Способ цифрового формирования частоты

 

Использование: в области цифровой установки частоты .сигнала и в технике генерирования частоты. Сущность изобретения: цифровое формирование частоты состоит в попеременном делении на разные целые числа частоты кварцевого генератора и получении попеременно следующих сигналов с частотами f0 и fn в течение х периодов, где х n0f0 + n if0, а в течение х периодов количество периодов n Of0 одного из поделенных сигналов увеличивают по меньшей мере на один период, а количество периодов n ifn другого из поделенных сигналов уменьшают по меньшей мере на один период , при этом по истечении количества периодов , равного х , все периоды имеют частоту fn. 1 з.п. ф-лы. 2 ил,

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s()s Н 03 B 19/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4355497/09 (22) 08.04.88 (46) 30.08.93. Бюл. М 32 (31) P 3712975.9 (32) 16.04.87 (33) DE (71) Кернфоршунгсанлаге Юлих ГмбХ (DE) (72) Юрген Рэбигер (ОЕ) (56) Патент США М 4658406, кл. Н 033 7/00, 1987.

Шапиро Д.Н. и Паин А.А. Основы теории синтеза частот. М.: Радио и связь, 1981, с. 39-40. (54) СПОСОБ ЦИФРОВОГО ©OPMNPOBAния чАстоты (57) Использование; в области цифровой установки частоты сигнала и в технике генериИзобретение относится к области цифровой установки частоты сигнала и может использоваться в технике генерирования частоты. целью изобретения является обеспечение многоступенчатого с мелким шагом изменения частоты.

На фиг. 1 представлено устройство, например, реализации способа цифрового ..формирования частоты; на фиг. 2 — график изменения частоты при изменении частоты управляющего сигнала на величину Af.

Устройство (фиг. 1) содержит первый и второй преобразователи частоты la, )Ь, опорный кварцевый генератор 2, вычислители За, 3b, блок 4 согласования, третий преобразователь 5 частоты, синхронный электродвигатель (СЭД) 6, первый и второй переключатели 7, 8, счетчик 9.

Формирование частоты происходит следующим образом.

„„5U„„1838875 А 3 рования частоты. Сущность изобретения: цифровое формирование частоты состоит в попеременном делении на разные целые . числа частоты кварцевого генератора и получении попеременно следующих сигналов с частотами fo u Ьо в течение х периодов, где

Х = Aого + П Ц,, а В ТЕЧЕНИЕ Х ПЕРИОДОВ количество периодов и от одного иэ поделенных сигналов увеличивают по меньшей мере на один период, а количество периодов и 1т„другого из поделенных сигналов уменьшают по меньшей мере на один период, при этом по истечении количества периодов, равного х, все периоды имеют частоту

f>. 1 з и, ф n i. 2 ил, Для установки частоты управляющего сигнала в течение следующих друг за другом периодов Х по меньшей мере две частоты управляющего сигнала f0, 4, которые получают путем целочисленного деления опорной частоты опорного генератора 2, смешивают следующим образом: в каждой серии из Х периодов част периодов по имеют частоту 4о, а другая часть периодов пт, имеет частоту fn, причем X = и ото + и тт„.

Средняя частота fn за X периодов равна

1 ст = — (и ото 1о+ и 1 о п)

Таким образом средняя частота fs может быть получена путем соответствующего установления количества периодов с частотами fo и fn, т.е. и от и п 1т„, Частоты

4о и f> отличаются друг ат друга благодаря тому, что при целочисленном делении опорной частоты коэффициент деления изменяется по меньшей мере на 1, причем значения заданы соотношением fo < 1,т < fn, 1838875

Таким образом можно добиться любой точной установки промежуточных частот. B соответствии с п. 2 формулы изобретения изменение частоты управляющего сигнала

b, f завершается в течение целочисленного числа периодов Х, которое разделено на следующие друг за другом группы периодов

Х1 — Хх, например, на группы периодов Х1, Х2, до Х10. Каждая группа периодов содержит соответственно Х периодов уже описанного выше вида, причем в каждой группе периодов Х одна часть периодов n pf имеет ис- ходную частоту fp, а другая часть периодов и 1т„соответствует новой частоте fn, fn =

