Цифровой синтезатор частот

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопередающих и радиоприемных устройствах, а также в измерительной технике для синтеза сетки частот и сложных сигналов. Устройство содержит опорный генератор 1, накапливающий сумматор 2, блок памяти 3, сумматор кодов 4, два параллельных регистра 5, 9, два n-разрядных цифроаналоговых преобразователя (ЦАП) 6, 10, сумматор 7, фильтр нижних частот 8, блок инверторов 11, источник опорного напряжения 12. Улучшение спектральной частоты выходных сигналов происходит в результате преобразования кода разрядностью 2(п - 1) на выходе блока памяти 3 в аналоговый сигнал с помощью блока инверторов 1, сумматора кодов 4 и двух n-разрядных ЦАП 6, 10 с последующим суммированием сигналов с выходов n-разрядных ЦАП 6,10 на сумматоре 7, при этом напряжения на первом и втором выходе источника опорного напряжения соответственно EI и Еа выбраны из 2 п - 1 соотношения EI -. Ј2 . 1 ил. 2п-1 1 w Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 03 B 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4865270/09 (22) 09.07.90 (46) 30.05.92, Бюл. М 20 (71) Научно-производственное объединение им. Коминтерна (72) И. Н. Гуревич и Ю. А, Никитин (53) 621.373.42(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1497708, кл. H 03 С 3/08, 13,04.87. (54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопередающих и радиоприемных устройствах, а также в измерительной технике для синтеза сетки частот и сложных сигналов. Устройство содержит опорный генератор 1, накапливающий сумматор 2, блок памяти 3, сумматор кодов 4, два параллельных регист,, Ы „„1737698 А1 ра 5, 9, два и-разрядных цифроаналоговых преобразователя (ЦАП) 6, 10, сумматор 7, фильтр нижних частот 8, блок инверторов

11, источник опорного напряжения 12. Улучшение спектральной частоты выходных сигналов происходит в результате преобразования кода разрядностью 2(п — 1) на выходе блока памяти 3 в аналоговый сигнал с помощью блока инверторов 1, сумматора кодов 4 и двух п-разрядных ЦАП 6, 10 с последующим суммированием сигналов с выходов п-разрядных ЦАП 6, 10 на сумматоре 7, при этом напряжения на первом и втором выходе источника опорного напряжения соответственно Е1 и Ez выбраны из

2 и — 1 соотношения Е1= „Е2. 1 ил.

2 и 1 — 1

1737698

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в радиопередающих, радиоприемных устройствах, а также в измерительной технике для синтеза сетки частот и сложных сигналов, Целью изобретения является улучшение спектральной частоты выходного сигнала.

2 л — 1

Е2.

Е" -=

2п — 1

Устройство работает следующим образом.

Последовательность импульсов с частотой fo поступает с выхода опорного генератора 1 на тактовый вход HC 2, имеющего емкость M =- 2 . Каждый тактовый импульс

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого цифрового синтезатора частот, Цифровой синтезатор частот содержит со=диненные последовательно опорный генератор 1, í-капливающий сумматор 2, блок 3 памяти, сумматор 4 кодов, параллельный регистр 5, и-разрядный цифроаналоговый преобразователь 6(ЦАП), сумматор .7, фильтр 8 нижних частот, соединенные последовательно параллельный регистр 9 и и-разрядный ЦАП 10, а также блок 11 инвертОрОв и источник 12 опорного напряжения.

Блок 3 памяти поразрядно соединен выходами сигналов группы выходов из (и — 1) младших разрядов с соответствующими информационными входами параллельного регистра 9 и блока 11 инверторов, выходы которого поразрядно соединены с соответствующими входами второй группы входов сумматора 4 кодсв. Источник 12 опорного напряже":èÿ подклю ен соответственно к опорным входам ЦАП 6 и 10, сумматор 7 соответсгвенно соединен вторым входом с выходом и-разрядного ЦАП 10.

Параллельные регистры 5 и 9 подсоединены тактовыми входами к выходу опорного генератора 1.

Вход переноса сумматора 4 кодов является входом сигнала логической единицы, Вход старшего разряда и-разрядного

ЦАП 10 является входом сигнала логического нуля.

Информационный вход накапливающего сумматора 2 является входом кодового сигнала управления выходной частотой, Выход фильтра 8 нижних частот является выходом синтезатора частот.

Напряжения на первом и втором выхо„;ах Е1 и Е2 источника 12 опорного напряжения связаны зависимостью увеличивает выходной код НС2 на величину

1вых, равную коду требуемой выходной частоты. Таким образом на вход блока 3 памяти поступает непрерывно изменяющийся теку5 щий код

CI = Co+ i felix — () M

Co + i вых

10 где Со — начальное состояние НС 2; (.) — оператор выделения целой части числа.

В блоке 3 памяти содержатся коды Al мгновенных значений гармонического коле15 бания, соответствующих значениям фаз

2л

p „ i (i = 0, 1, 2 ... M — 1).

Разрядность каждого слова равна 2п — 2.

Остальные узлы устройства (параллельные регистрам 5 и 9, и-разрядные ЦАП 6 и

10, источник 12 опорного напряжения, блок

25 11 инверторов, сумматор 4 кодов, сумматор

7 и фильтр 8 нижних частот) выполняют функции быстродействующего многоразрядного ЦАП, преобразующего коды

30 Al = 2" AICT — А мл, с выхода блока 3 памяти в гармонический сигнал следующим образом. На два одинаковых и-разрядных ЦАП 6 и 10 от ис35 точника 12 подаются опорные напряжения

n — 1

Е, 011 Е.

