Цифровой синтезатор частоты

 

Изобретение относится к радиотехнике и расширяет диапазон выходных частот. Устр-во содержит г-р 1 импульсов, 1,...,п последовательно соединенных делителей 2,...,2„ частоты на два, 1,...,п эл-тов И 3,..., 3„, эл-т ИЛИ 4, регистр 6 кода частоты , цифроаналоговый фазовращатель (ЦАФ) 10. Вновь введены счетчик 5 по модулю М, 1,...,k эл-тов И 7,,...,7к 1,...,k счетчиков 8,,...,8ц, сумма

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) (51) 4 Н 03 В 21/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4119319/24-09 (22) 12.09.86 (46) 23.07.88. Бюл. МФ 27 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.В. Гартвич (53) 621.373.42 (088,8) (56) Цифровые системы фазовой синхронизации./ Под ред. М.И. Жодэишского. - М.: Советское радио, 1980, с. 49.

Авторское свидетельство СССР

У 1365345,кл. Н 03 В 21/02, 24.07.86. (54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к радиотехнике и расширяет диапазон выходных частот. Устр-во содержит г-р импульсов, 1,..., n последовательно соединенных делителей 2„,...,2 частоты на два, 1,...,п эл-тов И 3,..., 3„, эл-т ИЛИ 4, регистр 6 кода частоты, цифроаналоговый фазовращатель (ЦАФ) 10. Вновь введены счетчик 5 по модулю M»...,k эл-тов И 7„,..., 7„

1,...,k счетчиков 8,,...,8„, суммаf411914 тор 9 кодов по модулю М, полос о вой фильтр 11 Модули коэф. счета 1,...,k счетчиков 8,...,8 равны М/2 где j = 1,...,k — номер счетчика 8.

ЦАФ содержит фазорасщепитель, коммутатор, два ЦАП, суммирующий усилитель .

1,...,m блоков инверторов, эл-т НЕ, (Изобретение относится к радиотех1 нике и может быть использовано в системах передачи информации для формирования сигналов с дискретно изменя5 емой частотой.

Целью изобретения является расширение диапазона выходных частот.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема цифрового синте 1ð затора частоты; на фиг. 2 — пример .выполнения цифроаналогового фазовращателя.

Цифровой синтезатор частоты содержит генератор 1 импульсов, 1, 2, ...,n последовательно соединенные делители

2,, 2,...,2„ частоты на два. 1,2,..., и элементов.И 3„ Зе,...,3„, элемент

ИЛИ 4, счетчик 5 по модулю М, регистр

6 кода частоты, 1,2,...,k дополните- 2р ( льные элементы И 7,,7,,...,7„, 1,2, ...,k дополнительные счетчики 8,8 ..., 8 к, суммат ор 9 код ов п о модулю М, цифроаналоговый фаэовращатель (ЦАФ)

10, полосовой фильтр 11. При этом 25

ЦАФ 10 содержит фазорасщепитель 12, коммутатор 13, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, второй

ЦАП 15, суммирующий усилитель 16, 1,2,...,ш блоков инверторов 17„17 ...,17, первый элемент HE 18, дешифратор 19, 1,...,(m-2) вторых элементов НЕ 20,,...,20(ш-2).Каждый из блоков инверторов 17,,17,...,17,„ состоит из первого элемента НЕ 21, первого элемента И 22, второго элемента И 23, второго элемента НЕ 24.

Цифровой синтезатор частоты рабо-, тает следующим образом.

С помощью 1,2,...,n последовательно со едине нных делителей 2, 2 z,..., 2„

У формируются импульсные последовательности f„/2, где i = 1,2,...,n — порядковый номер последовательно соедидешифрят ор, 1,..., (m-2) эл-тов НЕ.

Каждый из блоков инверторов состоит из двух эл-тов НЕ и двух эл-тов И.

