Цифровой синтезатор частоты Советский патент 1988 года по МПК H03B21/02 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах передачи информации для формирования сигналов с дискретно изменя- емой частотой.

Целью изобретения является расширение диапазона выходных .

На 4иг. 1 представлена электрическая структурная схема цифрового синте затора частоты} на фиг. 2 - пример .выполнения цифроаналогового фазоврада- теля. .

Цифровой синтезатор частоты содержит генератор 1 импульсов, 1,2,...,п последовательно соединенные делители 2, 2J,...,2„ частоты на два. 1,2,... п элементов И 3,3,...,3„, элемент ИЛИ 4, счетчик 5 по модулю М, регистр 6 кода частоты, 1,2,...,k дополните- льные элементы И 7,, 7 ,. . . ,7 , 1,2, ...,k дополнительные счетчики 8,,8j, ...,8к, сумматор 9 кодов по модулю М, цифроаналоговый фазовращатель (ЦАФ) 10, полосовой фильтр 11. При этом ЦАФ 10 содержит фазорасщепитель 12, коммутатор 13, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАЦ) 14, второй ЦАП 15, суммирующий усилитель 16, 1,2, ...,га блоков инверторов 17 ...,17„, первый элемент НЕ 18, дешифратор 19, 1,..,,(т-2) вторых элементов НЕ 20,,...,20(ш-2).Каждый из блоков инверторов 17 , 17 ,..., 17 состоит из первого элемента НЕ 21, первого элемента И 22, второго элемента И 23, второго элемента НЕ 24.

Цифровой синтезатор частоты рабо-, тает следующим образом.

С помощью 1,2,...,п последовательно соединенных делителей 2,2j,...,2 формируются импульсные последовательности f|,/2 где i 1,2,... ,п - порядковый номер последовательно соеди 17j,

5 0 5

0

5

0

ненных делителей 2, f тактовая частота генератора 1.

Сформированные импульсные последовательности подаются на входы соответствующего из п элементов И 3,3, ...,3. При этом обеспечивается несовпадение во времени импульсов, поступающих на входы соответствующих элементов И 3,3,...,3„. Вторые входы каждого из элементов И 3,,3.,...,3 соединены с соответствующими выходами п младших разрядов регистра 6, в котором записан код частоты. Если в каком-либо разряде регистра 6 записана единица, то импульсная последовательность с соответствующего элемента И 3,,3,...,3„ через элемент И 4 проходит на вход счетчика 5, в.результате чего к его содержимому прибавится по модулю М единицы. Выходы k старших разрядов 1зегистра 6 соединены с вторыми входами соответствующих 1,2, ...,k дополнительных элементов И 7 , 7 ,.. ., 7,{ . При наличии в каком-либо из k разрядов регистра 6 единицы, то импульсы с выхода генератора 1 проходят через соответствующий дополнительный элемент И 7,7j,...,7 на вход соответствующего дополнительного счетчика 8, ,8j,,... ,8ц. Модули коэффициента счета 1,2,...,k-oro дополнительных счетчиков равны М/2 , где j 1,2,...,k-- номер дополнительного счетчика 8,8,...,8. При этом к содержимому соответствующего дополнительного счетчика 8,8,...,8к прибд- вится по модулю M/2J единица. Выходы счетчика 5, имеющего модуль М, и выходы дополнительных счетчиков 8,8,...,8ц соединены соответственно с (k+1) входами сумматора 9, осуществляющего суммирование по модулю М.

- 14П9

Разрядность счетчиков 5 и дополнительных счетчиков 8 , ,8 2, .,. ,8 , разная, поэтоьгу при суммировании их содержимое выравниваете по старшему

5

разряду. Следовательно, поступление

импульса на вход счетчика 5 или на вход дополнительного счетчика 8, также имеющего модуль М, приводит к прибавлению единицы к содержимому ю сумматора 9 и соответственно к повоп фазы высокочастотного колебания, поступающего на вход ЦАФ 10, на дискрет 44 2 Й /М. Поступление импульса на вход дополнительного счетчика 8, 15 имеющего модуль М/2, приводит к прибавлению двойки к содержимому сумматора 9 и соответственно к повороту фа- фазы высокочастотного колебания на два дискрета. В общем случае, поступ- 20 ление импульса на вход дополнительного счетчика 8j, имеющего модуль приводит к прибавлению числа к содержимому сумматора 9 и соответственно к повороту фазы на . 25

ЦАФ 10 представляет собой М-фазный фазовращатель и работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал, фазой которого необходимо управлять, поступает зо на вход фазорасщёпителя 12 на выходах которого образуется четыре сигнала, имеющие соответственно фазы О, 90, 180, 270°, На выходы коммутатора 13 проходят два сигнала, соответствующие той четверти круга, в которой должна находиться управляющая фаза. Сигналы, с выходов коммутатора 13 поступают на опорные вхсды первого 14 и второго 15 ЦАП. .Q

При положительном знаке кода фазы сигналы, поступающие на га-разрядные входы ЦАФ 10, проходят через m блоков инверторов 1 7, , 1 72 , ..., 17„, без искажений. Код двух старших разрядов через дешифратор 19 определяет фазы сигнала на выходе коммутатора 13 в соответствии с таблицей.

