А.А. Суханов1, И.А. Григорьев2

1,2 ПАО «Радиофизика» (Москва, Россия)

1 МФТИ (национальный исследовательский университет) (Москва, Россия)

1 aleksandr.sukhanov@phystech.edu; 2 iv.grigoryev@gmail.com

Постановка проблемы. К современным синтезаторам частот предъявляются определенные требования, которые не могут быть достигнуты с помощью существующих классических методов синтеза частот: прямого цифрового, прямой аналогового и косвенного на основе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Одна из важных характеристик выходного сигнала синтезатора является уровень мощности фазовых шумов, минимальное значение которого зависит не только от выбора малошумящих компонентов, но и от выбора схемы синтеза частоты. Однако ограничение по уровню фазовых шумов выходного сигнала - не единственное требование, предъявляемое к синтезатору, что обуславливает необходимость комплексно решать поставленную задачу.

Цель работы. Исследовать схему гибридного синтезатора частот на основе петли ФАПЧ без делителя в цепи обратной связи как наиболее эффективную для построения малогабаритных перестраиваемых синтезаторов с низкими фазовыми шумами.

Результаты работы. Представлена математическая оценка фазовых шумов в выходном сигнале синтезатора на основе петли ФАПЧ без деления частоты генератора, управляемого напряжением (ГУН), а также других типовых однопетлевых схем ФАПЧ. Проведено теоретическое сравнение уровней фазовых шумов в полосе пропускания петлевого фильтра нижних частот (ФНЧ). Приведены результаты моделирования распределения фазовых шумов для рассматриваемых схем синтезаторов в сравнении с прямым аналоговым методом синтеза частот и экспериментальные результаты, полученные для синтезаторов с малыми коэффициентами деления частоты в контуре обратной связи петли ФАПЧ.

Практическая значимость. Приведенные результаты могут быть использованы при выборе схемы синтеза частоты на этапе разработки синтезаторов с низким уровнем фазовых шумов, компактными габаритными размерами и малым шагом перестройки.

Суханов А.А., Григорьев И.А. Моделирование фазовых шумов гибридного синтезатора частот на основе петли ФАПЧ без деления частоты ГУН // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 4. С. 22-31. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202204-03

1. AD9910 Data Sheet. Analog Devices, Inc. 2012.
2. Кестер У. Проектирование систем цифровой и смешанной обработки сигналов / Пер. с англ. под ред. А.А. Власенко.
   М.: Техносфера. 2010.
3. Patent № 4965533 (USA). Direct Digital Synthesizer driven Phase Lock Loop frequency Synthesizer / Robert P. Gilmore. 
4. Патент на изобретение № 2579570 (РФ). Способ получения радиочастотного сигнала / Очков Д.С., Макарычев Е.М., Формальнов И.С., Григорьев И.А.
5. Григорьев И.А. Методы минимизации фазовых шумов в гибридном синтезаторе частот Ku-диапазона с режимом быстрой перестройки частоты // Радиотехника. 2012. № 4. С. 105–116.
6. Kroupa V.F. Phase Lock Loops and Frequency Synthesis. John Wiley & Sons, Ltd. 2003.
7. Патент на изобретение № 2602990 (РФ). Синтезатор частот / Очков Д.С., Формальнов И.С., Григорьев И.А., Макарычев Е.М.
8. Давенпорт В.Б., Рут В.Л. Введение в теорию случайных сигналов и шумов. М.: ИЛ. 1960.
9. Fred L. Walls. PM and AM noise of combined signal sources // IEEE Proc. Int. Freq. Control Symp. PDA Exhibit. 2003. P. 532-540.