Цифровой синтезатор частот

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение числа одновременно формируемых сигналов при упрощении устройства. Цифровой интегратор частот содержит опорный генератор 1, блок 2 синхронизации, преобразователь 3 кодов, блок 4 оперативной памяти, мультиплексор 5, первый накапливающий сумматор б, второй накапливающий сумматор 7, цифроаналоговый преобразователь 8 и фильтр 9 нижних частот. Синтезируемый выходной сигнал представляет собой сумму гармонических функций. Коды синтезируемых частот поступают на входы мультиплексора 5, который поочередно подключает их к входу второго накапливающего сумматора 7, который совместно с блоком 4 форомирует коды, соответствующие текущей фазе синусоид. Данный код поступает на вход преобразователя 3, преобразующего его в код. соответствующий уровню синусоиды. Цифровой синтезатор частот способен формировать многочастотный сигнал с большим количеством спектральных составляющих без увеличения аппаратурных затрат. 3 ил. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (() ) (я)з Н 03 В 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4739000/09 (22) 21,09.89 (46) 30.09,91. Бюл, N. 36 (71) Марийский политехнический институт им. А.М.Горького (72) В.В.Шумаев (53) 621.373.42 (088,8) (56) Патент США

М 3671871, кл. 328-25, 20.06.72.

Авторское свидетельство СССР

М 1205249, кл. Н 03 В 19/00, 30.08.84. (54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к радиотехнике.

Цель изобретения — увеличение числа одновременно формируемых сигналов при упрощении устройства. Цифровой интегратор частот содержит опорный генератор 1, блок

2 синхронизации, преобразователь 3 кодов, блок 4 оперативной памяти, мультиплексор

5, первый накапливающий сумматор 6, второй накапливающий сумматор 7, цифроаналоговый преобразователь 8 и фильтр 9 нижних частот. Синтезируемый выходной сигнал представляет собой сумму гармонических функций. Коды синтезируемых частот поступают на входы мультиплексора 5, который поочередно подключает их к входу второго накапливающего сумматора 7, который совместно с блоком 4 форомирует коды, соответствующие текущей фазе синусоид.

Данный код поступает на вход преобразователя 3, преобразующего его в код. соответствующий уровню синусоиды. Цифровой синтезатор частот способен формировать многочастотный сигнал с большим количеством спектральных составляющих без увеличения аппаратурных затрат, 3 ил.

1681375

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемопередающих устройствах, в системах коротковолновой радиолокации.

Целью изобретения является увеличение числа одновременно формируемых сигналов при упрощении устройства.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема цифрового синтезатора частот; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы; на фиг. 3 — пример выполнения блока синхронизации.

Цифровой синтезатор частот содержит опорный генератор 1, блок 2 синхронизации, преобразователь 3 кодов, блок 4 оперативной памяти (БОП), мультиплексор 5, первый накапливающий сумматор 6, второй накапливающий сумматор 7, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8, фильтр.9 нижних частот.

На фиг. 2а представлен период опорного генератора 1; на фиг. 2б — деление периода опорного генератора 1 на "2", на фиг, 2в— деление периода дискретизации на N+1 временной интервал; на фиг, 2г — сигнал на входе "Запись-считывание" БОП 4; на фиг. 2д, е, ж — параллельный код, поступающий на адресные входы БОП 4 и мультиплексора 5; на фиго. 2з — (N+1)-е импульсы опорной последовательности, поступающие на тактируемый вход ЦАП 8; на фиг, 2и— импульсы опорной последовательности, поступающие на вход установки нуля первого накапливающего сумматора 6, на фиг. 2к— напряжение на выходе ЦАП 8, Цифровой синтезатор частот работает следующим образом.

Сигнал на выходе цифрового синтезатора частот U(t)„<>< должен представлять собой сумму гармонических функций, например синусоид, единичной амплитуды ()- =3 ()=-1"(" и)()

1= — 1 )=1 где j = 1, „., N — номер функции;

Fj, p — соответственно частота и начальная фаза J-й функции, Частоты FJ произвольны, не связаны какими-либо соотношениями и задаются на кодовых входах 1, 2, ..., и синтезируемых частот F1, ..., Ры.

