Цифровой синтезатор частот Советский патент 1987 года по МПК H03B19/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопередающих и радиоприемных устройствах.

Целью изобретения является уменьшение уровня паразитных спектральных составляющих в выходном сигнале.

На чертеже представлена электрическая структурная схема цифрового синтезатора частот.

Цифровой синтезатор частот содер- жит первый регистр 1 кода частоты, генератор 2 импульсов, накапливающий сумматор (НС) 3, блок 4 вычитания кодов, второй регистр 5 код частоты, триггер 6, первый компаратор 7 кодов, коммутатор 8, первый сумматор 9 кодов, дешифратор 10, второй компаратор 11 кодов, третий компаратор 12 кодов, четвертый компаратор 13 кодов, второй сумматор 14 кодов, третий сумматор 15 кодов, четвертый сумматор 16 кодов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 17 и фильтр 18 нижних частот.

Синтезатор работает следующим образом.

В исходном состоянии в первый регистр 1 записан код числа п, а во второй регистр 5 - код числа N, определяющий емкость НС 3. В каждом такте работы в НС 3 под действием синхронизирующего импульса с выхода генератора 2 импульсов происходит суммирование кода числа п с кодом числа. Полученным в предыдущем такте работы, В НС 3 происходит формирование последовательности кодов ) П р (р 1, 2, 3,.... - номер такта работы цифрового синтезатора частот). Одновременно в каждом такте работы в блоке вычитания происходит вычисление разности между текущим значением кода в НС 3 (кодом К нс(р) ) и: значением кода во втором регистре-5 Kjg(p)

К«с(р - N.

В первом компараторе 7 происходит сравнение текущего кода НС 3 и кода второго регистра 5, и на выходе первого компаратора 7 формируется сигнал записи в том случае, если текущее значение «ода К., , превысит значение кода N. Под действием этого сигнала происходит переключение тригК,

в НС 3 осуществляется со знаНС(р)

чением йК .

Последовательность кодов на выходе НС 3 можно рассматривать как пос- 5 ледовательность кодов фазы на интервале Cf € (0„., . м ). Преобразование указанных кодов в коды амплитуды выходного колебания осуществляется в остальных элементах цифрового синтезатора частот.

Заданная функция преобразования представляется в виде суммы

fO

f5

20

9г,. -1 F к,,,(пЛ + L.KHC(PIJ L нс(.р) J

. g П.нс(р) FKE Hcipi,

где ,1 - аппроксимирующая

25

(p).

Hc(pl

функция j

S - число подынтервалов разбиения аргумента;J - корректирующая

функция; ( - переключательная

функция.

В качестве аппроксимирующей функции р{Кц,рЛ используется прямое или инверсное значение функции а корректируюпще функции формируются операциями сдвига и суммирования. Интервал изменения кодов Kj,j,/p-jj равный N, разбивается на четыре

35

подынтервала и с помощью второго.

третьего и четвертого компараторов 11-13 происходит определение подынтервала, в котором находится текущее значение кода (p НС 3. Для этих

целей на один из входов компараторов 11-13 подается текущее значение Кц(.;р,а на другие входы подаются коды, определяющие границы выделенных подынтервалов. При этом к второй группе входов второго компаратора 11 подключены выходы второго регистра 5 со сдвигом на один разряд в сторону младщих разрядов, что эквивалентно подаче кода N/2. К второй группе

5 входов третьего компаратора 12 подключены выходы второго регистра 5 со сдвигом на два разряда в сторону младших разрядов, что эквивалентно Подаче кода N/4. На вторую группу

гера 6 и осуществляется запись выход- входов четвертого компаратора 13 с ного кода блока 4 вычитания в НС 3. выходов четвертого сумматора 16 пода- В результате этого дальнейшее форми- ется код 3 NM. Этот код формирует- рование последовательности кодов ся в четвертом сумматоре 16 путем

К,

в НС 3 осуществляется со знаНС(р)

чением йК .

Последовательность кодов на выходе НС 3 можно рассматривать как пос- ледовательность кодов фазы на интервале Cf € (0„., . м ). Преобразование указанных кодов в коды амплитуды выходного колебания осуществляется в остальных элементах цифрового синтезатора частот.

