Синтезатор частот

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - упрощение устройства. Синтезатор частот содержит основной накапливающий сумматор (НС) 1, фазовый детектор 2, фильтр 3 нижних частот, управляемый генератор 4, K дополнительных НС 5, 6, 7, комбинационный сумматор 8, преобразователь кода 9, мультиплексор 10, M элементов тактовой задержки 11...17, K блоков задержки 18-20 по циклам, элементы задержки 21...26. Основной НС 1 тактируется импульсами δ<SB POS="POST">о</SB>(T) с опорной частотой F<SB POS="POST">о</SB>, содержимое основного НС 1 увеличивается с каждым тактом на величину A. Импульсы P<SB POS="POST">о</SB>(T) переполнения основного НС 1 следует с частотой F<SB POS="POST">е</SB>ъAF<SB POS="POST">о</SB>/B, где B-емкость основного НС 1, эти импульсы поступают на вход фазового детектора 2 в петле фазовой автоподстройки. Импульсы переполнения дополнительных НС 5, 6, 7 поступают через блоки задержки 18...20 на входы комбинационного сумматора 8, который образует суммарную последовательность, которая с помощью преобразователя кода 9 преобразуется в позиционный код, управляющий мультиплексором 10, который совместно с элементами тактовой задержки 11...17 выполняет роль фазового манипулятора. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 7. 7/)8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

; (21) 4350610/24-09 .(22) 02 ° 12. 87 (46) 30, 11,90, Вил. Р 44 (75) В.И. Козлов, В.И,Никифоров, А, В, Паленков и А. А. Ряполов (53) 621.373.42 (088,8) (56) Патент СНА 11 4609881, кл.331-1А, 02.09.86.

Авторское свидетельство СССР

У 1431034, кл. H 03 L 7/18, 16.02.87.

„„SU,, 1610599 А 1

2 (54) СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — упрощение устройства. Синтезатор частот содержит основной накапливакщий сумматор (НС)1, фазовый детектор 2, фильтр 3 нижних частот, управляемый генера-. тор 4, К дополнительных НС 5, 6, 7, комбинационный сумматор 8, преобразователь кода 9, мультиплексор 10, )610599

m элементов тактовой задержки 11-17, К бло ко в э аде рж ки 18-20 по цикл ам, элементы задержки 21-26. Основной НС

1 тактируется импульсами f (t) с опор- 5

О ной частотой f содержимое основного НС l увеличивается с каждым тактом на величину а. Импульсы Р (t) пере-полнения основного НС 1 следуют с частотой f

Ного НС 1» эти импульсы поступают на вход фазового детектора 2 в петле фаИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в прямопередающей: . и измерительной аппаратуре е.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На фиг.l изображена электрическая структурная схема синтезатора частот; на фиг,2 — временные диаграммы работы устройства при двух дополнительных накапливакцих сумматорах; на фиг. 3— характер помехи при двух дополнительных накапливающих сумматорах.

Синтезатор частот содержит накапливакщий сумматор (НС) 1, фазовый детектор 2, фильтр 3 нижних частот, управляемый генератор 4, первый, второй и третий дополнительные HC 5-7, ком.бинационный сумматор 8, преобразова". тель 9 кода, мультиплексор 10, m эле- . ментов тактовой задержки l! - 17, ч блоков задержки 18 - 20 по циклам, х элементов задержки 21 - 26, Синтезатор частот работает следующим образом.

