Цифровой синтезатор частот

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение максимальной выходной частоты. Синтезатор частот содержит генератор 1 тактовых импульсов, дискретный фазовращатель (ДФВ) 3, накапливающие сумматоры (НС) 4 и 6, счетчик 7. Для достижения цели в синтезатор введены управляемый ключ 2 и дешифратор 5 нулевого состояния. Управление частотой выходной последовательности производится с помощью кода Z<SB POS="POST">у</SB>, вписываемого в НС4, и кода Z<SB POS="POST">у</SB> = (N<SP POS="POST">.</SP>Z<SB POS="POST">у</SB>)/(N-Z<SB POS="POST">у</SB>), вписываемого в НС6 с тактом выходной частоты. Целая часть отношения определяет коэффициент деления частоты F<SB POS="POST">т</SB>, счетчиком 7 дробная часть накапливается в НС6 по модулю N. Шаг перестройки определяется величиной F<SB POS="POST">т</SB>/N. Максимальное значение синтезируемой частоты F<SB POS="POST">т</SB>=1/&Tgr;<SB POS="POST">нс6</SB>, где &Tgr;<SB POS="POST">нс6</SB> - время срабатывания НС6. Для устранения ошибки, вызванной конечной точностью вычисления Z<SB POS="POST">у</SB> и Z<SB POS="POST">у</SB>, производится обнуление НС6 сигналом дешифратора 5. ДФВ 3 путем задержки импульсов генератора 1 на величину, пропорциональную текущему значению кода НС6, компенсирует фазовый сдвиг импульсов генератора 1. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

106 A1 (19) (И) (Я)5 Н 03 В 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изОБРетениям и ОтнРытиям пРи п<нт сссР

1 (21) 4393786/? 4-09 (22) 17.03,88 (46). 07.10.90. Бюл. Р 37 (71) Минский радиотехнический институт (72) С.A. Ганкевич (53) 621. 373, 42 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1107260, кл. H 03 В 19/00, 19.08.82.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1256133, кл.. Н 03 В 19/00, 12.04.85. (54) ЦИФРОВОР СИНТРВАТОР ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — повышение максимальной выходной частбты. Синтезатор частот содержит генератор 1 тактовых импульсов, дискретный фаэовращатель (Ц В) 3, накапливающие сумматоры (НС) 4 и 6, счетчик ?. Дпя достижения цели в синтезатор введены управляющий ключ 2 и дешифратор 5 нуле1

2 вого состояния. Управление частотой выходной последовательности производится с помощью кода Z вписываемого в НС 4, и кода Z> = (N ZP/

/(N — Z „), вписываемого a HC 6 с тактом выходной частоты. Целая часть отношения определяет коэффициент деления частоты f., счетчиком 7 дробная часть накапливается в HC 6 по модулю И. Р!аг перестройки определяется величиной К /N. Максимальное значение синтезируемой частоты f, = 1/ ecg, где — время срабатывания НС 6, "Нс 6

Для устранения ошибки, вызванной конечной точностью вычисления Z и l,, ° I производится обнуление НС 6 сигналом дешифратора 5. Л@В 3 путем задержки импульсов генератора 1 на величину, пропорциональную текущему значению кода Н0 6, компенсирует фазовый сдвиг импульсов генератора 1. 1 s.ï.ô-лы, 4 ил, 3, 15981

Изобретение относится к радиотехнике и может быть, использовано для синтеза частот в приемопередающих устройствах и в измерительной технике.

Цель изобретения — расширение диапазона выходных частот.

Иа фиг. 1 приведена структурная электрическая схема цифрового синте. затора частдт; на фиг. 2 — схема первого накапливающего сумматора и счетчика.с предварительной установкой; на фиг. 3 — схема дискретного фазовращателя; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие работу !5 цифрового синтезатора частот, Цифровой синтезатор частот (фиг. 1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, управляемый ключ 2, дискретный фазовращатель (ДФВ) 3,,второй накапливающий сумматор (ИС) 4, дешифратор 5, первый накапливающий сумматор (НС) 6 и счетчик 7 с предва- рительной установкой. Дискретный фазовращатель 3 содержит первую, вто- 25 рую, ...; и-ю ячейки 31, 3, ..., 3, Каждая из ячеек 31, 32, " ., 3 и содержит линию 8 задержки с отводами, мультиплексор 9, элемент 10 задержки и регистр 11 памяти, и-а ячейка Зр

Зп также содержит дополнительный регистр 12 памяти. Первый накапливающий сумматор 6 (фиг, 2) содержит сумматор 13, регистр 14 памяти и элемент И 15, счетчик 7 с предварительной записью (фиг. 2) содержит вьтчитающий счетчик 16, дешифратор 17 нулевого состояния и элемент И-kIF. 18.