=- fp + Af, Таким образом, постоянно справедливо равенство

Х(от Х до Х ) = и о о + П 1fn

Количество периодов с новой и исходной частотами изменяется теперь от группы к группе периодов, т.е. от Х1 до Хх, таким образом, что количество периодов с новой частотой и 2т„увеличивается от Х1 до Хх по меньшей мере на один период, в то время как количество периодов с исходной часто: той пго убывает от Х1 до Хх по меньшей мере на один период. Таким образом, после установления числа периодов Х в каждой группе периодов Х1 — Хх от группы к группе периодов по меньшей мере на один период больше устанавливается новая частота fn u по меньшей мере на один период меньше устанавливается частота fp. При управлении синхронным электродвигателем 6 это означает, что он в течение первой группы периодов Х1 нагружается только для отдельного периода новой частотой вращающегося поля fn.

Для всех других периодов в группе периодов Х1 остается первоначальная частота

fp. В следукйцей группе периодов Хг количество периодов пт„с новой частотой fn увеличивается на 1, так что синхронный электродвигатель 6 нагружается новой частотой fn управляющего сигнала в течение двух периодов, После прохождения каждой второй группы периодов Х число периодов

n2f„óBåëè÷èâàåòñÿ на 1, так что после прохождения X периодов получается новая ча2 стота вращающегося поля. С помощью этого способа периодического приближения к новой частоте fn достигается уменьшенное на коэффициент Х изменение частоты управляющего сигнала, которое сказывается таким же образом, как и увеличенный на коэффициент Х эталон частоты.

Предусмбтрено установление числа периодов Х в зависимости от необходимой частоты управляющего сигнала 4т, Целесообразным оказалось число периодов Х- К f>r . При этом К является коэффициентом з пропорциональности. При управлении частотой вращения коэффициент К необходимо устанавливать пропорционально исходной частоте вращения. Таким образом число периодов Х тем больше, чем больше частота управляющего сигнала 4т: Оно возрастает с увеличивающимся изменением частоты управляющего сигнала A f и линеаризируется как бы по способу изменения частоты управляющего сигнала при изменении коэффициента деления делителя частоты. Изменение опорной частоты не требуется.

Имеет место управление скоростью вращения синхронного электродвигателя, При реализации вначале снимается заданная для выходного числа оборотов синхронного двигателя частота управляющего

20 сигнала 1 т. Из нее с помощью коэффициен, та пропорциональности К вычисляется сумма Х, где Х = К fs<, Х вЂ” сумма -для

2 вычислителей За- ЗЬ, внутри которой переключатели 7, 8 изменяют свое положение.

25 Заданная частота управляющего частота управляющего сигнала 4т соответствует требуемой выходной частоте. Синхронный двигатель попеременно работает с частотой

fp и частотой управляющего си нала fn, Ра30 бота осуществляется таким образом, что для

Х = 10 на фиг. 2 X = 100/ сначала для первого Х = 10 все периоды имеют частоту колебаний fp, Для следующих периодов

Xz = 10 на 9 периодов подключается сигнал

35 с частотой колебаний на выходе 4 и для одного периода — с частотой fn. Для следующих 10 периодов, Хз = l0, синхронный электродвигатель работает 8 периодов с частотой fp и два периода с частотой fn. Для

40 Х4 = 10-7 периодов с fp и 3 периода c fn, Во всех следующих периодах Xs = Х,0 изменяется число периодов с частотой колебаний .fp u fn в каждом случае на 1 так что для Х10

=10 только один период имеет частоту fp и 9

45 периодов — частоту управляющего сигнала

fn, Затем синхронный электродвигатель работает только с частотой управляющего сигнала fn, это означает, что достигнута новая скорость вращения. При показанном на фиг.

1 положении переключателей 7, 8 синхронный электродвигатель 6 управляется частотой управляющего сигнала fn, которая может сниматься с второго преобразователя частоты 1в, при этом работает второй вычислитель Зб, На фиг. 2 видно из нанесенной ступенчатой функции, что частота управляющего сигнала fn подключается к синхронному электродвигателю (СЭД) 6 как описано выше в первый раз во втором про1838875 хо ении X2 = 10 (фиг. 2, второй ряд периода ) и именно только в течение одного периода (в первом прохождении СЭД 6 управляется в течение одного количества периодов X> = 10 (фиг. 2, первый ряд периода ) исключительно частотой колебаний на вы оде fo. Чтобы во втором прохождении из, енилось-положение переключателей 7, 8 в числителе 3е устанавливается значение M