Число а, задающее выходную часто ту f поступает на первый кодовый вход НС1, емкость которого равна чис- 45 лу Ъ, присутствующему на втором кодовом входе НС1. НСI тактируется импульсами Sp(t) с опорной частотой f> и формирует на кодовом выходе ступенчатую пилообразную функцию à (t), воэ" растающую на каждом такте на величи ну а. Импульсы р (t) переполнения НСI о следуют с частотой, в среднем равной

f =af /Ь. В декадных синтезаторах частот, в которых шаг сетки частот равен Ьf=f o/Ü =10, где r " целое пог 55 лсжительное или отрицательное число, ча.стота Ео и число b обычно выбираются постоянными и кратными десяти. зо вой автоподстройкн. Импульсы переполнения дополнительных НС 5, 6, 7 поступают через. блоки задержки 18-20 на входы комбинационного сумматора 8, который образует суммарную последовательность, которая с помощью преобразователя кода 9 преобразуется в позиционный код, управляющий мультиплексором 10, который совместно с элемен-, тами тактовой задержки 11-17 выполняет роль фазового манипулятора.3 ил, Через m элементов тактовой задержки 11 — 17 и мультиплексор 10, один из ключей которого обязательно замкнут, импульсы переполнения поступают на фазовый детектор 2 и являются опорными для системы фазовой автоподстройки частоты, содержащей, кроме того, фильтр 3 и управляемый генера тор 4, Петля фазовой автоподстройки предназначена для фильтрации помех дробности, содержащихся в сигнале переполнения р (t) НС I .

Переменный код a(t), образунщийся на выходе НСI, поступает на первый кодовый вход первого дополнительного

НС 5, входящего в цепь последовательно включенных дополнительных накапливающих сумматоров 5 — 7, тактируемых импульсами р (t), задержанными с помощью первых k из m элементов тактовой задержки l! - 13 на время i Т тактов, где i — порядковый номер первого, второго или третьего дополнительных

НС 5 - 7 или, что то же самое, порядковый номер элемента тактовой задержки 11 - 13, Т = 1/f - длительность такта.

При переполнении HCI импульсом

Р (t-Т) в первом дополнительном НС5. о записывается остаток в функции a(t), и затем с каждым циклом заполнения основного НСI в первом дополнительном

НС 5 накапливаются остатки в виде, функции g (), Емкости первого, второго и третьего дополнительных НС 5-7 одинаковы и: равны числу а, которое поступает на вторые входы этих сумматоров, благодаря чему емкость первого, второго и третьего дополнительных

НС 5 - 7 изменяется при перестройке частоты, т. е. при изменении числа а.

5 16 105

Каждый последующий (второй и третий) дополнительный НС 6 и ? накапливает остатки предшествующего, так как вы-. ходной код М< (t) i-го дополнительного

НС является входным кодом для (i+1)5 го НС. Всего на фиг, 1 показано k=3 дополнительных НС 5 - 7, но при необходимости их количество может быть увеличено. 1О

Импульсы переполнения P («) допол< нительных НС 5 - 7 поступают в соответствукцие k блоков задержки 18 — 20, элементы которых тактируются импульсами Р (t). Каждый i-тый блок задержки 18 — 20 содержит 1. элементов задержки 21 - 26 и служит для получения серии S,(t) чисел, являющихся коэффициентамй в треугольнике Паскаля для (i-1)-й степени разности двух величин. 20

Н а выходе пер во го блока 1 8 з адержки, состоящего из единственного элемента задержки 21, импульс переполнения Р,,«) первого дополнительного

l p

НС5 появляется на следующем цикле 25 после переполнения HCl, в данном случае серия S (t) представляет собой указанные импульсы переполнения, весовое значение которых в комбинационном сумматоре 8 составляет +l. Второй 30 блок 19 задержки, подключенный к выходу второго дополнительного НС6, содержит два элемента задержки 22 и 23, Импульс переполнения F<(t), снимаемый с выхода элемента задержки 22, имеет весовое значение +1, а вес этого им.пульса, задержанного еще на один цикл в элементе з адержки 2 3 р авен -1, Трет тий блок 20 задержки, состоящий из элементов задержки 24 — 26, формирует серию S (t), пр ед ст авлякщую собой последовательность чисел +.1, - 2 и

+1, следующих друг за другом через интервалы времени, равные длительнос- . ти Т ц цикла заполнения НС1.