Синтезатор работает следующим образом. 40

Частота синтезируемого сигнала формируется как разность между частотой генератора 1 и частотой переполнения второго НС 4, в который с частотой f. вписывается число 7.У 45

Р7 где N — емкость второго НС 4;

f. — частота генератора 1.

Для формирования частоты f.J!, текущий код, накапливаемый в первом

НС 6 при суммировании числа 7. у с периодом Т рх, используется для управления временным положением (фазой) импульсов генератора 1 с помощью ДФЯ 3. При этом период синтезируемой последовательности пропорФ ционален 7.y

Тт где - - =

Д t, дискрет задержки сигнала генератора 1, определяющий точность комплексации

hasoaoro сдвига ДФВ 3. Сле-. довательно

N (2)

У

Приравняв выражения (1) и (2), находят значение числа 7.„, удовлетворяющее уравнение (1), т,е. условию линейной зависимости частоты синтезируемого сигнала от управляющего коva Zy

У (3)

N-7. У

Таким образом, для обеспечения линейного изменения частоты в соответствии с выражением (1) в первый

ИС 6 необходимо вписывать число Z определяемое (3). Как следует из выражения (3) при 7. У -. !1, 7., )) N.Для реализации этого условия в отношении

Z /N выделяются целая и дробная части. Текущий код управления ДФВ 3 формируется посредством нписывания н первый НС 6 числа 7. /N с частотой Г ц„ .

Целая часть отношения определяет коэффициент деления частоты f и импульсом. f „,„вписывается н счетчик 7, минуя регистр 14 памяти (фиг. 2) . Дробная часть накапливается в регистр 14 памяти и, следовательно, в первом

ИС 6 по модулю N, !!!аг перестройки по частоте определяется величиной f. /N. Максимальное значение синтезируемой частоты равно

Е. = —, где Сц время срабаты"нсс вания первого НС 6, Число дискретов по фазе, которым представляется период Т может быть меньше N. В этом случае для управления фазой используются разряды первого НС 6, н которых накапливается дробная часть отношения

Z /N. Емкость этих разрядов должна

У соответствовать числу дискретов по фазе, которым представляется период

Поскольку точность определения Z > и отношения Z „/N конечна, при вычислении текущег,. значения кода накапливается ошибка, то может привести к отклонению сннтеэнруемой частоты от

5 15 расчетного значения (1). Для устранения ошибки. производится обнуление первого НС 6 сигналом дешифратора 5 второго НС 4, поскольку при вписывании числа Z > в второй НС 4 целое без остатка число его переполнений равно целому числу периодов синтезируемого сигнала, что следует из урав. нений

TSclx (N Z у) = ИТ

Т»

98106 ., 6

10

50 где Т вЂ” период последовательности

У являющийся переполнением второго HC 4.

ДФВ 3 путем задержки импчльсов генератора 1 на величину. пропорциональную текущему значению кода.в первом НС б, изменяет фазу импульсов генератора 1. Последовательно соединенные первая, вторая. .., п-я ячейки 3, 3, ..., 3 „ЛФВ 3 образуют и-шкал с последовательным увеличением дискрета задержки, С этой целью каждая линия 8 задержки в первой, второй, ..., n-й ячейках 3,, 3

3 Я@В 3 имеет различную величину и номинала задержки. 11lar перестройки фазы выходного сигнала определяется дискретом задержки линии 8 задержки первой ячейки Зу . Если суммарная

1 величина задержки линии 8 задержки первой ячейки 3, равна (К вЂ” 1)dt, то дискрет задержки линии 8 задержки второй ячейки З равен dt = К at ча суммарная величина ее задержки равна (К вЂ” 1)dt Лискрет задержки линии 8 задержки в третьей ячейке 3 раве Д С 3 = K

Таким образом, дискрет задержки линии 8 задержки в и-й ячейке 3п равеннtyl = Kyl l8tyl I= ... = К К

K>, ll t„, а суммарная величина ее задержки равна (K — 1)dtyl. При этом Тт = КADt и = Ky f Kent yl-» =

= K K K >... K dt, при К „ = К где К вЂ” целое число (К 3 2)

Т,= К„dt

Следовательно, D t = Т /К„.

Таким образом, с помощью линий

8 задержки производится формирование многофазных импульсных последовательностей с временной расстановкой импульсов в каждой из них, равной величине дискрета задержки соответствующей линии.

ИульМплексоры 9 с первой, по и-ф ячейки 3,, 3 ; ..., 3 в соответствии со значейием управляющего кода, формируемого в первом Н0 6, коммутируют отводы соответствующих линий 8 задержки на свои выходы.