Прямой параллельный код (М-2) младших разрядных входов поступает на кодовые разряды первого ЦАП 14, обратный код через вторые элементы НЕ 20,20, ...,20. на кодовые разряды второго ЦАП 15. Амплитуды сигналов на выходах первого и второго ЦАП 14 и 15 линейно зависят от текущего значения кода, подаваемого на их разрядные входы, и ,пропорциональны величине сигнала, подаваемого на их опорные входы, Поэто35

45

..50

9

5

5 0 5

о Q

5

14

му вектор фазы результирующего колебания на выходе суммирующего усилителя 16 будет принимать дискретные значения в пределах угла 90°. Зависимость сдвига фазы от кода будет линейной с ошибкой не более 4°.

Если знак кода фазы отрицательный то сигналы, поступающие на М-разряд- ные входы ЦАФ 10 инвертируется, т.е. код, управляющий фазой, меняется на обратный. Это осуществляется при помощи первого элемента НЕ 18 и первого и второго элементов И 22 и 23, первого и второго элементов НЕ 21 и 24 , каждого из m блоков инверторов 17,17,..., 17. При этом зависимость приращения фазы от приращенной кода остается прежней, но направление вращения фазы меняется на противоположное .

Сигнал с выхода ЦАФ 10 поступает на полосовой фильтр 11, отфильтровывающий паразитные высокочастотные фазовые флюктуации синтезируемого сигнала. Синтезируемый сигнал будет содержать помимо основной гармоники с частотой fp паразитные гармоники (при условии, что на вход устройства поступает гармоническое колебание). Частота основной гармоники определяется средней скоростью изменения управляемой фазы.

Обозначим л f, где f - частота входного гармонического сигнала, и если в одном из старших разрядов (j) регистра 6 записана единица, а в остальных разрядах нули, тогда сдвиг частоты синтезируемого сигнала пропорционален скорости изменения фазы

Z M- М

Д f и 10- п

й

45

..50

Если единица, записана только в одном из младших 1,2,...,п-ом разряде регистра 6, при поступлении каждого импульса на вход.соответствующего элемента И фаза сдвигается на один дискрет Ч, а частота следования импульсов составляет „/2 , сдвиг частоты составляет

д г

fh лМ fn 2

В общем случае сдвиг частоты также пропорционален числу (коду частоты) , записанному в регистре 6

if (М-2),

где К jj - код частоты. I, Если на вход цифрового синтезатора частоты подать гармоническое колебание с частотой f, то на выходе можно сформировать сетку частот в диапазоне

f,-F. f,+ F

где F - максимальный сдвиг частоты л (при максимальном значении кода частоты Кц -1)

F fn

М.2

Шаг сетки составляет f .2. /

Объем ансамбля формируемых сигналов составляет

N .

Максимальный сдвиг частоты F , определяющий ширину диапазона перестро ки частоты, составляет „ и -

F h MTJ

Таким образом, при фиксированных значениях параметров „ и М диапазон перестройки превосходит диапазон перестройки известного устройства.

Формулаизобретения

Цифровой синтезатор частоты, содержащий 1,2,...,п последовательно соединенных делителей частоты на два генератор импульсов, выход которого подключен к входу первого делителя частоты на два, другие выходы 1,2, ...,п-ого делителей частоты на два соединены с первым входом соответственно 1,2,..,,п-го злементов И, выходы каждого из которых подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, регистр кода частоты, 1,...,п-й выходы которого соединены с вторыми уходами соответственно 1,2,...,п-го

15

й

4119146

элементов И, и цифроаналоговый фазовращатель, сигнальный вход которого является сигнальным входом цифрового синтезатора частоты, а знаковый выход регистра кода частоты подсоединен к знаковому входу цифроаналогового фазовращателя, отличающий- с я тем, что, с целью расширения

JO диапазона выходных частот, между выходом элемента ИЛИ и кодовым входом цифроаналогового фазовращателя введены последовательно соединенные счетчик по модулю М и сумматор кодов по модулю М, а также введены полосовой фильтр, 1,2,...,k дополнительных элементов И, 1,2,..,,k дополнительных счетчиков, при этом первые входы каждого из k дополнительных элементов И объединены и подключены к выходу генератора импульсов, вторые входы каждого из 1,2, ... ,k дополнительных элементов И подключены соответственно к 1,2,...,k-My дополнительному выходу регистра кода частоты, а выход 1,2,...,k-ro дополнительного элемента И соединен с входом соответственно 1,2,...,k-ro дополнительного счетчика, выходы каждого из k дополнительных счетчиков подключены к соответствующему входу сумматора кодов по модулю М, выход цифроаналогового фазовращателя соединен с входом полосового фильтра, при этом модули коэффициентов счета 1,2,...,k-ro дополнительных

35 счетчиков равны М/2- , где j 1,2, ...,k - номер дополнительного счетчика.

20

25

30

Изобретение относится к радиотехнике и расширяет диапазон выходных частот. Устр-во содержит г-р 1 импульсов, 1,...,п последовательно соединенных делителей 2,...,2„ частоты на два, 1,...,п эл-тов И 3,..., 3„, эл-т ИЛИ 4, регистр 6 кода частоты, цифроаналоговый фазовращатель (ЦАФ) 10. Вновь введены счетчик 5 по модулю М, 1,...,k эл-тов И 7,,...,7к 1,...,k счетчиков 8,,...,8ц, сумма

Фив.