Заданная функция преобразования представляется в виде суммы

5

0

9г,. -1 F к,,,(пЛ + L.KHC(PIJ L нс(.р) J

. g П.нс(р) FKE Hcipi,

где ,1 - аппроксимирующая

5

(p).

Hc(pl

функция j

S - число подынтервалов разбиения аргумента;J - корректирующая

функция; ( - переключательная

функция.

В качестве аппроксимирующей функции р{Кц,рЛ используется прямое или инверсное значение функции а корректируюпще функции формируются операциями сдвига и суммирования. Интервал изменения кодов Kj,j,/p-jj равный N, разбивается на четыре

5

подынтервала и с помощью второго.

третьего и четвертого компараторов 11-13 происходит определение подынтервала, в котором находится текущее значение кода (p НС 3. Для этих

целей на один из входов компараторов 11-13 подается текущее значение Кц(.;р,а на другие входы подаются коды, определяющие границы выделенных подынтервалов. При этом к второй группе входов второго компаратора 11 подключены выходы второго регистра 5 со сдвигом на один разряд в сторону младщих разрядов, что эквивалентно подаче кода N/2. К второй группе

5 входов третьего компаратора 12 подключены выходы второго регистра 5 со сдвигом на два разряда в сторону младших разрядов, что эквивалентно Подаче кода N/4. На вторую группу

3

сложения кодов N/2 и N/4 либо путе вычитания кода N/4 из кода N. Указаные входные коды четвертого сумматора 16 формируются путем сдвига разрядных шин. В дешифраторе 10 происходит дешифрация выходных сигналов второго, третьего и четвертого компараторов 11-13 и формируются различные управляющие сигналы в зависимости от того, в каком подынтервале находится текущее значение кода

ис(р)Сложение аппроксимирующей и корректирующей функций происходит во втором сумматоре 14, а формирование корректирующих функций - в первом сумматоре 9.

Если текущее значение кода Кщ./-, находится в первом подынтервале, т. О К(.(р) N/4, на выходах дешифратора 10 формируются управляющие сигналы, под действием которых первый сумматор 9 включается в режим транслирования входного кода, т.е. на его выходе формируется код Выходы первого сумматора 9 подключены к входам второго сумматора 14 со сдвигом на один разряд в сторону младших разрядов, что эквивалентно уменьшению в два раза численного знчения входного кода. Под действием сигнала с выхода дешифратора 10 во втором сумматоре 14 осуществляется операция вычитания из кода

кода -t.

Если текущее значение кода (р) находится во втором подынтервале, т.е. N/4 Sr Кц(, , N/2, то на коммутатор 8 подается сигнал, под воздействием которого выходы второго регистра 5 подключаются к входам первго сумматора 9 со сдвигом на один разряд в сторону младших разрядов. Это эквивалентно подаче кода N/2.B первом сумматоре 9 из кода N/2 вычитается текущее значение кода Кцр-рч т.е. Kj-,(p) N/2 - а во втором сумматоре 14 из кода вычитается уменьшенное в два раза значение выходного кода первого сумматора 9, т.е.

;пр) ()

N

(р) /2

U5 К,

НС(р)

- N/4.

Если текущее значение кода К,,, , находится в третьем подынтервале, т.е. N/2 , 3 N/4, то в первом сумматоре 9 из кода К вычи- тается код N/2, который поступает с выхода коммутатора В.

Выходной код К2-,(р , уменьшенный в два раза во втором сумматоре 14, складывается с кодом К, ч,т.е. формируется код

нс(р1

i

(К

НС

- } (9 2 Ь5 К,.р - N/4.

Если текущее значение кода находится в четвертом лодынтервале, т.е. 3 N/4 нс(р) - N, то на вход первого сумматора 9 через коммутатор 8 поступает без смещения код числа N, из которого вычитается код К |(.ч. Уменьшенный в два раза выходной код пер- вого сумматора 9 складывается во втором сумматоре 14 с кодом К,(.,р. т.е.

КГ(Р) 1/2 N + к„с,р)1.

сформированные во втором сумматоре 14 коды подаТотся на вход третьего

сумматора 15, управление режимом работы которого ос тцествляется триггером 6. В первом полуперисде выходного колебания третш сумматор 15 работает в режиме транслирования входного сигнала, а во втором полупериоде в третьем сумматоре 15 из кода N вычитается выходной код второго сумматора 14. Таким образом, при формировании второго полупериода выходного

колебания осуществляется инверсия кодов по основанию N и тем самым устраняется ошибка преобразования кодов.

