Цифровой синтезатор частот прямого действия

 

Изобретен ие относится к импульсной технике, в частности к технике цифрового прямого синтеза частот, и может быть использовано в системах электронной техники, в которых применяются многочастотные сигналы с постоянным или оперативно изменяемым спектральным составом. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем получения многочастотного выходного сигнала с оперативным изменением его спектрального состава. При этом в состав выходного сигнала могут быть включены моногармоники из диапазона РМИН - РМОКС работы устройства в любом наборе. Приведенная структурная схема содержит пшны кодов синтезируемых частот 1-1..., 1-N, цифровые интеграторы 2-1..., 2-N, мультиплексор 3, преобразователь кода 4, накапливающий сумматор 5, цифроаналдговый преобразователь 6, фильтр нижних частот 7, шину 8 выходного сигнала , блок синхронизации 9 и образцовый генератор 10. Работа устройства поясняется временными диаграммами, приведенными в описании изобретения. 3 ил. § (/) S с t-N

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NQ

РЕСПУБЛИК

09) (И) (5D 4 Н 03 В 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbCAC ф(Гез . е. О/-gе,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ.Фиа 1 (21) 3785482/24-21 (22) 30.08.84 (46) 15.01.86. Вюл. и 2 (72) В.А.Иванов (53) 62 1.317(088.8) (56) Патент США 1ее 3671871, кл. Н 03 В 19/00, опублик. 1973 °

Патент США И 3735269, кл. Н 03 B 19/00, опублик. 1972. (54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ ПРЯ-

МОГО ДЕЙСТВИЯ. (57) Изобретение относится к импульс. ной технике, в частности к технике цифрового прямого синтеза частот, и может быть использовано в системах электронной техники. в которых применяются многочастотные сигналы с по" стоянным или оперативно изменяемым спектральным составом. Цель изобретения †. расширение функциональных возможностей устройства путем полу" чения многочастотного выходного сигнала с оперативным изменением его спектрального состава. При этом в состав выходного сигнала могут быть включены моногармоники из диапазона

F„„„- F „, работы устройства в любом наборе. Приведенная структурная схема содержит шины кодов синтезируемых частот 1-1..., 1-N, цифровые интеграторы 2-1..., 2-N мультиплексор 3, преобразователь кода 4, накапливающий сумматор 5, цифроаналдговый преобразователь 6, фильтр нижних частот 7, шину 8 выходного сигнала, блок синхронизации 9 и образцо- ф вый генератор 10. Работа устройства поясняется временными диаграммами, приведенными в описании изобретения.

3 нл.

1205249 2 щих цифровых интеграторов 2-1

2-N которые своими информационными выходами соединены с сстответствующими И входами мультиплексора 3.

Преобразователь 4 кода соединен своими информационными входом и выходом соответственно с выходом мультиплексора 3 и входом накапливающего сумматора 5. Выход накапливающего сумматора 5 соединен с информационным входом цифроаналогового преобразователя 6, выход которого соединен с входом фильтра 7 нижних,частот, выход которого подключен к шине 8 выходного сигнала устройства.

Вход блока 9 синхронизации соединен с выходом образцового генератора 10.

Первая группа выходов S блока 9 синхронизации соединена с входами тактирования каждого цифрового инте-, гратора 2-1,...,2-N и цифроаналогового преобразователя 6. Вторая группа выходов S блока 9 синхронизации соединена с адресным входом мульти25 плексора 3. Третья группа выходов S блока 9 синхронизации соединена с входами тактирования мультиплексоjpa 3, преобразователя 4 кода, а также с входом тактирования и установки нуля накапливающего сумматора 5.

Количество цифровых интеграторов 2-1,...,2-N равно наибольшему числу спектральных линий в синтезируемом многочастотном сигнале.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал на шине 8 выходного сигнала устройства U(t) » должен представлять собой сумму гармонических функций, например, синусоид единичной амплитуды;

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к технике цифрового прямого синтеза частот, и может быть использовано в системах электронной техники, в которых применяются многочастЬтные сигналы с постоянным или с оперативно изменяемым спектральным составом.