В и-й ячейке 3п содержатся регистр 11 памяти и дополнительный регистр 12 памяти, необходимость в наличии двух регистров и последовательной перезаписи кодов возникает при максимальной частоте синтезируемого сигнала в том случае, когда задержка импульсов s ячейках 1ФВ 3 .(с учетом задержки в мультиплексорах 9} превышает период следования импульсов генератора 1. В этом случае к моменту появления импульса на выходе линии 8 задержки в и-й ячейке 3п состояние первого НС 6 изменяется, Лля запоминания предыдущего значения управляющего кода и предназначается дополнительный регистр 12 памяти.

)Чдя обеспечения необходимых временных соотношений между выходными импульсами линии 8 задержки и моментами записи нового значения управляющего кода в регистр 11 памяти используются элемент 10 задержки. Номиналы задержек элементов 10 задержки определяются из условия Тт -. > з ", ° где i = 1, n; X . - задержка импульсов в цепи элемент 10 задержки — регистр памяти 11; 2„- длительность импульсов генератора 1.

При К, = К = ... К = 2 ячейка

ДФВ 3 вырождается в ячейку, изображенную на фиг. 3, Если величину задержки линии 8 задержки принять за условную двоичную единицу, то каждая линия, 8 задержки,. расположенная с первой, которой, ..., по и-ю ячейки 3», 3., 3„ образует двоичное число, Линия 8 задержни, расположенная в первой ячейке 3, является младшим

1 разрядом двоичного числа и имеет минимальнiло з держку, равную d t Величина задержки линии 8 задержки в последующих ячейках удваивается по сравнению с предыдущей. При этом

8t Т /2", где п — число ячеек в

ДФВ 3, Суммарную задержку линий 8 можно определить выражением

1 1 1

2д = Т (---+ — + ... + —.)

2 и 2п-»

2-1 — Т

2н т

15981

Временные диаграммы (фиг, 4) показывают соотношения между величинами задержек линий 8. в ячейках 3„3 и

3 (для ДФВ 3, состоящего Hs трех ячеек). .На фиг. 4а приведена после5 довательность импульсов генератора

1, фиг. 4б, в, г показывают соотношения между величинами задержек линий

8 задержки.

1О

Управленйе частотой выходной последовательности производится с помощью кода Z> соответствующего числу, вписьтваемому в второй НС 4 с тактом Т,.и кода Е, соответствующе- 15 го числу, вписываемому в первый НС 6 с тактом Tgg()(и определяемому по формуле (3), С разрядов первого HC 6 управляющий .код заносится в регистры 11 памяти импульсами с выходов линий 8 задержки. В соответствии со значением управляющего кода производится коммутация отводов линий 8 задержки на выходы мультиплексоров 9, что при.водит к задержке выходных импульсов 25 относительно входных. Шаг временной коррекции равен дискрету задержки 8 линии (d t, ) . Емкость разрядов первого НС 6, с которых снимается управляющий код, равна отношению

Т /dt . При изменении управляющего т кода от значения 000...0 до значения

11 1. 1 задержка импульса изменяется от нуля до величи Т вЂ” d tl..

Емкость второго НС 4 равйа отноше35 .нию

N=T/dt

Число, соответствующее целой части отношения, хранимое в старших разрядах первого HC 6, импульсом генератора 1 заносится в счетчик 7, Дешифратор 17, подключенный к выходам вычитающего счетчика 16 (фиг. 2), настроен на нулевую комбинацию. Поэтому, если это число отличается от нуля, ключ 2 закрывается, а ключ, образованный элементом И-НЕ 18, открывается. Импульсы с выхода генератора 1,подаются на вход вычитания вычитающего счетика 16. Число импульсов, 50 прошедших на вход вычитающего счетчика 16 до его обнуления, равно значению управляющего кода, предварительно записанного в вычитающий счетчик 16.

R течение этого промежутка време55 .ни ключ 2 закрыт. При обнулении вы. читающего счетчика 16 сигналом с выхода дешифратора 17 открывается ключ

