4.5. Интегральные цвс
В настоящее время на рынке электронных компонентов имеется ряд моделей ЦВС, выполненных в виде микросборок или интегральных микросхем. Основное ограничение по верхней рабочей частоте и по быстродействию в модуляционных режимах связано с частотой тактирования, которая должна не менее, чем в два раза превышать рабочую частоту. В свою очередь предельная частота тактирования определяется достигнутым производителем уровнем микроминиатюризации, технологией проектирования и изготовления интегральной микросхемы. В результате острой конкуренции на рынке высоких технологий остались лишь несколько ведущих мировых фирм. Номенклатура моделей ЦВС различается главным образом количеством вариантов функционального назначения и предельным значением тактовой частоты.
В диапазоне выходных частот менее 400 МГц лучшими свойствами по совокупности характеристик обладают интегральные ЦВС [49], выполненные на многослойных кристаллах по схеме вида рис. 4.6 с тактовой частотой до (300…1000) МГц.
На
рис. 4.14 приведена для примера структурная
схема ЦВС на микросхеме AD9854 фирмы Analog
Devices, близкая по организации к показанной
на рис. 4.8. В ней между преобразователем
кода фазы в код амплитуды и выходным
ЦАП включён цифровой фильтр inv
sinc,
который имеет частотную характеристику,
обратную функции
для корректного преобразования
последовательности дискретных отсчётов
в ступенчатый выходной сигнал в
сверхшироком диапазоне выходных частот.
Можно отметить необычайно высокую
разрядность (N
= 48) аккумулятора кода фазы. Для ЦВС на
микросхеме AD9854 допустимая частота
тактирования составляет 300 МГц, а в
микросхеме AD9858 она повышена до 1000 МГц.
Частота выходного сигнала имеющихся на мировом рынке интегральных ЦВС задаётся вводом фиксированного кода частоты kf или автоматически перестраивается по линейному по времени закону от минимальной до наибольшей рабочей частоты при сохранении формы выходного колебания. Продолжительность процесса перестройки на новую частоту определяется только временем установки нового кода Kf и поэтому зависит от организации записи и пересылки кодов. В большинстве интегральных ЦВС предусмотрены режимы формирования сигналов с манипуляцией частоты или фазы при стабильной несущей частоте. В некоторых моделях на входе ЦАП предусмотрен цифровой аппаратный перемножитель кодов выходных отсчётов на код амплитуды для формирования сигналов с одновременной манипуляцией фазы и амплитуды или для коррекции мощности передатчика системы связи в зависимости от отношения сигнал/шум в месте приёма, передаваемого по обратному каналу связи. код корректирующего фазового сдвига kмод позволяет цифровым способом формировать сигнал с непрерывной фазой при переключении частоты. Спектральные характеристики фазового шума интегральных ЦВС S(F) определяются, главным образом, свойствами источника опорного сигнала и качеством ЦАП.
Рис. 4.14. Структура ЦВС на интегральной микросхеме AD9854 фирмы Analog Device
Стабильность частоты выходного сигнала интегрального ЦВС определяется фазовыми шумами и частотным дрейфом источника опорной тактовой частоты, погрешностями вида «дрожание фазы» (jitter phase) цифровых вычислительных узлов и выходным шумом ЦАП. Измеренная величина фазовых шумов ЦВС вблизи несущей должна рассматриваться как совокупность данных о выходной частоте ЦВС по сравнению с частотой тактирования, о фазовом шуме источника тактирования и о шумовых свойствах анализатора фазовых нестабильностей. На рис. 4.15 показана для примера шумовая характеристика ЦВС на микросхеме STEL-2375B, где F – отстройка частоты анализа СПМ фазового шума S от несущей частоты 325 МГц.
Рис. 4.15. Спектр нестабильностей фазы выходного сигнала ЦВС на икросхеме STEL-2375B вблизи несущей частоты 325 МГц (Тактовая частота 800 МГц, измерения проведены анализатором HP 8665А)