Цифровой синтезатор частот

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение быстродействия. Цифровой синтезатор частот содержит управляемый г-р 1, делители 2 и 13 частоты с переменным коэф. деления, блок установки 3 выходной частоты, частотофазовый детектор 4, фильтры 5 и 9 нижних частот, опорный г-р 6, делитель 7 частоты с фиксированным коэф. деления, фазовый детектор 8, RS -триггер 10, эл-т задержки 11, эл-т И 12, инвертирующий сумматор 14 и инвертор 15. Данное устройство образует два параллельных кольца автоподстройки: основное узкополосное и дополнительное широкополосное. Дополнительное кольцо работает на частоте сравнения, значительно превышающей частоту заданного шага сетки. Цель достигается за счет того, что подстройка управляющего напряжения осуществляется в N раз чаще, чем если бы работало только одно основное кольцо, а также за счет уменьшения степени фильтрации фильтра 9. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4339732/24-09 . (22) 07.12.87 (46) 23.09.89. Бюл. - 35 (72) И.П.Усачев (53) 621.373.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 129551.3, кл. Н 03 L 7/16, Н 03 С Э/10, 04.01.84.

Авторское свидетельство СССР

У 1417186, кл. Н 03 L 7/16, Н 03 С 3/10, 28.10.86. (54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — повышение быстродействия. Цифровой синтезатор частот содержит управляемый г-р

1, делители 2 и 13 частоты с переменным коэф. деления, блок установки 3

„„Я О„„дшяящф A 1 (51) 4 Н L 7 16 Н 03 С 3/10

2 выходной частоты, частотофазовый детектор 4, фильтры 5 и 9 нижних частот, опорный г-р 6, делитель 7 частоты с фиксированным коэф. деления, фазовый детектор 8,ЕБ-триггер 10,эл-т задержки 11, эл-т И 12, инвертирующий сумматор 14 и инвертор 15. Данное устройство образует два параллельных кольца автоподстройки: основное узкополосное и дополнительное широкополосное. Дополнительное кольцо работает на частоте сравнения, значительно превышающей частоту заданного шага сетки. Цель достигается за счет того, что подстройка управляющего напряжения осуществляется в п раз чаще, чем если бы работало только одно основное кольцо, а также за счет уменьшения степени фильтрации фильтра 9. 3 ил.

151008

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

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема цифрового синтезатора частот; на фиг. 2 — функцио- 10 нальная электрическая схема инвертиРующего усилителя; на фиг. 3 (а,б,в и r) — диаграммы, поясняющие работу цифрового синтезатора частот.

Цифровой синтезатор частот содер- 15 жит управляемый генератор (УГ) 1, первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 2, блок

3 установки выходной частоты, частот. нофазовый детектор (ЧФД) 4, первый фильтр нижних частот (ФНЧ) 5, опорный генератор 6, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) 7, фазовый детектор (ФД) 8, второй фильтр нижних частот (ФНЧ) 9, RS-триггер 10, элемент 11 задержки, элемент И 12, второй делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 13, инвертирующий сумматор 14 и инвертор 15.

Инвертирующий сумматор 14 (фиг.2) содержит операционный усилитель 16 и первый 17, второй 18 и третий 19 резисторы.

Цифровой синтезатор частот работает следующим образом.

В цифровом синтезаторе частот параллельно основному (узкополосному) кольцу автоподстройки, состоящему из 40

УГ 1, первого ДПКД 2, ЧФД 4, первого

ФНЧ 5, инвертирующего сумматора 14 и . инвертора 15 включено дополнительное (широкополосное) кольцо автоподстройки из того же УГ 1, второго 45

ДПКД 13, элемента И 12, ФД 8, второго ФНЧ 9, выход которого подключен к второму входу инвертирующего сумматора 14 и инвертора 15. Дополнительное кольцо автоподстройки работает на частоте сравнения, значительно превышающей частоту заданного шага сетки.