Сформированные на выходе третьего Сумматора 15 коды амплитуды преобазуются в ДАН 17, а в фильтре 18 выеляется первая гармоника выходного игнала.

50

В предложенном цифровом синтезаторе частот существенно уменьшается уровень паразитнь х спектральных составляющих в выходном сигнале. Это обусловлено устранением ошибки преоб- 55 разования кодов при инверсии выходных кодов НС 3, а также более точным формированием выходной гармонической функции.

Формула изобретения Цифровой синтезатор частот, содержащий первый регистр кода частоты, последовательно соединенные второй регистр кода частоты, блок вычи- тания кодов, накапливающий сумматор и первый компаратор кодов,последовательно соединенные цифроаналоговьй преобразователь и фильтр нижних частот, а также генератор импульсов, выход которого соединен с входом синхронизации накапливающего сумматора,второй вход первого компаратора кодов подключен к выходу второго регистра кода частоты, второй кодовый вход, установочный вход и выход накапливающего сумматора подключены соответственно к вькоду первого регистра кода частоты, выходу первого компаратора кодов и второму входу блока вычи- тания кодов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения уровня паразитных спектральных составляющих в выходном сигнале между выходом второго регистра кода частоты и вхо- дом цифроаналогового преобразователя введены последовательно соединенные второй компаратор кодов, дешифратор, коммутатор, первый сумматор кодов, второй сумматор кодов и третий сум- матор кодов, а также введены триггер

Составитель Ю. Ковалев Редактор О. Юрковецкая Техред А.Кравчук Корректор А.Зимокосов

1463/53

Тираж 902Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, уло Проектная,4

дретий компаратор кодов и последовательно соединенные четвертый сумматор кодов и четвертый компаратор кодов, выход которого соединен с вторым входом дешифратора, третий вход, второй и третий выходы которого подключены соответственно к выходу третьего компаратора кодов, управляющему входу первого сумматора кодов и управляющему входу второго сумматора КОДОВ), второй вход которого объединен с вторым входом первого сумматора кодов, вторым входом второго компаратора кодов, первым входом третьего компаратора кодов и вторым входом четвертого компаратора кодов и подключен к выходу накапливающего сумматора, второй вход третьего компаратора кодов объединен с Кодовым входом коммутатора, вторым входом третьего сумматора кодов, первым и вторым входами четвертого сумматора кодов и подключен к выходу второго регистра кода частоты, вход и выход триггера-подключены соответственно к выходу первого компаратора кодов и управляющему входу третьего сумматора кодов, а выход генератора импульсов соединен с входом синхронизации цифроаналогового пре- . образователя.

Изобретение относится к радиотехнике и обесйечивает уменьшение уровня паразитных спектральных составляющих в выходном сигнале. Цифровой синтезатор содержит регистры 1,5 кода частоты, генератор импульсов 2, накапливающий сумматор (НС) 3, блок вычитания 4 кодов, триггер 6, компараторы 7, 11, 12, 13 кодов, коммутатор 8, сумматоры 9, 14, 15, 16 кодов, дешифратор 10, ЦАП 17, фильтр 18 нижних частот. В регистр 1 записан код числа п, а в регистр 5 - код числа N, определяющий емкость НС 3. В НС 3 происходит суммирование кода числа п с кодом числа, полученным в предыдущем такте работы. Блок вычитания 4 определяет разность между текущим значением кода в НС 3 и кодом регистра 5. Компаратор 7 формирует сигнал записи кода блока вычитания 4 в НС 3 в том случае, если текущее значение кода НС 3 превысит значение кода N. Последовательность кодов на выходе НС 3 является последовательностью кодов фазы. Интервал изменения кодов НС 3, равный N, разбивается на четыре подынтервала. С помощью компараторов 11-13 определяется подынтервал, в котором находится текущее значение кода НС 3. Дешифратор 10 формирует управляющие сигналы на сумматор 9 в зависимости от того, в каком подынтервале находится текущее значение кода НС 3. В сумматоре 14 происходит сложение аппроксимирующей функции (с НС 3) и корректирующей функции (с сумматора 9). 1 ил. I (Л р1 эо SD :о