Целью изобретения является расши7 рение функциональных возможностей устройства за счет возможности получения многочастотного выходного сигнала с оперативным изменением его спектрального состава. При этом в состав выходного сигнала могут включаться моногармоники из диапазона F«„ -F работы устройства в любом наборе.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит шины 1-1...,, 1-N кодов синтезируемых частот,,цифровые интеграторы 2-1....,2-N мультиплексор 3, преобразователь- 4 кода, накапливающий сумматор 5, цифроаналоговый преобразователь 6, фильтр нижних частот 7, шину 8 выходного сигнала устройства, блок синхронизации 9, образцовый генератор 10.

На фиг. 2а приведен пример требуемой частотной характеристики фильтра 7 нижних частот 201g(K/

/К„ „,)=(g(f); на фиг. 2б — пример спектра на шине 8 выходного сигнала устройства.

На фиг. 3 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства на примере N=7; на фиг. За— деление периода дикретизации на

N+1 временной йнтервал; на фиг,Зб импульсы на выходе образцового генератора 10; на. фиг. Зв"е — (И+1)фазная система синхроимпульсов на первой группе выходов S блока 9 синхронизации; на фиг. Зж — импульсы на,входе установки нуля накапливающего сумматора 5 с третьей группы выходов S> блока 9 синхронизации; на фиг. Зи — напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 6; на фиг. Зк,л,м — параллельный код на адресном входе мультиплексора 3 с второй группы выходов S блока 9 синхронизации.

В устройстве шины 1-1, ° ..,1-N синтезируемых частот соединены с информационными входами соответствуюМ N ()ф = Цф 5jg(2uF1<< <71) Р (1) 45

rpe j = 1I, N — номер функции;

F,< — соответственно частота

I и начальная фаза -й функции.

Частоты F произвольны не связаЭ ны какими-либо собтношениями и задаются на шинах 1-1,...,1-N кодов синтезируемых частот F,...,F>.

Порядок формирования сигнала (1)

55 в произвольном q-м шаге, работы устройства следующий.

Цифровые интеграторы 2-1,...,2-N тактируются системой S< синхроимпуль1205249 сов блока 9 синхронизации и образуют на своих выходах коды, соответствующие текущей фазе синусоид согласно (1): ф (С ) =277 t+ cd). (2)

Период синхроимпульсов в системе

S< равен Т для всех цифровых интеграторов 2-1,. °,2-N. Поэтому нх выходные коды соответствуют моментам времени t=nT, где п =0,1,2,3....

Мультиплексор 3 переключается системой сигналов S блока 9 синхронизаг ции и поочередно подключает выходы цифровых интеграторов 2-1,...,2-N к входу преобразователя 4 кода. Последний преобразует код, соответствующий текущей фазе 9 (qT ) соглас( но (2) в код, соответствующий уровню синусоиды Sin(9>(qT>)) .

Результат преобразования с учетом знака заносится в накапливающий сумматор 5. После опроса мультиплексором 3 поочередно всех цифровых интеграторов 2-1,...,2-N и занесения соответствующих N кодов в накапливающий сумматор 5 в нем оказывается код выборки функции Б(Г),„ согласно (1) для момента t=qT . Далее

) этот код пересылается в цифроаналоговый преобразователь 6, после чего накапливающий сумматор 5 сбрасывается в нулевое состояние.

Аналогично происходит следующий цикл формирования выборки функции

U(t) „ для очередного момента вреМени (Ч+1) Т3.

Сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 6 представляет собой ступенчатопостоянную аппроксимацию функции V(t) .,„ с периодом дискретизации Т . Фильтр 7 нижних частот отделяет побочные компоненты спектра, связанные с дискретизацией.

Для воэможности фильтрации необходимо выбирать значения Й =1/Т3

3 и Г„ „ в соответствии с теоремой

В.А.Котельникова

2Рмакс (3) где f, F — соответственно часма кс тота дискретизации и наибольшая частота из диапазона синтезируемых частот..

На фиг. 2а поясняется взаимное положение на оси частот частотной характеристики 201g(K/К„„„„, )=g(f) фильтра 7 нижних частот и значений

F„ „, 2F„ „,, На фиг. 26 в том же частотном масштабе дан пример спектра выходного многочастотного сигнала устройства для N=7.