Комбинационный сумматор 8 образует суммарную последовательность S(t),êîторая с помощью преобразователя 9 кода трансформируется в позиционный код, . управляющий мультиплексором 1Оь Каждой комбинации чисел, получаемой в комбинационном сумматоре 8, соответст1 вует логический уровень в одном из разрядов 7-разрядной шины управления мультиплексором 10, отличный от логических уровней в других разрядах, Под действием указанного логического уровня замыкается. соответствующий ключ мультиплексора 10, и на выход послед99 6 него передается импульс переполнения

НС1, задержанный элементами тактовои - задержки 11 — 17 на соответствующее количество тактов Т. Если, например, значение суммы S(t) на одном из циклов заполнения НС1 равно +3, залыкает ся крайний слева ключ мультиплексора

10 и на выход мультиплексора 10 попа" дает импульс Р (t-Т), а если Б(«) +! „то заикается третий слева ключ мультиплексора 10 (на фиг. l он замкнут) и на выход проходит импульс

Р, (t-ЗТ) . Мультиплексор 10, таким образом, совместно с элементами задержки 11 — 17 выполняет роль фазового манипулятора. Фаза импульсов, коммутируелых ключами мультиплексора 10 равностоящим (с точностью до одного ключа) от крайних ключей мультиплексора 10, принимается за нулевую, и тогда сдвиг по времени импульса g(t) на выходе мультиплексора 10, выраженный в количестве тактов Т, равен числу S (t) на выходе комбинационного сум" матора 8. Ключи мультиплексора 10 и элементы тактовой задержки 11 - 17, расположенные слева от нулевого ключа, создают опережение по фазе, а справа - запаздывание, F,сли количество дополнительных

НС 5 — 7 уменьшить до двух (третий дополнительный НС7 исключается), количество комбинаций S(t) сумм серий

S !,(t) и SZ(t) уменьшается до четырех, а именно S(t) может принимать значения +2, +1, 0 и -1. Поэтому надобность в элементах тактовой задержки

15 — 17 и соответствующих ключах муль типлексора 10 отпацает, Нет необходимости и в элементах задержки 24 - 26, 1

"Нулевым" становится ключ, коммутирую. щий импульсы Р (t-3T), Количество разрядов управляющей шины мультиплексора уме ныл ае т ся до четыр ех.

Рассмотренный. принцип модуляции сигнала Р (t) позволяет трансформировать спектр помехи дробности на выходе мультиплексор а ) 0 таким образом, что ее мощность значительно убывает на низких частотах и возрастает на вы" соких, Помеха в области высоких частот эффективно подавляется фильтром 3, и результирующее соотношение сигнал/

/пол1еха на выходе синтезатора частот увеличивается.

С помощью фиг.2 и 3 продемонстрирована работа синтезатора частот при

1610599 двух дополнительных НС 5,6, При этом выбрано a=12, b=71.

Через Т j обозначена длительность

j-ro цикла заполнения НС1, выражаемая количеством тактов опорной последовательности импульсов Is (t) с частотой

f =1/Т. Предполагается, что фазовый

» детектор 2 выполнен в виде импульснофазового детектора типа выборка - заl0 поминание. Импульсы g(t) являются ком" мутирующими, а импульсы с частотой

f = 1/Тс сигнала определяют начало очередного цикла коммутируемого пилообразногого напряжения. То гда величина помехи на выходе фазового детектора пропорциональна разности Д Т»>,= а Т»»вЂ”

- 1Тс, гдето . Т и jT — моменты пос" тупления импульсов соответственно опорной и сигнально»» последовательнос-0 тей на соответствующие входы фазового детектора 2.

