ГУН

Генератор, управляемый напряжением, или ГУН (Voltage Controlled Oscillator, VCO) - это устройство генерирования колебания, частота которого определяется управляющим напряжением (Control Voltage, Tuning Voltage).

Это управляющее напряжение подается, как правило, на специальный вход управления и позволяет перестроить генератор в требуемом диапазоне частот. По сути дела, в ГУН происходит преобразование величины управляющего напряжения, изменяющегося в диапазоне Umin - Umax в номинал выходной частоты в диапазоне fmin - fmax.

Основные параметры и характеристики ГУН

Диапазон частот перестройки ГУН. Определяет диапазон изменения частоты от fmin до fmax сигнала на выходе ГУН.

Крутизна перестройки ГУН по частоте (Tuning Sensitivity). Это крутизна характеристики перестройки по частоте от напряжения перестройки (выражается в Гц/В), показывающая, насколько изменится выходная частота при изменении управляющего напряжения на единицу (рис…). В англоязычной литературе эту характеристику часто называют коэффициентом ГУН (VCO Gain). По сути дела отражает чувствительность генератора к воздействиям по управляющему входу, что и отражается в англоязычном термине.

Характеристика перестройки ГУН по частоте (Frequency Tuning Characteristic). Это представленная в графическом виде зависимость частоты на выходе ГУН от управляющего напряжения. В идеальном случае соответствие между выходной частотой и напряжением настройки должно быть линейным.

Нелинейность перестройки по частоте (Tuning Non-linearity, Tuning Linearity). Отклонение от линейного характера характеристики изменения частоты ГУН от напряжения перестройки.

Мощность выходного сигнала РЧ ГУН (Output Power). Зависит от частоты и определяется типом используемого ГУН и элементной базы. Количественно определяется мощностью частоты основной гармоники синусоидального сигнала на нагрузке 50 Ом на выходе ГУН.

Отклонение от номинальной величины мощности на выходе ГУН (Output Power Variation). Это разность между максимальным и минимальным уровнем мощности на выходе ГУН на нагрузке 50 Ом при данной температуре (выражается в дБ) от частоты.

Зависимость выходной мощности от температуры (Output Power Change with Temperature). Это изменение мощности сигнала основной гармоники на выходе ГУН от температуры.

Зависимость частоты от температуры (Frequency vs. Temperature). Изменение частоты ГУН от температуры при постоянном напряжении перестройки.

Скорость перестройки частоты (время переходного процесса ГУН) (Tuning Speed, Response Time). Это время, которое требуется для установления выходной частоты ГУН на 90 процентов от ее конечного значения после начала перестройки частоты ГУН.

Ширина полосы частот модуляции (Modulation Bandwidth). Это частота модулирующего сигнала, при которой девиация частоты уменьшается до 0.707 от ее постоянного значения. Обычно она зависит от полного сопротивления источника модулирующего сигнала, типичное значение которого 50 Ом.

Остаточная расстройка ГУН (Post Tuning Drift). При скачкообразном изменении напряжения перестройки ГУН перестроится от начальной частоты f1 до конечной частоты f2. При этом частота f2 установится до требуемого значения через некоторое время. Остаточная расстройка ГУН – это отклонение частоты от конечного значения за определенное время после скачкообразного изменения напряжения перестройки.

Уход частоты ГУН (Post Tuning Drift). При скачкообразном изменении управляющего напряжения ГУН перестроится от начальной частоты f1 до конечной частоты f2. При этом частота f2 установится до требуемого значения через некоторое время. “Уход” частоты – это отклонение частоты от конечного значения за определенное время после скачкообразного изменения напряжения перестройки (рис. 14.2).

Уход частоты ГУН при изменении температуры (Frequency Drift With Temperature). Это изменение частоты ГУН в зависимости от температуры при постоянном напряжении перестройки.

Затягивание частоты (Frequency pulling) - отклонение выходной частоты ГУНа от номинальной величины, вызванное изменениями его выходной нагрузки.

Явление затягивания частоты должно быть минимизировано, особенно в тех случаях, когда каскады усиления мощности в структуре передатчиков находятся близко к ГУН. При этом импульсный режим работы УМ, при котором существенно меняются параметры усилителя, может оказывать влияние на выходную частоту ГУН. Такая паразитная обратная связь может приводить даже к срыву процессов РЧ синхронизации ГУН.

Смещение частоты (Frequency pushing, Pushing) - изменение выходной частоты ГУНа при воздействии внешних воздействий, исключая изменение величины нагрузки генератора, при постоянном напряжении настройки. При этом чаще всего ограничиваются лишь учетом изменения величины напряжения источника питания. При использовании того же самого примера, что и ранее, внезапный бросок тока, вызванный выходным усилителем абонентского устройства, может производить выброс постоянного напряжения на вводе питания ГУНа, что в свою очередь приведет к нежелательному скачку выходной частоты.

Чтобы определить чувствительность ГУН по смещению (Pushing sensitivity), производят изменение величины напряжения питания в некотором диапазоне, измеряя при этом выходную частоту ГУНа. Смещение частоты обычно выражается в МГц/В и определяется при изменении напряжения питания на ± (0,1 - 0,5) В от номинального значения для различных фиксированных величин напряжений настройки. Для определения чувствительности необходимо разделить полученный частотный сдвиг на величину изменения напряжения. Генераторы хорошего качества, используемые в РЧ блоках устройств ССПО, имеют чувствительность по смещению 1-10% от чувствительности по основному входу настройки (Tuning sensitivity).

Коэффициент гармоник выходного напряжения ГУН (Harmonic Content). Это уровень гармонических составляющих выходного сигнала. Измеряется в дБ по отношению к несущей (дБн).

Побочные составляющие, негармонические побочные составляющие (Spurious Responses, Non-harmonic Spurious Content). Побочные компоненты и негармонически зависимые сигналы, присутствующие в спектре выходного сигнала ГУН. Измеряются в дБн.

Фазовый шум одной боковой полосы (Single Side Band Phase Noise) или просто Фазовый шум. Он измеряется в полосе 1 Гц по отношению к мощности несущей частоты при определенном частотном сдвиге или расстройке (Offset) от нее. Фазовый шум измеряется в дБн/Гц. При этом оговаривается величина расстройки. Например, -100 дБн/Гц при отстройке 100 кГц.