Цифровой синтезатор частот

 

Союз CosoTcNHx

Социалистическик

Реслублик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<1792525

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (51)М. Кл. (22) Заявлено 120479 (21)2751991/18-09 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Н 03 В 19/00

Государствеииый комитет

СССР ло аеяам изобретений и открытий

Опубликовано 301280 Бюллетень ¹ 48

Дата опубликованияописания 301280 (53) УДК621.373 ° 42 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Е.Г.Павловский, Ю.Д.Кочетков и В.С.Гутников (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. N.È.Êàëèíèíà (54 ) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ

Изобретение относится к области частотного синтеза и может быть использовано при автоматических измерениях, снятии частотных характеристик пассивных и активных многополюс- 5 ников, в технике связи и-других областях техники.

Известен цифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты и 10 преобразователь код-частота и последовательно соединенные селектор импульсов, цифровой частотный диакриминатор, управляющий элемент, генератор регулируемой частоты и формирователь временного интервала, а также блок задания частоты, первый вход которого соединен с другим- входом преобразователя код-частота (1).

Однако в известном устройстве 20 недостаточно широкий диапазон рабочих частот.

Цель изобретения — расширение диапазона рабочих частот.

Для этого в цифровой синтезатор 23 частот, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты и преобразователь код-частота и последовательно соединенные селектор, импульсов, цифровой частотный дискри-30 минатор, управляющий элемент, генератор регулируемой частоты и формирователь временного интервала, а также блок задания частоты, первый выход которого соединен с другим входом преобразователя код-частота, введены двухпозиционный переключатель на два направления и делитель частоты, при этом выход делителя частоты соединен с первым входом селектора импульсов, первый и второй сигнальные входы и управляющий вход двухпозиционного переключателя на два направления соединены соответственно с выходом,преобразователя код-частота, выходом формирователя временного интервала выходом блока задания частоты, первый и второй выходы двухпозиционного переключателя на два направления соединены соответственно с сигнальным входом делителя частоты и вторым входом селектора импульсов, управляющий вход делителя частоты подключен к третьему выходу блока задания частоты.

На чертеже приведена структурная электрическая схема цифрового синтезатора частот.

Цифровой синтезатор частот содержит генератор 1 опорной частоты, 792525 преобразователь 2 код-частота, селектор 3 импульсов, цифровой частотный дискриминатор 4, управляющий элемент 5, генератор б регулируемой частоты, Форщ рователь 7 временного интервала, блок 8 задания частоты, .двухпозицион ный переключатель 9 на два направления и делитель частоты 10.

Устройство работает следующим обра зом.

В предлагаемом синтезаторе реали- © зуется способ точной установки и стабилизации дискретного множества частот, основанный на использовании счетчика частотного дискриминатора 4 в зависимости от диапазона формируемой частоты в виде измерителя привода или измерителя частоты в цеп и о6ра тной связи (OC). При выбранном способе построения синтезатора наибольшая допустимая нестабильность частоты на выходе синтезатора автоматически 20 задает точность, с которой должно осуществляться измерение периода (частоты) . Измеритель периода (частоты) исполь э уемый в синтезаторе, реали з ован по методу обеспечения постоянной погрешности измерения периода (частоты) для всех возможных значений частоты формируемого сигнала, при этом измеряется не точное значение частоты (периода), а выявляется величина сигнала рассогласования, которая используется для подстройки частоты генератора 6.

При формировании низкочастотного сигнала переключатель 9 установлен в такое положение, при котором циФровой измеритель частоты выполняет роль периодометра, при этом вход делителя частоты 10 через переключатель

9 соединен с выходом Формирователя 7, При наборе требуемого значения час-40 тоты с помощью блока 8 задания частоты в преобразователь управляющий код l4>,, соответствующий устанавли- ваемому .значению частоты, при этом частота,Р : на выходе преобразователя

2 определяется выражением о

f =И макс где Vo частота генератора 1 опорной частоты, поступающая на вход двоичного умножителя; Havc- максимальная емкость счетчика двоичного умножителя.

