Цифровой вычислительный синтезатор с быстрой перестройкой частоты

Авторы патента:

H03L7/18 - с использованием делителя частоты или счетчика в цепи (H03L 7/20,H03L 7/22 имеют преимущество)

H03B19 - Генерирование электрических колебаний путем нерегенеративного умножения и/или деления частоты сигнала, поступающего от отдельного источника (перенос модулированного сигнала с одной несущей на другую H03D 7/00)

Владельцы патента RU 2491710:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Поволжский государственный технологический университет (RU)

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза частотно-модулированных сигналов и может быть использовано в радиолокации, навигации и современных адаптивных системах связи. Технический результат заключается в повышении скорости перестройки рабочей частоты. Цифровой вычислительный синтезатор содержит эталонный генератор 1 и блок формирования и задержки 2, первый регистр памяти 3, первый счетчик 4, умножитель кодов 5, цифровой накопитель 6, преобразователь кодов 7, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8, фильтр нижних частот (ФНЧ) 9, выход которого является аналоговым выходом цифрового вычислительного синтезатора, второй регистр памяти 10, второй счетчик 11, третий регистр памяти 12, делитель с переменным коэффициентом деления 13; входы первого, второго и третьего регистров памяти являются цифровыми входами цифрового вычислительного синтезатора. 1 ил.

Известны цифровые синтезаторы частот, содержащие два блока постоянного запоминания цифровой накопитель, умножитель кодов, счетчик с предварительной установкой, преобразователь кодов, регистр памяти, цифроаналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, генератор тактовых импульсов, блок задержки [1].

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является цифровой синтезатор частот, содержащий генератор тактовых импульсов, блок задержки, блок постоянного запоминания, счетчик с предварительной установкой, умножитель кодов, цифровой накопитель, цифроаналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, регистр памяти [2].

Однако, известные цифровые синтезаторы частот не обладают высокой скоростью перестройки частоты и имеют ограниченные функциональные возможности при формировании сигналов с линейной частотной модуляции.

Технический результат - повышение скорости перестройки частоты - достигается тем, что в цифровой вычислительный синтезатор, содержащий последовательно соединенные эталонный генератор и блок формирования и задержки; второй регистр памяти, вход которого является цифровым входом цифрового вычислительного синтезатора; последовательно соединенные первый счетчик, умножитель кодов, цифровой накопитель, преобразователь кодов, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, выход которого является аналоговым выходом цифрового вычислительного синтезатора; выходы блока формирования и задержки подключены к тактовым входам множимого, множителя и произведения умножителя кодов, а также к тактовым входам цифрового накопителя и цифроаналогового преобразователя, причем новым является то, что введены первый и третий регистр памяти, второй счетчик, делитель с переменным коэффициентом деления, при этом цифровыми входами цифрового вычислительного синтезатора являются входы первого и третьего регистров памяти; выход первого регистра памяти подключен к входу первого счетчика; выход второго регистра памяти подключен к входу второго счетчика, а выход второго счетчика подключен к входу множителя умножителя кодов; выход третьего регистра памяти подсоединен к входу делителя с переменным коэффициентом деления, выход последнего подключен к тактовому входу второго счетчика; выходы блока формирования и задержки подключены к соответствующим тактовым входам первого счетчика, делителя с переменным коэффициентом деления.

Цифровой вычислительный синтезатор содержит эталонный генератор 1 и блок формирования и задержки 2, первый регистр памяти 3, первый счетчик 4, умножитель кодов 5, цифровой накопитель 6, преобразователь кодов 7, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8, фильтр нижних частот (ФНЧ) 9, выход которого является аналоговым выходом цифрового вычислительного синтезатора, второй регистр памяти 10, второй счетчик 11, третий регистр памяти 12, делитель с переменным коэффициентом деления 13; входы первого, второго и третьего регистров памяти являются цифровыми входами цифрового вычислительного синтезатора.

Цифровой вычислительный синтезатор содержит последовательно соединенные эталонной генератор 1 и блок формирования и задержки 2; последовательно соединенные первый регистр памяти 3, первый счетчик 4, умножитель кодов 5, цифровой накопитель 6, преобразователь кодов 7, цифроаналоговый преобразователь 8 и фильтр нижних частот 9, выход которого является аналоговым выходом цифрового вычислительного синтезатора; последовательно соединенные второй регистр памяти 10 и второй счетчик 11, выход которого подключен к входу множителя умножителя кодов 5; последовательно соединенные третий регистр памяти 12 и делитель с переменным коэффициентом деления 13, выход последнего подключен к тактовому входу первого счетчика 11; выходы блока формирования и задержки 2 подключены к соответствующим тактовым входам множимого, множителя и произведения умножителя кодов 5, цифрового накопителя 6, цифроаналогового преобразователя 8, первого счетчика 4, делителя с переменным коэффициентом деления 13; цифровыми входами цифрового вычислительного синтезатора являются входы первого, второго и третьего регистров памяти 3, 10 и 12.