2 и закрывается ключ 18, Следующий им06 8 пульс генератора 1 через ключ 2 и ДФВ

3 поступает на выход цифрового синтезатора частот, Этим же импульсом снова производится предварительная установка счетчика 7. Таким образом, код старших разрядов первого НС 6 опреде-.. ляет целое число Т> в синтезируемой последовательности. Дробная часть Т, в периоде синтезируемой последователь-. ности определяется кодом младших. разрядов первого HC 6 и формируется с помощью ДФВ 3, С помощью второго НС 4 производится сброс накопленного значения ошибки, обусловленного конечной точностью вычисления Z y, Значение кода 7.„ и отношения Е /N округляются в сторону меньшей величины, поэтому частота синтезируемого сигнала выше расчетного значения на величину, пропорциональную разности между точным и приближенным значениями управляющего кода. Лля коррекции частоты сигналом дешифратора 5 второго HC 4 закрывается вход счетчика 7, импульсом генератора 1 через элемент И 15 производится сброс содержимого регистра 14 памяти первого НС 6. В результате этого один из периодов,синтезируемого сигнала увеличивается на величину накопленного значения ошибки и средняя частота синтезируемого сигнала сохраняет расчетное значение, Предлагаемый, цифровой синтезатор частот позволяет расширить диапазон синтезируемых частот.. Амплитуда фазовых флюктуаций опререляется величиной дискрета задержки c1t, . Fe максимальное значение при максимальной синтезируемой частоте не превышает величины 27 /К„, при уменьшении частоты амплитура тЪлюктуаций пропорционально умень ае ся

Пример. Пусть емкость второго НС 4 N = К „ = 100, а значение управляющего кора Е у изменяется от нуля до 99. Тогда в соответствии с выражением (3) значение управляющего кода изменяется от, нуля до 9чОО. Максимальная частота синтезируемого сигнала равна частоте тактового генератора Г„ при нулевом значении управляющего кора. Минимальная частота

= О,О1f при z. > = 9900, шаг Вых 0»01 °

Следовательно, емкость первого НС

6 должна быть не менее 9900, Емкость младших разрядов первого НГ 6, код

9 159 в которых накапливается с частотой синтезируемого сигнала и управляет

ДФВ 3, равна 100, Следовательно, при минимальном значении частоты выходного сигнала на управляющие входы

ДФВ 3 подается нулевой код, а в счетчик 7 заносится число 99. Это ведет к тому, что в течение 99 Т вход

ДФВ 3 закрыт, а на выход цифрового синтезатора частот поступает один импульс из .ста импульсов тактового генератора.

Формула изобретения

1. Цифровой синтезатор частот, содержащий генератор тактовых импульсов, дискретный фазовращатель, управляющие выходы которого соединены с выходами первого накапливающего сумматора, а также второй накапливающий сумматор и счетчик с предварительной установкой, при этом информационные входы первого и второго накапливающих сумматоров являются управляющими входами цифрового синтезатора частот, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что с целью расширения диапазона выходных частот, введены управляемый ключ и дешифратор, вход которого соединен с выходом второго накапливающего сумматора, тактовый вход которого соединен с сигнальным входом управляемого ключа, с входом вычитания-счетчика с предварительной установкой, с входом синхронизации первого накапливающего сумматора и выходом генератора тактовых импульсов, выход дешифратора соединен с входом сброса первого накапливающего сумматора и входом разрешения счета счетчика с предварительной установкой, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа, выход которого соединен.с входом диса106

l0 кретного фазовращателя, тактовым входом первого накапливающего сумматора и входом предварительной уста5 . новки счетчика с предварительной ус- тановкой, информационные вхопы которого соединены с соответствующими выходами старших разрядов первого накапливающего сумматора, 2. Синтезатор по п. t, о т л ич а ю шийся тем, что дискретный фазовращатель состоит из последовательно соединенных и ячеек, причем каждая ячейка содержит линию задержки с отводами, элемент задержки, мультиплексор и регистр памяти, при этом вход, выход и отводы линии задержки с отводами соединены с соот- ветствующими информационными входами

20 мультиплексора, выход линии задержки с отводами соединен с входом элемента задержки, выход мультиплексора и вход линии задержки с отводами являются соответственно выходом и входом

25 соответствующей ячейки, при этом с первой по (n-1)-ю ячейки дискретного

Аазовращателя управляющие входы мультиплексора соединены с соответствующими выходами регистра памяти, вход

g{) синхронизации которого соединен с выходом элемента задержки, а в и-й ячейке управляющие входы мультиплексора соединены с соответствующими выходами регистра памяти через дополнительный регистр памяти, вход синхронизации которого соединен с выходом элемента задержки, а вход синхрони зации регистра памяти соединен с входом линии задержки с отводами, при этом вход первой ячейки и выход и-й ячейки являются соответственно входом и выходом дискретного фазовращателя, информационные входы регистров памяти во всех ячейках являются

4 соответствующими управляющими входа-. ми дискретного фазовращателя, 1598106

Фиг 2

Ото

vcr 8

Фиг 4

Составитель A. Иьппакин

Редактор А. Иотиль Техред M.Õîäàíè÷ Корректор ) . Пожо

Заказ 3068 Тираж 652 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101