. http://www.micran.ru/sites/micran_ru/tmpl/micran_ru/inc/pdf/PLG06.pdf

Приложение 3

Делитель частоты с прескалером P/ (P+1) и поглощающим счётчиком

Такой делитель частоты [1÷6] широко используется в системах частотного синтеза с ФАПЧ, в том числе и в режиме дробного деления частоты. Это благодаря его достоинствам, о которых будет ниже. Его также называют делителем с поглощением импульса (pulse-swallow divider).

Схема делителя показана на рисунке 3.1. Она включает программируемый счётчик M, двухмодульный прескалер P/ (P+1) и счётчик A (поглощающий) с обратным направлением счёта (down counter). Двухмодульный прескалер осуществляет деление частоты либо в P раз, либо в P+1 раз в зависимости от сигнала на его управляющем входе. Программируемый счётчик представляет собой делитель частоты с программируемым коэффициентом деления M. В отличие от двухмодульного делителя установленный в нём коэффициент деления остаётся постоянным на всём временном интервале формирования итогового коэффициента N в полной схеме делителя, в то время как коэффициенты P и P+1 в прескалере динамично сменяют друг друга на этом интервале.

Рис. 3.1 Схема делителя с прескалером P/ (P+1) и поглощающим счётчиком