Основные процессы в устройстве пояснены на фиг. 3 временными диаграммами для семичастотного сигнала (N=7). Период дискретизации Т содержит 1+1=8 интервалов длительностью с (фиг. За). Значение с выбрано из условия (, >6t (4) где b t — время занесения кода в накапливающий сумматор 5.

Частота следования импульсов f на выходе образцового генератора 10 (эпюра 36) выбрана иэ условия:

f=1/с. (5)

Тогда частота дискретизации равна и =i/T3.=f/(И+1)=й/8.

Импульсы частоты f (эпюра 36) являются исходными для блока 9 синхронизации, который формирует из них 8-фазную систему S синхроимпульсов (на эпюрах Зв,г,д,е показаны фазы с номерами 1,2,7,8 соответст венно. Период синхроимпульсов всех восьми фаз равен Т . Многофаэная система синхроимпульсов обеспечивает конвейерный режим запуска цифровых интеграторов 2-1...,2-М, что снижает требования к их быстродействию. Фазы с номерами 1,2,...,7 (эпюры Зв,г,д) используются для тактирования цифровых интеграторов

2-1,...,2-N, а 8-я фаза (эпюра 3e) для тактирования цифроаналогового преобразователя 6. По каждому имгульсу 8-й фазы (эпюра Зе) в цифроаналоговый преобразователь 6 заносится код, накопленный эа время первых семи интервалов (фиг.За) в накапливающем сумматоре 5, который через интервал,с, обнуляется импульсом (эпюра Зж) с третьей группы выходов S блока 9 синхронизации.

После этого устройство готово к следующему (q+1)-му циклу работы, а в цифроаналоговом преобразователе 6 устанавливается напряжение U соответствующее q-му циклу работы (эпюра Зи). Зпюры Зк,л,м соответствуют параллельному двоичному коду на вто" рой группе выходов S2 блока 6 синхронизации, который управляет переключением мультиплексора 3. Послед.ний при N=7 должен иметв не менее 7 каналов. Адресньп код для N=7 треха) МОСАС

5 12 разрядный,, причем для мультиплексора 3 код 000 соответствует нерабочему состоянию. Как видно из фиг. 3, оно совпадает с 8-м интервалом, в котором результат пересылается из накапливающего сумматора 5 в цифроаналоговый преобразователь 6. Era выходной сигнал (фиг. Зи) в процессе работы устройства проходит через фильтр 7 нижних частот с характерйстикой, показанной на фиг.2а, после чего образуется многочастотный сигнал (1), спектр которого для N=7 показан на фиг. 26.

Таким образом достигается цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства. Ему сообщена способность формировать многочастотный сигнал, в котором имеется несколько частотных составляющих. Частоты отдельных составляющих можно менять независимо друг от друга посредством изменения управляющих кодов.

Формула изобретения

Цифровой синтезатор частот прямого действия, содержащий образцовый генератор, цифровой интегратор, информационный вход которого соединен с шиной кода синтезируемой частоты, преобразователь кода и цифроаналого05249 а . вый преобразователь, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого подключен к шине выходного сигнала устройства, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, в него введены N"1 цифровых интеграторов, информационные входы которых соединены с N-1

10 шинами кодов синтезируемых частот, мультиплексор, N информационных входов которого соединены с выходами соответствующих цифровых интеграторов, а выход — с входом преобразова15 теля кода, накапливающий сумматор, информационный вход которого соединен с выходом преобразователя кода. а выход — с информационным входом цифроаналогового преобразователя, рц а также блок синхронизации, вход которого соединен с выходом образцового генератора, а первая группа выходов соединена с входом тактирования каждого цифрового интегратора

25 и цифроаналогового преобразователя, вторая группа выходов соединена с адресным входом мультиплексора, а третья группа выходов соединена с входами тактирования мультиплексо3G ра и преобразователя кода, а также с входами тактирования и установки нуля накапливающего сумматора.

1205249

Составитель С.Лебедев

Редактор М.Циткина Техред А.Ач Корректор С.Черни

Заказ 8537/5á Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4