Порядок формирования сигнала (1) в произвольном j-м шаге работы цифрового синтезатора частот следующий, Мультиплексор 5 переключается системой сигналов (фиг, 2 д, е, ж), поступающих с блока 2 синхронизации, и поочередно подключает коды 1, 2, „„N синтезируемых частот к входу второго накап;ливающего сумматора 7, и совместнос БОП 4, включенным информационными входами между сумматором и регистром, представляет собой N-канальный накапливающий сумматор,Последний заменяет N многоразрядных

5 накапливающих сумматоров (интегратор) и совместно с мультиплексором 5 выполняет их функции, что существенно упрощает синтезатор, Количество адресных входов БОП 4 определяется количеством одновременно

10 формируемых сигналов (N) и при современной элементной базе БОП 4 может быть большим (до 2 . Второй накапливающий

1З, сумматор 7 тактируется импульсами блока 2 синхронизации (фиг, 2в) и совместно с БОП

15 4 формирует коды, соответствующие текущей фазе синусоид согласно (1), pj (t ) = 2 л F) t + (р (2) 50

С поступлением первого параллельного кода с блока 2 синхронизации на адресные входы мультиплексора 5 и БОП 4 происходит подключение кода 1 первой частоты к информационному входу второго накапливающего сумматора 7, одновременно выбирается первая эона памяти БОП 4. Первую половину первого периода тактовой последовательности импульсов БОП 4 находится в режиме считывания.

Значение кода первой зоны памяти поступает на регистр второго накапливающего сумматора 7 и записывается импульсом

53 с блока 2 синхронизации (фиг. 2в).

Сумматор в составе второго накапливающего сумматора 7 производит сложение кода первой частоты с существующим кодом первой зоны памяти БОП 4. Во второй половине первого тактового интервала (фиг. 2г) происходит запись результата вычисления (первого накопленного значения ) в первую зону памяти БОП 4. С поступлением второго параллельного кода с блока 2 синхронизации (S1) по нарастающему фронту тактового импульса (фиг, 2а) на адресные входы мультиплексора 5 и БОП 4 происходит подключение кода второй частоты к информационному входу второго накапливающего сумматора 7 и одновременно выбирается вторая зона памяти БОП

4, Первую половину второго периода актовой последовательности импульсов БОП 4 находится в режиме считывания. Значение кода второй зоны памяти поступает на регистр второго накапливающего сумматора 7 и записывается импульсом 53 (фиг. 2в) с блока 2 синхронизации, Сумматор второго накапливающего сумматора 7 производит сложение кода второй частоты с существующим кодом второй

1681375 зоны памяти БОП 4, Во второй половине второго тактового интервала (фиг, 2г) происходит запись результата вычисления (нового накопленного значения) во вторую зону памяти БОП 4 и т.д. 5

Таким образом, происходит вычисление текущей фазы всех N синтеэируемых частот.

Коды текущей фазы заданных частот поступают на вход преобразователя 3, кото- 10 рый преобразует код, соответствующий фазе 1 (t ), в код, соответствующий уровню синусоиды sin (p (t ) )

Результат преобразования с учетом знака заносится импульсом S3 (фиг. 2в) с 15 блока 2 синхронизации в первый накапливающий сумматор 6, После опроса мультиплексором 5 поочередно всех 1, 2, ..., N кодов синтезируемых частот и занесения соответствующих N кодов синусоиды в пер- 20 вый накапливающий сумматор 6 в нем оказывается код выборки функции 0(1)вых согласно (1) до момента t = JTg, где Т = (N+1). кТ, g = О, 1, 2, ... (T — период последовательности тактовых импульсов), 25

Далее этот код пересылается в ЦАП 8 (S4), после чего первый накапливающий сумматор 6 сбрасывается в нулевое состояние (N+1)-м импульсом S5 (фиг. 2м) с блока

2 синхронизации в нулевое состояние. 30

Аналогично происходит следующий цикл формирования выборки функции

U(t)eex для очередного момента времени (g+1) Т . Сигнал на выходе ЦАП 8 представляет собой ступенчато-постоянную аппрок- 35 счимацию функции U(t)evx с периодом дискретизации Tg (фиг. 2к).