С помощью блока 8 коэффициент . деления частоты 10 установлен равным единице, при этом работа предлагаемого устройства аналогична работе устройства-прототипа.

При работе генератора б через селектор 3 импульсов на вход счетчи- 60 ка частотного дискриминатора 4 поступанр импульсы с частотой следования Ю . 1ак как селектор 3 открыт толь3сЪ нр вРемя действия управляющего сигналаi Тх, вырабатываемого Формиро- 6S вателем 7, то в счетчик поступит число импульсов, определяемое выражением

Тх М= — =T f =)4 Т (1) макс

Используемый метод измерения пепериода при равенстве значений тре(буемой и выходной частот обеспечивает в счетчике периодометра (дискриминатора 4) одно и то же число Н п . Если под )действием .различных дестабилизирующих факторов значение измеряемой (выходной) частоты изменяется, то в счетчике периодометра будет фиксироваться число N, отличное от)(а .

Вйявленное значение разности чисел ()(- И ад) используется для автоматической по 1стройки частоты на выходе синтезатора.

B установившемся режиме сигнал рассогласования равен нулю, следовательно, Й =N Ъа

Учитывая, что частота на выходе re íåðà тора 6 определяется как число периодов в единицу времени, нетрудно получить выражение для установившего=я значения частоты о 1 х ч М ) ( макс с д показывающее, что в установившемся режиме частота на выходе генератора б прямо пропорциональна коду устанавливаемого значения частоты.

Как следует иэ выражения (1), при изменении (Х (увеличении тх ) для выполнения)(=Н „ необходимо соответствующим образом уменьшать Гу (увеличивать ). При фиксированной частоте 1а пределы изменения гу, как правило, определяются границами одного частотного диапазона и для декадных синтезаторовТ„ = 10Тч,—

Чма с мин для всех частотных дйайазонов.

Поэтому при переходе в следующие частотные диапазоны для выполнения выражения (1) необходимо соответственно увеличивать число измеряемых периодов ТХ . Из сказанного следует, что синтезатор с периодомером. в цепи 0 работает с постоянным временем выявления сигнала ошибки, равным T ö для всех частотных диапазонов. Число периодов Тк необходимых для выполнения выражения (1) во всех частотных диапазонах, определяется в соответствии с выражением

Т =(О Т (3) хн х - где T — длительность периода форхн мируемого сигнала в первом низкочастотном диапазоне ° ;В- номер частотного диапазона, начиная с низкочастотного.

Работа устройства во втором час" тотном диапазоне не отличается от описанной выше, при этом на вход селектора 3 поступает управляющий си792525 гнал с выхода делителя частоты 10, длительность которого в соответствии с выражением (3) определяется выражениемТки=Тк 10. Изменение коэффициента деления делителя частоты 10 осуществляется с помощью преобразователя 2 код-частота.

С учетом сказанного для всех низкочастотных диапазонов ныражеиие (2) можно переписать в следующем виде: 10к-е !О и (4)

Х Ч К ю ЗаА

Покажем работоспособность предлагаемой структуры синтезатора в диапазоне высоких частот.

При наборе требуемого значения частоты Ю„ f.„ с помощью блока 8

"ЬМ<Е в преобразователВ 2 вводится управ— ляющий код И . Одновременно с помощью блока 8 переключатель 9 устанавливается в положение, при котором 35 цифровой измеритель частоты выполняет роль частотомера, при этом вход делителя частоты 10 через переключатель 9 соединен с выходом преобразователя 2, а выход формирователя

7 через переключатель 9 соединен с входом селектора 3. При такой схеме соединения преобразователя 2 и делителя частоты 10 мерный интервал T„, формируемый на выходе делителя частоты 10 при перестройке выходной 4S частоты, изменяетсй пропорционально управляющему коду N<4

