Глава 2.9. Конструирование генераторов.
Проблема конструирования генераторов многогранна и объемна, поэтому в данной книге рассматриваются только общие положения с учетом распространенных на профессиональном уровне точек зрения и методов. Предпочтение отдается эффективным и недорогим системам.
2.9.1. Критерии.
Первый критерий - стабильность частоты. С одной стороны, она ограничивается схемотехникой, а с другой - качеством изготовления элементов. В многочисленных применениях огромную отрицательную роль играет фазовый шум генерируемого сигнала, прежде всего в высокочувствительных приемниках, в которых из-за фазового шума гетеродина может ухудшиться избирательность по соседнему каналу, что приведет к снижению чувствительности. В результате отсутствия стабильности во время радиосвязи может теряться до 50% ширины полосы частот сигнала. Но нет правил без (существенных) исключений:
1. Максимально допустимое смещение частоты в режиме J3E составляет 200 Гц; при превышении этой величины сигналы становятся нечеткими.
2. При работе радиотелетайпа на прием и при узкополосных избирательных цепях (когда селекция осуществляется на низких частотах) определяющей является ширина полосы данных фильтров.
Следует, однако, разделить эти допуски пополам для каждой из участвующих в работе радиостанций, так как их частоты могут смещаться в разные стороны относительно друг друга и в результате смещения просуммируются. Чтобы исключить такие случаи, необходимо иметь высокие технические характеристики, а также проводить расчеты соответствующим образом.
Для получения допустимого уровня фазового шума сигнала гетеродина aj в приемниках нужно исходить из определения
Aj 3s DB3 + Вр/дБ в дБс/Гц с Вр/дв = 101gBp/ru,
где Вр/гц-ширина полосы по уровню — 6дБ (называемая импульсной шириной полосы); aj следует измерять на частоте, отстоящей от несущей на 10 кГц. Как следует из рис. 2.98, с увеличением интервала уменьшается шум боковой полосы [до ~(1-5) кГц], а затем постепенно устанавливается почти однородная шумовая дорожка.
При минимальном значении (по определению) aj чувствительность приемника (F RX) уменьшается на 3 дБ; и только тогда (как практически принимается) в пределах полосы пропускания фильтра высокой частоты появляются сигналы. Для приемников с широким динамическим диапазоном и высокой чувствительностью трудно получить требуемое значение Aj (Js 140 дБс/Гц); критическая ситуация складывается особенно с синтезаторами вследствие их многочисленных и часто “трудно подсчитываемых” фазовых шумов при преобразованиях.
Рис. 2.98. Типичная шумовая спектральная характеристика сигнала генератора.
При создании высококачественных генераторов мы должны учитывать четыре основных условия:
1. Следует использовать элементы очень высокого качества и электрически добротные. В качестве генераторных транзисторов лучше всего применять малошумящие биполярные СВЧ-транзисторы (f= 3 ГГц), например типа 2N 6620, BFP 34А, BFT 66, BFT 97, MRF 904, MRF 914.
2. Для генераторов на элементах L и С с частотой колебаний > 10 МГц монтаж на печатных платах не подходит. Вместо этого следует использовать элементы, показанные на рис. 1.95, слева. В случае необходимости (например, при свободных колебаниях, при отсутствии ФАПЧ) резонатор помещают в жесткий корпус с малыми потерями электросигнала и малым тепловым коэффициентом частоты.
3. Для генераторов на элементах L и С необходимо использовать буферные каскады с очень малой связью вход/выход. То же самое имеет место для схем кварцевых генераторов, работающих на гармониках.
4. Генераторы не следует модулировать. Это оказывает воздействие на частоту.
Существует широко распространенное мнение, что генераторы с ФАПЧ имеют преимущества. Хотя синтезатор с одним кварцевым резонатором более устойчив, все же система с ФАПЧ из-за сильной обратной регулировки имеет повышенный фазовый шум 1).
| 