Код двух старших разрядов через дешифратор определяет фазы сигнала на выходе коммутатора в соответствии с табл. 2 ил., 1 табл. ненных делителей 2,,2,...,2„; f тактовая частота генератора

Сформированные импульсные последовательности подаются на входы соответствующего из п элементов И 3,,3, ...,3„. При этом обеспечивается несовпадение во времени импульсов, поступающих на входы соответствующих элементов И 3„3, ° ..,3„. Вторые входы каждого из элементов И 3,3,...,3 соединены с соответствующими выходами и младших ра зрядов регистра 6, в котором записан код частоты. Если в каком-либо разряде регистра 6 записана единица, то импульсная последовательность с соответствующего элемента И

3,,3,...,3„ через элемент И 4 проходит на вход счетчика 5, в.результате чего к его содержимому прибавится по модулю М единицы. Вьмоды k старших разрядов регистра 6 соединены с вторыми входами соответствующих 1,2, .. °,k дополнительных элементов И 7,, 7,...,7„ . При наличии в каком-либо из k разрядов регистра 6 единицы, то импульсы с выхода генератора 1 проходят через соответствующий дополнительный элемент И 7,,7,...,7„ на вход соответствующего дополнительного счетчика 8,,8,...,8„. Модули коэффициента счета 1,2,...,k-ого дополнительных счетчиков равны М/21, где

1,2,.. °,k - номер дополнительного счетчика 8„,8,...,8„. При этом к содержимому соответствующего дополнительного счетчика 8<,8,...,8„ приб,авится по модулю M/2 -< единица, Выходы счетчика 5, имеющего модуль М, и выходы дополнительных счетчиков

8,8,...,8к соединены соответственно с (k+1) входами сумматора 9, осуществляющего суммирование по модулю М.

2т- . ь, ьf — f

23 ( е

М и л Еи ьК

2 22М

141 19

Разрядность счетчиков 5 и дополнительных счетчиков 8,,8 z,...,8„, разная, поэтому при суммировании их содержимое выравнивается по старшему

5 разряду. Следовательно, поступление импульса на вход счетчика 5 или на вход дополнительного счетчика 8,, также имеющего модуль М, приводит к прибавлению единицы к содержимому сумматора 9 и соответственно к пово ро1 у фазы высокочастотного колебания, поступающего на вход ЦАФ- 10, на дискрет ь Ч = 2н/M. Поступление импульса (! на вход дополнительного счетчика 8, 15 имеющего модуль М/2, приводит к прибавлению двойки к содержимому сумматора 9 и соответственно к повороту фафазы высокочастотного колебания на два дискрета. В общем случае, поступ- 20 ление импульса на вход дополнительного счетчика 81, имеющего модуль M/2 приводит к прибавлению числа 2 к содержимому сумматора 9 и соответственно к повороту фазы на 2 ь . 25

ЦАФ 10 представляет собой М-фазный фазовращатель и работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал, фазой которого необходимо управлять, поступает на вход фазорасщепителя 12 на выходах которого образуется четыре сигнала, имеющие соответственно фазы О, 90, 180, 270 . На выходы коммутатора 13 проходят два сигнала, соответствую35 щие той четверти круга, в которой должна находиться управляющая фаза.

Сигналы, с выходов коммутатора 13 поступают на опорные вхсды первого 14 и второго 15 ЦАП.

При положительном знаке кода фазы сигналы, поступающие на m-разрядные входы ЦАФ 10, проходят через m блоков инверторов 17,, 17, ° ° °, 17„, без искажений. Код двух старших разрядов 4 а через дешифратор 19 определяет фазы сигнала на выходе коммутатора 13 в соответствии с таблицей.

Прямой параллельный код (М-2) младших разрядных входов поступает на кодовые разряды первого ЦАП 14 обратный

50 код через вторые элементы HE 20,,20, ...,20„„на кодовые разряды второго

ЦАП 15. Амплитуды сигналов на выходах первого и второго ЦАП 14 и 15 линейно зависят от текущего значения кода, подаваемого на их разрядные входы, и пропорциональны величине сигнала, подаваемого на их опорные входы. Поэто-

14

4 му вектор фазы результирующего колебания на выходе суммирующего усилителя 16 будет принимать дискретные значения в пределах угла 90 . Зависимость сдвига фазы от кода будет линейной с ошибкой не более 4 .

Если знак кода фазы отрицательный то сигналы, поступающие на М-разрядные входы ЦАФ 10 инвертируется, т.е. код, управляющий фазой, меняется на обратный. Это осуществляется при помощи первого элемента НЕ 18 и первого и второго элементов И 22 и 23, первого и второго элементов НЕ 21 и

24, каждого из m блоков инверторов

17,,17,..., 17„„. При этом зависимость приращения фазы от приращенной кода остается прежней, но направление вращения фазы меняется на противоположное.