В режиме синхронизма импульсы с выхода первого ДПКД 2 практически почти совпадают с опорными импульсами, поступающими на второй вход ЧФД 4, т.е. основное кольцо автоподстройки представляет собой систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с астатизмом второго порядка (фиг. 3, а и б — моменты времени to -t„) ° Опорные импульсы с выхода ДФКД 7 поступают на вход ФД 8 (шина "Выборка-запоминание") и запускают его генератор пилообразного напряжения (фиг.3).

Одновременно эти же импульсы поступают на вход сброса второго ДПКД 13 и на S-вход RS-триггера 10, устанавливая его с состояние логической "1", по выходу. С выхода RS-триггера 10 уровень логической "1" поступает на второй вход элемента И 12 и разрешает прохождение сигналов по первому его входу с выхода второго ДПКД 13. После сброса импульсов с выхода ДФКД 7 второй ДПКД 13 начинает новый счет, т.е. оба делителя начинают счет одновременно. Импульс с выхода второго

ДПКД l3 через элемент И 12 поступает на другой вход ФД 8, а через элемент

11 задержки — на R-вход RS-триггера

10, переводя его в состояние логического "О". Этот сигнал с выхода RSтриггера 10 поступает на второй вход элемента И 12 и закрывает его. После этого второй ДПКД 13 начинает новый счет импульсов, но не успевает его завершить, так как импульс с выхода

ДФКД 7 сбросит его и оба делителя начнут счет сначала.. А RS-триггер 10 этим же импульсом установится в исходное состояние, и процесс повторится. Если до прихода сдедующего импульса с выхода ДФКД 7 (до окончания развертки в ФДВ) появится второй импульс с выхода второго ДП1Я 13, то он не пройдет через элемент И 12 так как на втором входе элемента И 12 присутствует сигнал "Лог.О" с выхода RSтриггера IÎ.

Таким образом, в режиме синхронизма импульс выборки должен проходить всегда в одну и ту же точку пилообразного напряжения (фиг. 3, в и г — момент o — " ), т.е. на выходе ФД 8 или входе второго ФНЧ 9 формируется определенная величина управляющего напряжения Ч, которое поступает на второй вход инвертирующего сумматора 14. А на выходе ЧФД 4 в результате сравнения двух" потоков импульсов формируется основное управляющее напряжение V,которое через первый ФНЧ 5 поступает на первый вход инвертирующего сумматора 14.

При этом управляющее напряжение на управляющем входе УГ 1 равно вэвешен1510080 ной сумме управляющих ходов первого ФНЧ 5 и

2

V = Ч +

X. и напряжений с вывторого ФНЧ 9

5 выбирается из

Коэффициент инвертирующеого на основе

Весовой коэффициент п следующих соображений. усиления многовходного го усилителя (построенн операционного усилителя 16 с заземленным неинвертирующим входом, фиг.2) определяется как ос

К

1 R1

15 где К вЂ” сопротивление обратной связи операционного усилителя;

R — сопротивление соответствую1 щего резистора. 20

С помощью резисторов, включенных во входную цепь, можно реализовать весовые коэффициенты для каждого из слагаемых, если принять, что первый резистор 17 равен третьему резистору. 25

19, а второй резистор 18 .равен R = и R(, где R< — сопротивление второго резистора 18; R 1 — сопротивление первого резистора 17 °

Каждому значению управляющего нап- 30 ряжения на управляющем входе УГ 1 соответствует определенная частота на его выходе. Для изменения частоты выходного сигнала цифрового синтезатора частот на определенную величину (I(,f (шаг) нужно на соответствующую величину изменить управляющее напряжение 6 V . Если выбрать частоту опорных импульсов в дополнитель— ном кольце в и раз больше, чем в

40 основном, определяемом заданным шагом сетки частот, то при одновременном переключении коэффициентов давления на единицу первого ДПКД 2 и второго ДПКД 13 от блока 3 установки вы- 45 ходной частоты напряжение на выходе

ЧФД 4 в течение первого периода регулирования не изменится, так как еще не пришел импульс с выхода первого

ДПКД 2 и информация о рассогласовании 50 сохраняется старея (до переключения).

