Цифровой синтезатор частот
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных и радиопередающих устройствах для полу ения сетки стабильных частот, Устройство содержит: опорный генератор (1), блок установки кода частоты (2), N-I элементов задержки (9|...9м-|). N дополнительных элементов задержки (9i ...9iN), сумматор (10),, фильтр нижних частот (6), N каналов, каждый из которых содержит накапливающий сумматор (3), преобразователь(4) кода фазы в код амплитуды, цифроаналоговый преобразователь (5), инвертор (8), элемент задержки (9), второй, N-й каналы дополнительно содержат N-I регистров памяти (HI...UN-I) и N- перемножителей кодов (12|...12м-|), N-1 сумматоров кодов (7i...7iM-i). 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 В 19/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ оь
6д
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4849174/09 (22) 09.07.90 (46) 07.11,92, Бюл, 41 (71) Киевское высшее авиационное ин>кенерное училище (72) Н,В.Марочкин и И.В.Настопыров (56) Авторское свидетельство N. 1686693, кл. Н 03 В 19/00, от 07.07.89. (54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных v радиопередающих устройствах для полу:.ения сетки стабильных частот, Устрой Ы 1774463 А1 ство содержит: опорный генератор (1), блок установки кода частоты (2), N-l элементов задержки (9ь..9м-l), N дополнительных элементов задержки (gi ...9) ), сумматор(10)„ фильтр нижних частот (6), N каналов, каждый из которых содержит накапливающий сумматор(3), преобразователь(4) кода фазы в код амплитуды, цифроаналоговый преобразователь (5), инвертор (8), элемент задержки (9), второй, N-й каналы дополнительно содержат N-t регистров памяти (Иь..Им I) и N-I перемножителей кодов (12 ...12m), N-1 сумматоров кодов (7ь..7ь-1) Зи4
1774463
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных и радиопередающих устройствах для получения сетки стабильных частот.
Известны цифровые синтезаторы частот, используемые в радиоприемных и радиопередающих устройствах (См.Гнатек Р, Справочник по цифроаналоговым и аналого-цифровым преобразователям. - M,: Радио и связь, 1982.-с, 255-259, авторское свидетельство К. 1374398, кл. Н 03 В 19/00, 1988 г.), Из известных цифровых синтезаторов частот наиболее близким по технической сущности яаляетсч цифровой синтезатор частот, описанный в заявке на изобретение
М 4702669, кл. Н 03 С 3/00 от 07.07,89, Недостаток прототипа: данный цифровой синтезатор не позволяет получать синусоидальный сигнал с частотой, превышающей частоту опорного генератора.
Цель изобретения — расширение диапазона синтезируемых частот. Для достижения этой цели в известном цифровом синтезаторе, включающем опорный генератор, блок установки кода частоты, фильтр нижних частот, N каналов, каждый из которых, кроме первого, содержит последовательно соединенные сумматор кодов и преобразователь кода фазы в код амплитуды, при этом первый канал содержит преобразователь кода фазы в код амплитуды и элемент задержки, а выход блока устанонки кода частоты соединен с кодовым входом каждого из N каналов, дополнительно введены последовательно соединенные первый..., N-1й элементы задержки, последовательно соединенные первый,..., N-й дополнительные элементы задержки, сумматор, пыход которого соединен со входом фильтра нижних частот и входом первого дополнительного элемента задержки, при этом в каждый из N каналов, кроме первого, введены последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, аналоговый инаертор и элемент задержки, последовательно соединенные регистр памяти ". перемножитель кодов, накопительный сумматор, а в первый канал введены последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и аналоговый инвертор, а также накопительный сумматор, при этом выход опорного генераторэ соединен со входом синхронизации первого канала и входом первого элемента задержки, вход сигнала синхронизации каждого из N каналов, кроме первого, подсоединен к выходу соответствующего из N-1 элементов задержки, первый и второй ныходы каждого из N каналов и выход ¹ro дополнительного элемента задержки подсоединены к соответствующим входам сумматора, при этом в каждом из N каналов вход цифроаналогового преобразователя подключен к выходу преобразователя кода фазы в код амплитуды, тактовый вход которого соединен с тактовым входом накопительного сумматора, а -в каждом иэ каналов, кроме первого, выход накопительного сумматора соединен с первым входом сумматора кодов, второй вход которого подсоединен к выходу перемножителя кодов, второй вход которого соединен с кодовым входом накопительного сумматора, в первом канале выход аналогового инвертора соединен со входом элемента задержки, а накопительный сумматор соединен с адресным входом преобразователя кода фазы в код амплитуды, при этом в каждом из N каналов кодовый и тактовый вход накопительного сумматора являются соответственно кодовым входом и входом синхронизации каждого канала, а выходы. цифроаналогового преобразователя и элеме: та задержки являются соответственно первым и вторым выходом каждого канала.