Цифровой вычислительный синтезатор работает следующим образом: Эталонный генератор 1 вырабатывает синусоидальный сигнал тактовой частоты, из которого в блоке формирования и задержки 2 формируются тактовые импульсы формы «меандр», разнесенные во времени и служащие для синхронизации работы цифрового вычислительного синтезатора.

На входы первого регистра памяти 3 поступает код X_i (код множимого), на вход второго регистра памяти 10 поступает код Y_j (код множителя), на вход третьего регистра памяти 12 поступает код D_k.

Эти коды записываются соответственно: код X_i - в первый счетчик 4, код Y_j - во второй счетчик 11, код D_k - в делитель с переменным коэффициентом деления 13.

С первым тактовым импульсом в момент t₁ коды X_i и Y_j поступают на входы множимого и множителя умножителя кодов 5.

Начиная со второго тактового импульса - момент t₂ и далее код произведения (код частоты) в умножителе кодов будет изменяться по формуле:

$Р = (X_{i} + T) \times Y_{j} = X_{i} \times Y_{j} + Y_{j} \times T (1)$

Код суммы в цифровом накопителе 6 (код фазы) будет изменяться по формуле:

$S = P \times T = X_{i} \times Y_{j} \times T + Y_{j} + T^{2} (2)$

Если ввести обозначения

ω₀=X_i×Y_j - начальная циклическая частота;

ω'=0.5Y_j - скорость изменения частоты;

T=Δt - тактовый интервал,

то фаза синтезируемого сигнала ЦВС будет описываться формулой:

$ϕ_{i} = S = ω_{0} t + 0.5 ω' t^{2} (3)$

Код фазы φ_i поступает на преобразователь кодов 7, причем старший разряд SGN, являющийся знаковым, поступает на вход управления инверсией преобразователя кодов 7, а остальные разряды через преобразователь кодов 7 поступают на информационные входы ЦАП 8.

Если SGN=0, то на ЦАП 8 поступает прямой код фазы, а если SGN=1, то на ЦАП 8 поступает обратный код фазы.

В ЦАП 8 формируется «ступенчатый» сигнал «треугольной» формы. После фильтрации в ФНЧ 9, который имеет частоту среза, равную половину тактовой частоты, на выходе ЦВС формируется сигнал с линейной частотной модуляцией:

$u_{c} (t) = U_{0} s i n (ω_{0} t + 0.5 ω' t^{2}) (4)$

Делитель с переменным коэффициентом деления 13 служит для управления скоростью изменения частоты, чем больше код D_k, тем меньше скорость изменения частоты.

В предлагаемом цифровом вычислительном синтезаторе имеется возможность дополнительно управлять частотой выходного сигнала, например, передавать информационное сообщение в режиме ЛЧМ, изменяя код множителя Y_j.

Данный ИБС позволяет формировать сигнал с квадратичным законом изменения частоты. Если запустить оба счетчика, то в первом счетчике код будет изменяться по формуле: Х=X_i+Т,

а во втором счетчике по формуле: Y=Y_j+T/D_k

Тогда частота сигнала будет изменяться по формуле:

$P = (X_{i} + T) \times (Y_{j} + T / D_{k}) = X_{i} \times Y_{j} + X_{i} \times T / D_{k} + Y_{j} \times T + T^{2} / D_{k} (5)$

При этом фаза синтезируемого сигнала будет изменяться по формуле:

$S = (X_{i} + T) \times (Y_{j} + T / D_{k}) \times T = X_{i} \times Y_{j} \times T + X_{i} \times T^{2} / D_{k} + Y_{j} \times T^{2} + T^{3} / D_{k} (6)$

Таким образом, данный цифровой вычислительный синтезатор обладает более широкими функциональными возможностями и позволяет формировать сигналы с линейным и квадратичным законом изменения частоты, а также имеется возможность передавать информационное сообщение в режиме ЛЧМ.

Литература

1. А.с. СССР №1774464. МКИ H03B 19/00. Цифровой синтезатор частот / Рябов И.В., Рябова Н.В., Урядов В.П.. Заявл. 30.08.1990. Опубл. 07.11.1992. Бюл. №41. - 4 с.

2. Патент РФ №2143173. МПК H03L 7/18, H03B 19/00. Цифровой синтезатор частот / Рябов И.В., Рябов В.И. Заявл. 04.02.1999. Опубл. 20.12.1999. Бюл. №35. - 6 с. (прототип).