Сигнал с выхода ЦАФ 10 поступает на полосовой фильтр 11, отфильтровывающий паразитные высокочастотные фазовые флюктуации синтезируемого сигнала. Синтезируемый сигнал будет содержать помимо основной гармоники с частотой f паразитные гармоники (при условии, что на вход устройства поступает гармоническое колебание).

Частота основной гармоники определяется средней скоростью изменения управляемой фазы.

Обозначим ьй = à — f, где fr частота входного гармонического сигнала, и если в одном из старших разрядов (j) регистра 6 записана "единица", а в остальных разрядах нули, тогда сдвиг частоты синтеэируемого сигнала пропорционален скорости изменения фазы

Если "единица", записана только в одном из младших 1,2,...,и-ом разряде регистра 6, при поступлении каждого импульса на вход соответствующего элемента И 3 фаза сдвигается на

1 один дискрет ь, а частота следования импульсов составляет f /2, сдвиг частоты составляет

B общем случае сдвиг частоты также пропорционален числу (коду частоты), записанному в регистре 6

1411914

bf = K„ f„/(M 2"), г Е г

F=f н М.2н

Шаг сетки составляет

6f = й„/М2.

N =2 -1.

Формула изобретения

40 Код стар!

Фаза сигна"

Фаза сигнала ла на вто-, ром выходе ших разрядов на первом выходе коммутатора 13, коммута тора 13, 00

90

180

180

270

270

0 ° где К ц — код частоты.

Если на вход цифрового синтезатора частоты подать гармоническое коле- 5 бание с частотой f то на выходе можно сформировать сетку частот в диапазоне где F — максимальный сдвиг частоты a f (при максимальном значении кода частоты Кч = 2" " -1)

Объем ансамбля формируемых сигналов составляет

Максимальный сдвиг частоты F, определяющий ширину диапазона перестройки частоты, составляет 30

F=f ° — — — ° и М.2и

Таким обра з ом, при фиксированных значениях параметров Е„и М диапазон 35 перестройки превосходит диапазон перестройки известного устройства.

Цифровой синтезатор частоты, содержащий 1,2,...,и последовательно соединенных делителей частоты на два, генератор импульсов, выход которого подключен к входу первого делителя 45 частоты на два, другие выходы 1,2, ...,п-ого делителей частоты на два соединены с первым входом соответственно 1, 2,...,n-го элементов И, выходы каждого из которых подключены к 50 соответствующим входам элемента ИЛИ, регистр кода частоты, 1,...,n-й выходы которого соединены с вторыми входами сбответственно 1,2,...,n-го элементов И, и цифроаналоговый фазовращатель, сигнальный вход которого является сигнальным входом цифрового синтезатора частоты, а знаковый выход регистра кода частоты подсоединен к знаковому входу цифроаналогового фазовращателя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона выходных частот, между выходом элемента ИЛИ и кодовым входом цифроаналогового фазовращателя введены последовательно соединенные счетчик йо модулю М и сумматор кодов по модулю М, а также введены полосовой фильтр, 1,2,...,k дополнительных элементов И, 1,2. ..k дополнительных счетчиков, при этом первые входы каждого из k дополнительных элементов И объединены и подключены к выходу генератора импульсов, вторые входы каждого из 1,2,...,k дополнительных элементов И подключены соответственно к 1,2,...,k-му дополнительному выходу регистра кода частоты, а выход

1, 2, ...,k-го дополнительного элемента И соединен с входом соответственно

1,2,...,k-ro дополнительного счетчика, выходы каждого из k дополнительных счетчиков подключены к соответствующему входу сумматора кодов по модулю

М, выход цифр оа налог о во г о фаз овращателя соединен с входом полосового фильтра, при этом модули коэффициентов счета 1,2...,,1-го дополнительных счетчиков равны М/21, где j = 1,2, ...,k — номер дополнительного счетчика, 1411914

КО

Фиа 2

Составитель Ю. Ковалев

Редактор Г. Волкова Техред Л.Олийнык Корректор М. Пожо

Заказ Зб70/53

Тираж 928, Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4