-, с тем, чтобы после первого изменения с

М 2 íà M -1 в числителе Зв стало значение

1- И = О, если это значение достигнуто счетчи ом 9 вырабатывается импульс, который об славливает переключение переключателе 7, 8. 6 новом положении переключателе 7, 8 СЭД 6 управляется только частотой ко ебаний на выходе fo, которая снимается с первого преобразователя частоты 1а, работает первый вычислитель За, который в эт м втором прохождении количества периодЬв X2 = 10 управляет СЭД 6 в течение 9 периодов с частотой fo. Это достигается в вычислителе. За благодаря тому, что исходя из N = 9 после окончания каждого периода

N изменяется на 1, так что после окончания

9 периодов в вычислителе 3а получается значение 1 — N = =О. При этом счетчик 9 формирует импульс для переключения переключателей 7, 8 так, что СЭД 6 опять управляется частотой Ь, Второе прохождение для количества периодов Х2 = 10 таким образом окончено. При третьем прохождении с количеством периодов Хз - 10 (фиг. 2, третии ряд периодов) вычислитель Зв начинает с значения M - 3, так что при изменении М после окончания каждого периода на 1 в . этот раз после 2 периодов в вычислителе Зв становится значение 1 — М = О. переключает я 7, 8. После этого вступает в силу вычиислитель За в этом третьем прохождении начинает с N = =8. Таким образом после окончания 7 периодов опять 1 — N - 0 и переключатели 7, 8 вновь перебрасываются, Вышеописанное управление переключателями 7, 8 продолжается до 10 прохождений Х о - 10. После окончания 10ro прохождения СЭД 6 нагружается с помощью частоты управляющего сигнала Ь, таким образом достигнута желаемая новая частота управляющего сигнала f> и с ней ноевая скорость вращения СЭД 6. Представленные на фиг.2 другие квадраты показываю1, что повышение частоты управляющего сигнала на 4, 4" происходит подобным образом, как описано выше..Коэффициент пропорциональности К выбирается в зависимости от нагрузки. Если, например, третий преобразователь частоты 5 маломощный, то для К выбирается

5 большо2е его значение и тем самым большее число Х, следовательно изменение от f< до

Ь в зависимости от К может быть закончено за разное количество шагов изменения часХ

10 тоты. При значении 2 ступенчатая функция проходит более плоско, чем представлено на фиг. 2. Если, например, частота опорного генератора 1 fan = 9 МГц, вместо частоты управляющего сигнала f>15 -6000 Гц установлена частота fn = 5998,8 Гц, то необходимо выбирать коэффициенты преобразователей 1а и 1в соответственно

1500 и 1501, подключать преобразователи

1а, 1в необходимо таким образом, чтобы на

20 блок согласования 4 в течение 10 периодов семь периодов подавалась частота п, с. частотой fo = 600 Гц, а в течение 3 периодов пц„= 3 — с частотой fn = 5996 Гц.. В этом случае получим среднюю частоту управляющего сигнала для СЭД 6 4

fst = (7 600+ 3 5996) = 5998,8 Гц, 10 т.е, получают желаемую частоту управляющего сигнала.

Формула изобретения

1. Способ цифрового формирования частоты, основанный на попеременном делении на разные целые числа чаСтоты кварцевого генератора и получении попеременно следующих сигналов с частотами 4 и

ff в течение Х периодов, где Х = по, + п1 „, отличающийся тем, что, с целью обеспечения многоступенчатого с мелким

40 шагом изменения частоты, в течение Х периодов количество периодов по одного из поделенных сигналов увеличивают по меньшей мере на один период, а количество периодов п1 другого из поделенных сигналов

45 уменьшают по меньшей мере на один период, при этом по истечении количества периодов, равного Х, все периоды имеют частоту f .

2. Способ цифрового формирования частоты поп. 1, отл и чаю щий ся тем, что

Х - К fcT где К вЂ” коэффициент пропорциз ональности; .fcr — усредненная частота за Х перио2 дов

1838875

h ОЫоог

Редактор С,Кулакова

Заказ 2928 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

«а — п1о

Х=п +п =10 и о ч, Составитель Н.Чеканова

Техред М.Моргентал Корректор А,Обручар