Снизить суммарный коэффициент деления можно и путём использования дробных коэффициентов деления - делением частоты на N+1 каждые М периодов сигнала и делением на N в течение остального промежутка времени. В этом случае усредненный коэффициент деления равен где N и М - целые числа. Для заданного размера частотного шага схемы с дробным коэффициентом деления позволяют использовать более высокую частоту сравнения на входе фазового детектора, что приводит к уменьшению фазового шума и увеличению скорости перестройки синтезатора. Основной недостаток техники дробного деления - повышенное содержание негармонических спектральных составляющих из-за фазовых ошибок, присущих механизму дробного деления.
6. Основные элементы цифрового синтезатора частот
Поясним, что под термином "цифровой синтезатор частот", применительно к системам импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАП), мы понимаем цифровые, использующие в основном цифровую схемотехнику, элементы кольца ИФАП:
· тракт формирования частоты опорного сигнала;
· тракт приведения частоты перестраиваемого генератора (ГУН) или Voltage Controlled Oscillator (VCO);
· частотно-фазовый детектор (ЧФД) или Phase Frequency Detector with Charge Pump.
Тракт формирования частоты опорного сигнала представляет собой делитель с фиксированным целочисленным коэффициентом деления (ДФКД) или Reference Divider, а его коэффициент деления может устанавливаться внешним управляющим словом, например, от 1 до 16384.
Тракт приведения частоты перестраиваемого генератора - это делитель с переменным коэффициентом деления в N раз (ДПКД) или Divider with a float factor of division, integer-N Divider, его коэффициент деления также устанавливается внешним кодом и может изменяться с единичным шагом.
В низкочастотных синтезаторах (например, в ADF4001) тракт деления частоты ГУН в N раз выполнен на обычных счетчиковых делителях частоты ДПКД, поскольку используемая технология КМОП (CMOS) позволяет реализовывать триггеры счетчика со временем переключения до 4-6 нс.
Поэтому и тракт деления частоты опорного генератора ДФКД обеспечивает надёжную работу синтезатора до значений МГц (например, в ADF4106). Следует отметить, что все синтезаторы серии ADF4000 обеспечивают минимальный коэффициент деления опорной частоты.
Введение "прескалера", или двухмодульного предварительного делителя частоты, позволило поднять рабочую частоту ДПКД до современных значений (например, до 4 ГГц у синтезатора ADF4113 и до 6 ГГц у синтезатора ADF4106). Минимальный модуль прескалера позволяет обеспечить NMIN = 56.
Любой прескалер состоит из поглощающего счетчика Swallowing Counter и схемы поглощения импульса . Суммарная задержка переключения этих узлов не должна быть кратной периоду входного колебания, то есть активные перепады входных и управляющих импульсов не должны совпадать. В противном случае возникает эффект "состязаний" и устройство начинает работать со сбоями. На практике стараются, чтобы величина суммарной задержки в прескалере не превышала минимального периода входного колебания. Иными словами, задержка в прескалере определяет максимальную рабочую частоту микросхемы.
Интересной особенностью работы прескалера в синтезаторах ADF4110(1/2/3) является так называемый режим ресинхронизации, или восстановления синхронизации входной радиочастоты на выходе прескалера - resynchronizing the prescaler output.
В режиме синхронизации работы прескалера моменты его переключения из режима "деление на N " в режим "деление на N " стробируются частотой входного сигнала RF. Стробирование уменьшает фазовый шум - делителя (джиттер), но предъявляет более жёсткие требования к величине и стабильности внутренних задержек микросхемы. Поэтому максимальная входная частота на входе RF, при которой синтезатор надёжно работает, может уменьшиться.
Список литературы
1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%B7%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80_%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%82#%D0%A6%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%B7%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%8B
2. https://ies.unitech-mo.ru/files/upload/journal/27949/%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB_%D0%BD%D0%B0_21_04_20.pdf
3. https://ies.unitech-mo.ru/files/upload/journal/27949/%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB_%D0%BD%D0%B0_17_04_20%20(1).pdf
4. Рыжков А.В., Попов В.Н. Синтезаторы частот в технике радиосвязи. - М.: Радио и связь, 1991 - 264 с