Предлагаемый цифровой синтезатор частот позволяет расширить диапазон синтезируе"мых частот. Это достигается уменьшением шага квантования по фазе в N раз. Цифро30 вой синтезатор строится по многоканальному принципу. В каждом канале формируется код текущей фазы и, в соответствии с кодом фазы, формируется код амплитуды, Код текущей фазы 1-го канала отличается на фик35 сиронанную величину Bi от кода текущей фазы. При этом тактовые импульсы с опорного генератора подаются в каналы, кроме первого, через линии задержки хз. Приход синхроимпульса «а 1-й канал задержан на
40 (1-1) хз, Величина д; определяется так: д =Р f;
Pi = (— 1 ) хз, хз =
Tо
N где Р— величина поправки, f -синтезируемая частота, i — номер канала, То — период следования тактовых импульсов. При использовании в цифровом синтезаторе N каналов шаг квантования по фазе уменьшается в N раз, Это позволяет увеличить в N раз частоту синтеэируемого сигнала. Возможно получение сигнала с частотой г1ревышающей частоту опорного генератора. Диапазон синтезируемых частот расширяется. За период ITo частоты опорного генератора имеется N выборок фазы от N каналов. Каждая из N выборок фазы преобразовывается в блоках преобразователей
1774463 кода фазы в код амплитуды синусоидального сигнала, а код амплитуды преобраэовывается цифроаналоговым преобразователем в аналоговую величину напряжения. В течение Тр эта величина остается неизменной. Выходной результирующий синусоидальный сигнал формируется на основе амплитуд синусоидального сигнала, соответствующих выборкам фазы. В каждый момент времени определяется разность амплитуд синусоидального сигнала соответствующих второй и первой выборкам фазы, третьей и второй и т.д., (N-1)-й, а также первой и N-й выборкам. В каждый момент времени выходной синусоидальный сигнал есть сумма вычисленных разностей. После прихода очередного тактового импульса разности обновляются путем суммирования разностей, сдвинутых во времени на То. Для осуществления такого суммирования вычисленные. разности суммируются с самими собой, предварительно задержанными на То. Для создания такой задержки соединяют последовательно дополнительные N линий задер- жки.
Изобретение поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 показан предлагаемый цифровой синтезатор частот (структурная электрическая схема).
Цифровой синтезатор частот содержит опорный генератор 1, блок установки кода частоты 2, последовательно соединенные первый,..., (N-1}-й элементы задержки (9(),...,9(-i)) последовательно соединенные первый,.:., N-й дополнительные элементы задержки (9(l),...,9(м), сумматор 10, фильтр
1 нижних частот 6, Nканалов,,каждый из которых содержит накопительный сумматор 3. преобразователь кода фазы в код амплитуды 4, цифроаналоговый преобразователь 5, . аналоговый инвертор 8, элемент задержки
9, каждый из каналов кроме первого, содержит.также регистр памяти 11, перемножитель кода 12, сумматор кодов 7. Выход сумматора 10 соединен со входом фильтра нижних частот 6 и входом первого дополнительного элемента задержки 9(<). Выход блока установки кода частоты соединен с кодовым входом накопительного сумматора . 3 каждого канала и вторым входом перемножителя кодов 12 каждого канала, кроме первого.
Вход перемножителя кодов 12 соединен с выходом регистра памяти 11. Выход накопительного сумматора 3 в первом канале соединен со входом преобразователя кода фазы в код амплитуды 4. Во всех каналах, кроме первого, выход накопительного сумматора 3 соединен с первым входом сумматора кодов 7, второй вход которого соединен с выходом перемножителя кодов
12, выход сумматора кодов 7 соединен со входом преобразователя кода фазы в код амплитуды 4. В каждом канале выход преоб5 разователя кода фазы в код амплитуды 4 соединен со входом цифроаналогового преобразователя 5, выход которого соединен со входом аналогового инвертора 8, выход которого соединен со входом элемента задер10 жки 9.
Выходы цифроаналогового преобразователя 5 и элемента задержки 9 являются соответственно первым и вторым выходом каждого канала. В каждом из N каналов
15 кодовый и тактовый вход накопительного сумматора 3 являются соответственно кодовым входом и входом синхронизации каждого канала.
Выход опорного генератора 1 соединен
20 со входом синхронизации первого канала и входом первого из последовательно соединенных (М-1) элементов задержки 9(11. Вход сигнала синхронизации каждого иэ N каналов, кроме первого, подсоединен к выходу
25 соответствующего из (N-1) последовательно соединенных элементов эадер>кки (9(>),...,9<и-<}. Первый и второй выходы кахсдого из N каналов и выход N-го дополнительного элемента задержки 9 Оч1 подсоединен к !
30 соответствующим входам сумматора 10. В каждом канале тактовые входы накопительного сумматора, преобразователя кода фазы в код амплитуды и цифроаналогового преобразователя соединены между собой.
35 Цифровой синтезатор частот работает следующим образом. Сигнал с опорного генератора 1 без задержки поступает на вход синхронизации первого канала, на вход синхронизации t-го канала сигнал с опорно40 ro.ãåíåðàòoðà 1 поступает через (i-1) последовательно соединенных элементов задержки (9(1),...,9(ь1)).
