Цифровой синтезатор частоты Советский патент 1987 года по МПК H03L7/18 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано -в цифровых радиосистемах передачи информации для формирования гармонических колебаний с дискретно изменяемой частотой.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия. На чертеже представлена структурная электрическая схема цифрового синтезатора частоты.

Цифровой синтезатор частоты содержит регистр 1 кода частоты, делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 2, преобразователь Код-напряжение (ПКН) 3, первый нуль- орган 4, первый импульсно-фазовый детектор (ИФД) 5, опорный генератор 6, сумматор 7 напряжений, фильтр 8 нижних частот, управляемый генератор 9, второй ИФД 10, второй нуль-орган 11, переключатель 12, ключ 13, формирователь 14 импульсов.

Цифровой синтезатор частоты работает следующим образом.

При изменении управляющего кода формирователь 14 импульсов по сигналу записи кода поступающему как в регистр 1, так и в формирователь 14 импульсов замыкает ключ 13 и переводи переключатель 12 в первое положение, при котором выход первого ИФД 5 соединен через переключатель 12 с входом фильтра 8. Сигнал записи обеспечи- фильтр 8 обеспечивает второй порявает запись изменившегося значения кода частоты в регистр 1. При изменении ода в регистре 1 происходит изменение напряжения на выходе ПКН 3. Этим напряжением осуществляется непосредственная перестройка частоты управляемого генератора 9. Ошибки непосредственной перестройки исключаются с помощью косвенной перестройки управляемого генератора 9 по цепи обратной связи. Для этого при изменении кода изменяется коэффициент деления ДПКД 2..На вход ДПКД 2 поступают импульсы, формируемые первым нуль-органом 4 из гармонического колебания управляемого генератора 9. Выходные импульсы первого нуль-органа 4 соответствуют нулям гармонического колебания, т.е. моментам времени, в которые это колебание пересекает нулевой уровень с положитель-. ной производной. Импульсы с выхода ДПКД 2 сравниваются по фазе с выходным сигналом опорного генератора 6.

док астатизма в регулирующей петле цифрового синтезатора частоты, то середина выходных импульсов ДПКД 2 в установившемя режиме совпадает с

40 нулями гармонического сигнала, по ступающего с выхода опорного генера тора 6, а импульсы, формируемые вторым нуль-органом 11, совпадают с нулями выходного сигнала управ4g ляемого генератора 9.

После завершения переходных процессов в регулирующей петле.формирова тель 14 импульсов размыкает ключ 13 и переводит переключатель 12 во втоgQ рое положение, при котором с входом фильтра 8 соединен выход второго ИФД10, регулирующая петля цифрового синтезатора частоты в этом замыкается через второй ИФД 10, что обеспечивает работу цифрового синте затора частоты в следующем режиме и сохраняет высокую стабильность синтезируемой частоты. В случае, если фильтЕ 8 не оебспечивает второго по

55

Напряжение на выходе первого ИФД 5 пропорционально временному сдвигу (разности фаз) между сигналами на его входах. Первый и второй ИФД 5 и 10 реализуются в виде ключа, замыкаемого на время, равное длительности импульса, поступающего на первый вход первого и второго ИФД 5 и 10, осуществляющего стробирование гармонического колебания, поступающего на второй вход. Следовательно, амплитуда импульсов на выходе первого ИФД 5 равна синусу разности фаз между сигналами на его входах. За время переходных процессов в фильтре 8 накапливается напряжение, обеспечивающее устранение ошибок непосредственной перестройки управляемого генератора 9о После окончания переходных процессов (в установившемся режиме) частота импульсов с выхода ДПКД 2 становится точно равной частоте

опорного генератора 6 F

О(

частота

25 управляемого генератора становится равной )

N- РОЛ,

где N - коэффициент деления ДПКД2. 30 Очевидно, что в установившемся режиме частота импульсов, формируемых вторым нудь-орагном 11, равно в N раз меньше частоты выходного сигнала управляемого генератора 9. Если

док астатизма в регулирующей петле цифрового синтезатора частоты, то середина выходных импульсов ДПКД 2 в установившемя режиме совпадает с

0 нулями гармонического сигнала, поступающего с выхода опорного генератора 6, а импульсы, формируемые вторым нуль-органом 11, совпадают с нулями выходного сигнала управg ляемого генератора 9.

После завершения переходных процессов в регулирующей петле.формирователь 14 импульсов размыкает ключ 13 и переводит переключатель 12 во втоQ рое положение, при котором с входом фильтра 8 соединен выход второго ИФД10, регулирующая петля цифрового синтезатора частоты в этом замыкается через второй ИФД 10, что обеспечивает работу цифрового синтезатора частоты в следующем режиме и сохраняет высокую стабильность синтезируемой частоты. В случае, если фильтЕ 8 не оебспечивает второго по5

рядка астатизма регулирующей петли, то в установившемся режиме возможно наличие фазовой ошибки, присутствие которой не нарушает равенства частоты импульсов с выхода ДПКД 2 и частоты опорного генератора 6, а также кратности частот сигналов на входах второго ИФД10,

Формирователь 14 импульсов обеспечивает замыкание ключа 13 и установк переключателя 12 в первое положение в момент записи управляющего кода в регистр 1 и удерживает ключ 13 и переключатель 12 в этом положении до окончания переходных процессов в регулирующей петле, после чего ключ 1 размыкается, а переключатель 12 устанавливается во второе положение, Формирователь 14 импульсов реализуется в виде счетчика импульсов с выхода второго нуль-органа 11. Запуск счетчика на счет осуществляется сигналом записи кода в регистр 1 кода. После того, как счетчик формирователя 14 импульсов отсчитает заданное число импульсов п, происходит смена выходного сигнала, и счет прекращается. Пр этом интервал времени n/F,,выбирается не меньшим времени переходных процессов в регулирующей петле.

Первый нуль-орган 4 и ДПКД2 работает только во время переходных процессов в регулирующей петле, время которых много меньше времени работы на фиксированной частоте.

Формула изобретения

Цифровой синтезатор частоты, содер жащий последовательно соединенные фильтр нижних частот, сумматор напря

Редактор Г.Гербер

Составитель Ю.Ковалев

Техред И.Попович Корректор Е.Рошко

Заказ 3124/55 Тираж 901Подписное

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

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

0

5

g

„

жения и управляемый генератор, последовательно соединенные первый нуль-ор- .ган, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и первый импульс но-фазовый детектор, к второму входу которого подключен выход опорного генератора, преобразователь код- напряжение, выход которого соединен с вторым ВХОДОМ сумматора напряжений, при этом вход преобразователя код- напряжение объединен с установочным входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления и подключен к выходу регистра кода частоты, кодовый вход и вход записи кода которого является соответственно первым и вторым управляющими входами цифрового синтезатора частоты, ОчТ личающий- с я тем, что, с Целью повьшения КПД введены последовательно соединен- :ные второй нуль-орган, второй импульс- но-фазовый детектор и переключатель, и последовательно соединенные форми- 5 рователь импульсов и ключ. Второй вход которого объединен с вторым входом второго импульсно-фазового детектора и подключен к выходу управляемого генератора, второй вход и выход переключателя подключены соответственно к выходу первого импульсно- фазового детектора и к входу фильтра нижних частот, управляю щий вход переключателя соединен с выходом формирователя импульсов, выход ключа подключен к входу первого нуль- органа, вход и выход второго нуль-органа соединены соответственно с выходом опорного генератора и с первым входом формирователя импульсов, второй вход которого объединен с входом записи регистра кода частоты.

5