Как видно из диаграммы, приведен". ной на фиг.3, с увеличением количества дополнительных НС 5 - 7 процесс

ДТ»», становится более динамичным, амплитуда его растет, Расчеты на ЭВМ показывают, что спектральные составляющие процесса вида фиг. 3 в низкочастотной области вплоть до 10 от 30 частоты f с»»гнала на несколько под рядков ниже соответствующих составляющих процесса в случае отсутствия дополнительнь»х НС 5 - 7. Поскольку высокочастотные составляющие эффективно З5 подавляются фильтром 3, выигрыш по соотношению сигнал/помеха оказывается значительным.

В качестве m элементов тактовой задержки 11 .- 17 и элементов задержки 40

21 - 26 можно использовать Д-триггеры, а в качестве комбинационного сумматора 8 - комбинационный сумматор, выпол" ненный на простейших двоичных сумма-" торах. 45

Формула изобретения

Синте з атор частот, содержащий со е- диненные в кольцо управляемый генера" тор, фазовый детектор и фильтр нижних 50

Я частот, накапливающий сумматор,,k последовательно соединенных дополнитель" ных накапливающих сумматоров, кодовый вход первого из которых подключен к кодовому выходу накапливающего сумма- 5 тора, комбинационный сумматор, k бло- . ко в задержки по циклам, вход первого, второго k-ro блоков задержки по циклам подключены соответственно к выходам переполнения первого, второго, 1с-го дополнительных накапливающих сум маторов, при этом первый, второй, k-й блоки задержки по циклам содержат соответственно один, два, k последовательно соединенных элементов задержки, выходы которых подключены к соответствующим входам комбинационно ro сумматора, первый и второй кодовые входы и тактовый вход накапливающего сумматора являются соответственно первым и вторым кодовыми входами и тактовым входом синтезатора частот, о т л ич ающий с я тем, что, сцелью упрощения синтезатора, между выхоцом комбинационного сумматора и вторым входом фазового детектора введены по-, следовательно соединенные преобразователь кода и мультиплексор, а также введены последовательно соединенные ш элементов тактовой задержки, тактовые входы которых объединены и подключены к тактовому входу накапливающего сумматора, тактовый вход каждого из элементов задержки в первом, втором, k-м блоках задержки по циклам подключен к выходу переполнения накапливающего сумматора, который также соединен с входом первого из ш элементов тактовой задержки, выход каждого из m элементов тактовой задержки подключен к соответствующему входу мультиплексора, при этом выходы первых k из m элементов тактовой задержки подключены к тактовому входу соответствующего дополнительного накапливающего сумматора, второй кодовый вход каждого из k дополнительных накапливающих сумматоров соединен с первым кодовым входом накапливание го сумматора, при этом количество суммируемых комбинаций комбинационного сумматора равно k кодовые комбинации на выходе первого, второго, 1.-го блоков задержки по циклам образуют коэффициенты соответственно первой, второй, 1 =й строк треугольника Паскаля, m

М» равно сумме модулей коэффициентов всех строк треугольника Паскаля, а ,k 2,.

1610599

Po(t) б«-7) ° а1(t) 5 б 10 Щ 9 Е Пàa) У П7 Я б 7

Р,(М (М7) а1(б) f0 (@ ff ДВ Ц 0 В К 10 Е

+1 41

"1 +1

+1 -1 if О if -1 1

8(д

T4j si

J7c

ДТа

0,5

О.. -7,ц

Редактор М.Цнткина

Заказ 3745 Тираж 656 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Р,(t) (ит) бй- rg

Р, Щ

$1(б)

Р, (Я

Я,(1)

9(t) 0 0 0 +1 0 И +1 0 0 iZ 0

6 0 5 7 5 б 1 б 4 7 $ д fl 11 14 И $541 48 Я $У М

$,УУ 11И 1 7$ Ц67 1УИ Цб А 11 17,$$ $$О $У,17 й(И

0 Ц00 Ц17 -47$0О -4О -4$0,И Дб7-1ZJ -ОЯ - И

Ф0в.t

Составитель Ю, Ковалев

Техред М. Ходанич Корректор Л. Патай