10" "макс

Т =<0 <

u N 50

При фиксированном Ь1 частота на выходе синтезатора с частотомером в цепи ОС и преобразователем 2 кодчастота в цепи управления в первом нысокочастотном диапазоне определяет- 55 ся следующим выражением: о, Э А

f =N — — Е Е Y <<1 10" (5) 30 о ">aJ

«-Е-< к ч )4мк Ю

Так как при переключении на структуру с частотомером н цепи обратной связи при переходе в каждый следующий частотный диапазон необходимо уменьшить коэффициент деления делителя частоты 10 (в структуре с периодомером в цепи OC при переходе в более высокочастотный диапазон коэффициент деления делителя частоты 10 необходимо увеличивать), легко показать,что используя комбинированную структуру синтезатора можно вдвое сократить необходимое число ступеней делителя частоты 10 по сравнению с прототипом. .Предлагаемый цифровой синтезатор частот обеспечивает минимальное необходимое время выявления сигнала рассогласования.во всех частотных диапазонах формируемого. сигнала, а упрощение структуры достигается за счет сокращения числа ступеней деления делителя в канале выявления сигнала рассогласования.

Сравнивая ныражения (4) и (5) для 60 выходной частоты синтезатора, выполненного по схеме с периодомером (4) или частотомером (5) в цепи OC видим, что они отличаются только постоянны< множителем. 65

Как отмечено ныеее, в диапазоне высоких частот для измерения частоты целесообразно использовать частотомер.

Для заданной точности измерения — выбирая максимальный мерный

»k )<(„ интервал Т„ ТКн, нетрудно определить минимальную частоту f диапа зона

"«ю<<н высоких частот, которая может быть измерена частотомером с заданной точностью

Е< 25 МИЕЕ u aJ К Н

Если МЬе, выбрать равным 11) то при переходе в (ее-1) частотный диапазон

10 Ngo J ,(()л- (« (6)

$dJ при этом выражение (4) становится тождеств енным выражению (5), что свидетельствует об идентичности работы структур с периодомером и с частомером в цепи управления с точки зрения определения времени выявления сигнала рассогласования.

На основании сказанного можно определить номер частотного диапазона, в котором следует произвести переключение переключателя 9 в положение, при котором структура синтезатора соответствует структуре синтезатора с частотомером в цепи обратной связи.

При переходе н следующий, более высокочастотный диапазон, время измерения частоты при заданной погрешности можно уменьшить, что достигается за счет измерения коэффициента делителя частоты 10 с помощью преобразователя 2. При этом в зависимости от .номера высокочастотного диапазонаTц необходимо изменять в соответствии с выражением где 1 =е,...,@ â€ вЂ” номер высокочастотного диапазона.

С учетом выражения (6) значение частоты на выходе синтезатора с частотомером в цепи обратной связи для всех высокочастотных диапазонов определяется выражением

792525

Формула изобретения

Составитель A.Çàéöåâà

Техред Е,Гаврилешко Корректор Л.Иван

Редактор Н.Суханова

Заказ 9598/62 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãoô îä,óë. Проектная, 4

Цифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты и преобразователь код-частота и последовательно соединенные селектор импульсов, цифровой частотный дискриминатор, управляющий элемент, генератор регулируемой частоты и формирователь временного интервала, а также блок задания частоты:, первый выход которого соединен с другим входом преобразователя код-частота, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью .расширения диапазона рабочих частот, в него введены двухпозиционный переключатель на два направления и делитель частоты, при этом выход делителя частоты соединен с первым входом селектора импульсов, первый и второй сигнальные входы и управляющий вход двухпозиционного переключателя на два направления соединены соответственно с выходом преобразователя код-частота, выходом формирователя временного интервала и вторым выходом блока задания частоты, первый и второй выходы двухпоэиционного переключателя на два направления соединены соответственно с сигнальным входом делителя частоты и вторым входом селектора импульсов, управляющий вход делителя частоты подключен к третьему выходу блока задания частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2476978,кл. Н 03 В 1 9/00, 1977 (прототип).