С приходом тактового импульса накапливающий сумматор 3 формирует код теку45 щей фазы, в соответствии с этим кодом преобразователь кода фазы в код амплитуды 4 первого канала преобразовывает код фазы в соответствующий ему код амплитуды синусоидального сигнала. Задержанным на
50 время ((И) тз) тактовым импульсом накопительный сумматор 3 в остальных каналах также формирует- код текущей фазы, этот код в сумматоре кодов 7 суммируется с кодом фазы, учитывающим задержку в по55 ступлении тактового импульса на время ((I-1) гз ).
Добавочный код фазы формируется в перемножителе кодов 12 на второй вход которого поступает код синтезируемой часто1774463
I;0 ты с блока установки частоты 2, а на первый
Гзход код поправки Р =- (I-1) тз с регистра памяти I 1. С BI»fxo+B cg!1fi18TopB КОДОВ 7 Ko)3, фазы поступает на преобразователь кода фаэы B код амплитуды 4. В каждом MB KB«43330B кОд амг(литудь(синусоидэльнОГО сипзаля (lp0" образуется в аналог цифроаналоговым Г(раобразователем 5, остаю(цийся постоянным до прихода следу«о(цего тактового импульса.
Выхоцной синусоидальный сигнал формируется суммированием в аналоговом сумматоре 10 разностей амплитуд напряжений на выходе цифроаналогового преобразователя Второго и первого каналов, третьего и второго и так далее, М-I 0 и (N- I)-го канала, а
6 также первого и N-го ка«»(ало(з.,14и(и!(Нертировани я и зад8рх<ки сиГнала н кау»< Г(Ом ка нале используют аналоговый инвертор 8 и элемент задержки 9. Сигналь, с первого и
Второго выхода каждоГО канала сумии(!уютc3I B аналогОРОм сумматоре 10. На (2!»4 + 1)-Й вход сумматора 10 подается с его выхода сигнал, задержанный на То, Для этого выход сумматора IO соединен с его (2N + 1)-м входом через N последовательно соединенных дополнительных элементов задержки
9 (1)," 9 (II), С выхода вналогс»Ного су!1матора
10 сигнал подается на фильтр нижних частот
6 который осу(цествляет фильтраци!о выход-
НОГО сиГнала в пояс(се рабо (их частот, Преобразователь кода фазы в код амплитуды может быть выполнен в виде постоянного запоминаю(цеГО устрОйства или лОГическОЙ матрицы.
Време(4!(Ые диаграммы, пояс!(яю(дие работу предлагаемого цифрового синтезатора частот при N — --3, представлены на фиг. . 2. Здесь пунктиром показаны значения C»I(тезируемОГО синусоидальнОГО сиГ«!ала.
Предлагаемый цифровой синтезатор частот позволяет ум8ньш "ITB шаГ кюа«!тОРания по, фазе, повысить точность а»ппроксимации си«зусОидаль!4ОГО сиГнала. Hpl фиксирова! lной тактовой (астоте опорного генератора при использовании N параллельных -- !(ВДОВ максимальная синтезируе(иая частота увеличивается В М раз. фo(эмула и3QP)р8Tе f! и31
Цифровой синтезатор IBcTGT, сОд8ржа " (ци(! опорный генератор, блок установки кода частоты, фильтр нижних частот, N ка!! алов, ка>кд(лй из которых крОМ8 первОГО, содержит последовательно соединенные сумматор кодов и преобразоватоль кода Фа3!»". в код амг«л!1туды при этОм первыи канал
А » (О содержит преобразователь кода фазы в код амг(литудь(и элемент задержки, а выход блока установки кода частоты соединен с кс(довым входам каждого из К каналов, О т ли ч а ю(ц и и с я тем, что, с целью расширения диапазона вь!ходных частот, в него введены последовательно соединенные первый...., К-1-й элементы задержки, последовательно первь!й,..., N-й ные элементы задер>кки, сумматор, ВыхОд которого соединен с входом фильтра нижHb1x частот и входом первого допол ни гел ьного элемента задержки, 31ри этом B каждый из N каналов, кроме первого, введены f!оследОнательно сОединенные цифроа«(алОГОГ-ый п реобраэователь, а! (алого(зый ин нертор и элемент задержки, последовательно с08диненные регистр памяти .1 перемножитель кодов, 1(акопительный сумматор, а в первый канал Введены последовательно соодине«4ные цифроаналоговый преобразователь и аналоговый инвертор, также накопитель-. ный сумматор, при этом выход опорного генератора соединен с входом синхронизации первою
«<<,Д а„1пли1,"1 ь(, при 3TQI н каждом из N каналОВ кодовый M тактовыЙ Рход НВКо и ител ь и О го C»> f f ì BTO pB B B!151 IOTCJI СООТВ8ТСТВ8ННО КОДОВЫМ ВХОДОМ И ВХОДОМ синхронизации каждого канала, а выходы цифроаналогового преобразователя и элемента задержки явля«отся сООтВетстнен(40 первым и вторым (зых<»ДОм ка>кдОГО канала.
1774463 и, Оу
49
%u Я
Составитель Н.Марочкин
Редактор И. Шубина Техред М.Моргентал Корректор С. Лисина
Заказ 3934 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