Фильтр 9 отделяет побочные компоненты спектра, связанные с дискретизацией.

Для возможности фильтрации необхо- 40 димо выбирать значения f(g) =- 1/Тц и FMaxc в соответствии с теоремой B.B.Êîòåëüíèêîва

Fg =— 2Рмакс, где fg, Емакс — частота дискретизации и наи- 45 большая частота из диапазона синтезируемых частот соответственно.

Основные процессы в устройстве пояснены на фиг. 2 временными диаграммами для семичастотного сигнала (N = 7). Период 50 дискретизации Tg содержит 4(N+1) периодов Т последовательности тактовых импульсов. Значение Т(фиг. 2а) выбрано из условия

Т > тзп+ сч > At6 55 где тап, тсч — время записи и считывания соответственно используемого ОЗУ 4;

Лtá — время задержки кода в накапливающий сумматор 6.

Импульсная последовательность периода Т (фиг. 2а) является исходной для блока

2 синхронизаци, который (фиг. 3) содержит два делителя на два 10, 11, счетчик 12 и схему И 13, Блок 2 синхронизации формирует группы сигналов Я1„...S5: S2 — импульсы записисчитывания БОП 4 (фиг, 2г); S3 — импульсы записи в регистры первого 6 и второго 7 накапливающих сумматоров (фиг, 2в); S4— импульсы записи в ЦАП 8 (фиг. 2з1 с периодом следования Tg; S5 — импульсы обнуления (фиг, 2и) первого накапливающего сумматора 7 с периодом следования Т; S1— многоразрядный (loggN) параллельный двоичный код (фиг, 2д, е, ж), поступающий на адресные входы мультиплексора 5 и БОП 4, причем для мультиплексора 5 последний параллельный двоичный код, соответствующий всем нулям на адресных входах, соответствует нерабочему состоянию.

Из фиг. 2 видно, что оно совпадает с восьмым интервалом (для N =-7), в котором результат пересылается иэ первого накапливающего сумматора 6 в ЦАП 8.

Его выходной сигнал (фиг. 2д) в процессе работы синтезатора проходит через фильтр Q нижних частот и фильтрует многочастотный аналоговый сигнал (1).

Таким образом, в цифровом синтезаторе частот существенно уменьшаются аппаратные затраты с одновременным повышением надежности работы и существенными упрощениями конструкции прибора, Цифровой синтезатор частот способен формировать многочастотный сигнал с большим количеством спектральных составляющих. Причем любое сколь угодно большое увеличение количества формируемых спектральных составляющих в выходном сигнале не увеличивает аппаратные затраты.

В цифровом синтезаторе частот можно менять частоту отдельных составляющих посредством изменения управляющих кодов независимо друг от друга и по любому закону. B частности, можно формировать полигармонический ЛЧМ-сигнал, используемый в системах, применяющих сложные сигналы.

Формула изобретения

Цифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные опорный генератор и блок синхронизации, последовательно соединенные преобразователь кодов, первый накапливающий сумматор, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, мультиплексор, адресный вход которого подключен к кодово1681375

ГЗ

52 г д

S2

Составитель Ю.Ковалев

Редактор А, Маковская Техред М.Моргентал Корректор M. Кучерявая

Заказ 3316 Тираж 424 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 му выходу блока синхронизации, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с установочным входом первого накапливающего сумматора, входом записи первого накапливающего сумматора и входом записи цифроаналогового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью увеличения числа одновременно формируемых сигналов при упрощении синтезатора, введены последовательно соединенные второй накапливающий сумматор и блок оперативной памяти, адресный входи входуправления которого соответственно подключены к кодовому и к четвертому выходам блока синхронизации, первый информационный вход второго накапливающего сумматора и вход преобразователя

5 кодов подключены к выходу блока оперативной памяти, второй информационный вход и вход записи второго накапливаю- щего сумматора соединены соответственно с выходом мультиплексора и с вторым

10 выходом блока синхронизации, à N информационных входов мультиплексора являются кодовыми входами цифрового синтезатора частот,