2" — 1

На ЦАП 10 подаются младшие n — 1 разряды кода А мл, на ЦАП 6 — код разности между старшими и младшими разрядами

AicT — А мл.

Указанные коды организуются следующим образом. Код, содержащий и — 1 разряд, инвертируется в блоке 11 инверторов и поступает на первую группу входов (и — 1)разрядного сумматора 4 кодов, На вторую группу входов сумматора 4 поступает код

А, также содержащий n — 1 разряд, На вход переноса сумматора постоянно подана

"1". B результате на входе сумматора 4 кодов образуется и-разрядный код {его старший разряд — выход переноса сумматора 4

КОДО В)

AIcT+ А!мл + 1 = 2 + (AICT — А!мл}, и-1

1737698

-п, Е A iMn

2 2 " — 1

На кодовые входы и-разрядного-ЦАП 6 поступает код Bj11 = 2" +(А ст — Aidan) На выходе ЦАП 6 из опорного напряжения U>> образуется напряжение (или ток), пропорциональное коду В и

011 = 2 " 011В <1j = — (1 — 2 (" ) А ст—

2-(и-1) А

Выходные напряжения ЦАП 6 и 10 складываются в сумматоре 7, на выходе которого образуется напряжение

Е (А|ст А;мт А ми

0, =0 +О =-1+ + сыч,1 5 1 2 2п- п-|, 2п-1

2 п — 1 где Л=AiMn

2п — 1

A гмл

Aidan

2п1 — 1

Так как Аг» 2" — 1, то А<1, Таким образом, по каждому коду фазы

C> = p, образованному на выходе НС 2, из ! блока 3 памяти извлекается (2п — 2)- разрядный код Ai мгновенного значения гармонического сигнала, который преобразуется в аналоговый сигнал на выходе сумматора 7 с ошибкой, не превышающей единицы младшего разряда. Фильтр 8 нижних частот подавляет высокочастотные составляющие и на его выходе синтезируется квазигармонипоступающий на информационные входы параллельного регистра 5. Одновременно на информационные входы параллельного регистра 9 поступает (rj — 1).разрядный код AiMn. Эти коды изменяются каждый такт опорной частоты и по каждому импульсу, опорного генератора 1 переписываются на входы регистров 9 и 5.

Таким образом, на кодовые входы иразрядного ЦАП 10 поступает код B5j, составленный из (n — 1)-разрядного кода Аг» и "0" в старшем и-м разряде, На выходе ЦАП

10 из опорного напряжения U5 образуется напряжение (или ток), пропорциональное коду B5j (дБ) Оша = 20!я где А;мак, — число квантований амплитуды

10 синтезируемого колебания.

55

30 ческое колебание требуемой частоты. Спектральную частоту этого колебания принято характеризовать шумом квантования мгновенных значений, уровень которого определяется формулой

В предлагаемом устройстве при использовании и-разрядного ЦАП достигнута величина AIMBKc = 2, т. е. спектральная г -г чистота выходного колебания улучшена на

20 lg 2" дБ. Например, при использовании высокочастотного восьмиразрядного ЦАП типа 1118ПА1 выигрыш составляет 36 дБ.

Формула изобретения

Цифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные опорный генератор и накапливающий сумматор, блок инверторов, сумматор кодов, первый и-разрядный цифроаналоговый преобразователь, второй и-разрядный цифроаналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, отличающийся тем, что, с целью повышения спектральной чистоты выходных сигналов, введены блок памяти, первый параллельный регистр, источник опорного напряжения, первый и второй выходы которого соединены с опорными входами соответственно первого и второго и разрядных цифроаналоговых преобразователей, сумматор, выход которого соединен с входом фильтра частот, а между и-разрядным выходом сумматора кодов и входом кодового сигнала управления второго и-разрядного цифроаналогового преобразователя введен второй параллельный регистр, при этом выходы первого и второго и-разрядных цифроаналоговых преобразователей подсоединены соответственно к первому и второму входу сумматора, а выход накапливающего сумматора подсоединен к входу блока памяти, выходы сигналов группы выходов из (и — 1) старших разрядов которого поразрядно соединены с соответствующими входами первой группы входов сумматора кодов, вход переноса которого является его входом сигнала логической единицы, выходы сигналов группы выходов из (и — 1) младших разрядов блока памяти поразрядно соединены с соответствующими информационными входами первого параллельного регистра и блока инверторов, выходы которого поразрядно соедине. ны с соответствующими входами второй группы входов сумматора кодов, при этом

1737698

15

25

40

50

Составитель И, Гуревич

Редактор О. Спесивых Техред M,Моргентал Корректор О. Кундрик

Заказ 1905 Тираж 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

"5Х выход первого параллельного регистра соединен с входом кодового сигнала управления первого и-разрядного цифроаналогового преобразователя, вход старшего разряда которого является его 5 входом сигнала логического нуля, а тактовые входы первого и второго параллельных регистров подсоединены к выходу опорного генератора, информационный вход накапливающего сумматора является входом кодового сигнала управления выходной частотой цифрового синтезатора частот, а напряжение на первом и втором выходе источника опорного напряжения соответственно Е и Е2 выбраны из соотношения

2п 1

E1 = — E2

2п 1 — 1