Цифровой вычислительный синтезатор, содержащий последовательно соединенные эталонный генератор и блок формирования и задержки; второй регистр памяти, вход которого является цифровым входом цифрового вычислительного синтезатора; последовательно соединенные первый счетчик, умножитель кодов, цифровой накопитель, преобразователь кодов, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, выход которого является аналоговым выходом цифрового вычислительного синтезатора; выходы блока формирования и задержки подключены к тактовым входам множимого, множителя и произведения умножителя кодов, а также к тактовым входам цифрового накопителя и цифроаналогового преобразователя, отличающийся тем, что введены первый и третий регистр памяти, второй счетчик, делитель с переменным коэффициентом деления, при этом цифровыми входами цифрового вычислительного синтезатора являются входы первого и третьего регистров памяти; выход первого регистра памяти подключен к входу первого счетчика; выход второго регистра памяти подключен к входу второго счетчика, а выход второго счетчика подключен к входу множителя умножителя кодов; выход третьего регистра памяти подсоединен к входу делителя с переменным коэффициентом деления, выход последнего подключен к тактовому входу второго счетчика; выходы блока формирования и задержки подключены к соответствующим тактовым входам первого счетчика, делителя с переменным коэффициентом деления.

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для формирования когерентных сигналов с частотной и фазовой модуляцией, может быть использовано в радиолокации, навигации и системах связи.

Способы и устройство для динамического масштабирования частоты схемы фазовой автоподстройки частоты для микропроцессоров // 2461961

Способ кодовой цикловой синхронизации // 2450436

Изобретение относится к системам передачи дискретной информации и может быть использовано для цикловой синхронизации помехоустойчивых циклических кодов и, в частности, каскадных кодов.

Синтезатор частотно-модулированных сигналов // 2449462

Цифровой синтезатор частот // 2440668

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиопередающих и измерительных устройствах. .

Синтезатор частот // 2423784

Изобретение относится к радиотехнике и может быть применено в системах с двойным преобразованием частоты, обеспечивая перестройку частоты в больших пределах с шагом, определяемым разрешением используемой микросхемы прямого цифрового синтеза DDS.

Цифровой синтезатор частот // 2416158

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в приемопередающей и контрольно-измерительной аппаратуре. .

Синтезатор с v-образным законом модуляции частоты // 2407144

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза сигналов с частотной модуляцией и может использоваться в радиолокации, навигации, адаптивных системах связи.

Синтезатор частот // 2394367

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве возбудителя передатчика и гетеродина приемника без подачи модулирующего сигнала. .

Цифровой синтезатор частотно- и фазомодулированных сигналов // 2358384

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике, предназначено для синтеза частотно- и фазомодулированных сигналов и может использоваться в радиолокации, навигации и адаптивных системах связи.

Динамическое масштабирование частоты импульсного источника питания // 2471285

Изобретение относится к импульсным источникам питания. .

Широкополосный синтезатор частот // 2450418

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокации, в измерительной технике, в технике связи. .

Удвоитель частоты // 2440665

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике умножения частоты колебаний различных частот. .

Многофункциональное устройство свч // 2411633

Изобретение относится к электронной технике СВЧ. .

Гармонический удвоитель частоты // 2411632

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающих и радиоприемных устройствах, измерительной технике и фазометрических системах.

Гармонический удвоитель частоты // 2405242

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающих и радиоприемных устройствах, измерительной технике и фазометрических системах в качестве источника гармонических колебаний повышенной частоты.

Гармонический умножитель частоты // 2380822

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве источника синусоидальных колебаний повышенной частоты. .

Цифровой синтезатор частот // 2361358

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопередающих, радиоприемных и радиоизмерительных устройствах для синтеза сетки частот и формирования сигналов передачи дискретной информации.

Генератор свч // 2357355

Изобретение относится к электротехнике, к электронной технике к генераторам СВЧ на транзисторе. .

Цифровой синтезатор частот с коммутацией фазовых отсчетов // 2346381

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике, предназначено для синтеза частот и сигналов и может использоваться в радиолокации, навигации, адаптивных системах связи и телевидения.

Способ генерации высокочастотных сигналов и устройство его реализации // 2494527

Изобретение относится к способу и устройству генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Техническим результатом является повышение диапазона генерируемых колебаний, обеспечение генерации высокочастотных сигналов на заданном диапазоне частот. Устройство состоит из источника постоянного напряжения, трехполюсного нелинейного элемента, цепи внешней обратной связи и нагрузки, при этом цепь внешней обратной связи выполнена в виде произвольного четырехполюсника, параллельно соединенного с трехполюсным нелинейным элементом, включенным между введенным двухполюсником с комплексным сопротивлением и нагрузкой. Способ основан на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, взаимодействии высокочастотного сигнала с цепью прямой передачи, с трехполюсным нелинейным элементом и с цепью внешней обратной связи. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.