Но за это время в дополнительном кольце автоподстройки пройдет и периодов регулирования. Причем после первого же периода регулирования управляющее напряжение на выходе ФД 8 изменится на величину ДЧ = п ° Й V, где Ь Ч, изменение управляющего напряжения, которое было бы на выходе ЧФД 4; если бы работало только одно основное кольцо (фиг. 3, в и. г — моменты времени

). Тогда после первого же периода регулирования в дополнительном кольце суммарное управляющее напряжение УГ 1 станет равно

V, ЬЧ

Ч =V + — -+-----V + п п

V2 пАЧ, + --- + — -- - = V + - — + gV и и и т.е, изменится на величину Ь Ч, как и требовалось для заданного приращения частоты ЬЙ . Если система близка к оптимальной по управлению, то может получиться так, что после переключения к моменту окончания первого периода регулирования основного кольца автоподстройки с помощью подстройки по дополнительному кольцу, система уже войдет в синхронизм и управляющее напряжение на выходе первого ФНЧ 5 останется без изменения, т.е. вся подстройка произойдет с помощью дополнительного кольца автоподстройки (на фиг. 36 видно, что если бы работало только основное кольцо автоподстройки, то после первого периода было бы рассогласование Ь(1( в момент времени t ). Если система управления не оптимальная или и невелико, то после первого периода регулирования основного кольца автоподстройки система может не успеть войти в синхронизм и на выходе ЧФД 4 будет какое-то рассогласование

Ь(1(Ы 1, значительно меньше, чем в ( случае, если бы работало только одно основное кольцо. В следующих периодах это рассогласование будет отработано.

Таким образом, в предложенном цифровом синтезаторе частот получится выигрыш по быстродействию примерно в и раз из-за того, что подстройка управляющего напряжения осуществляется в и раз чаще, чем если бы работало только одно основное кольцо автоподстройки.

Дополнительным преимуществом предложенного цифрового синтезатора частот является то, что в дополнительном кольце автоподстройки пропорционально уменьшению управляющего напряжения на выходе инвертирующего сумматора

14 в п раз, также в и раз уменьшается уровень помехл с частотой срав1510080

Формула изобретения

Составитель А. Мьппакин

Техред Л.Олийнык

Корректор Н.Борисова

Редактор Г.Гербер

Заказ5829/56 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101

11 tt нения с выхода ФД 8. Это позволяет при необходимости несколько уменьшить степень фильтрации второго ФНЧ 9 и тем самым также повысить быстродействие.

Цифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор, первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, частотнофазовый детектор и 15 первый фильтр нижних частот, последовательно соединенные делитель частоты.

c,ôèêñèðoâàHHûì коэффициентом деления, фазовый детектор и второй фильтр нижних частот, последовательно соединенные 20 второй делитель частоты с переменным коэффициентом деления и элемент задержки, блок установки выходной частоты, опорный генератор, элемент И и RSтриггер, S-вход которого подключен к 25 первому выходу делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления и к входу сброса второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления, R-вход RS-триггера соеди- 30 нен с выходом элемента задержки, а выход — с первым .входом элемента И, второй вход элемента И соединен с входом элемента задержки, выход элемента

И соединен с другим входом фазового детектора, выход управляемого генера- . тора подключен к входу второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход блока установки выходной частоты соединен с установочными входами первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления, второй выход делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления соединен с другим входом частотнофазового детектора, о т л ичающий с я тем, что, с целью повышения быстродействия, введены последовательно соединенные инвертирующий сумматор и инвертор, выход которого подключен к управляющему входу управляемого генератора, первый и второй входы инвертирующего сумматора подключены соответственно к выходам первого и второго фильтров нижних частот, а выход опорного генератора соединен с входом делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления.