Цифровой синтезатор частот Советский патент 1988 года по МПК H03B19/00 

4

со

149 -J К9 1C

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

Цель изобретения - расширение частотного диапазона синтезируемых частот.

На чертеже представлена электрическая структурная схема цифрового синтезатора частот.

Цифровой синтезатор частот содержит блок 1 установки частоты, накопитель 2, блок 3 вычисления выборок, цифроаналоговьй преобразователь (ЦАП) 4, аналоговый ключ 5, блок 6 коммутируемых фильтров (БКФ), опорный генератор 7, элемент 8 задержки, дешифратор 9, блок 10 вычисления коррекции (БВК), преобразователь 11 код - вре- мя.

Цифровой синтезатор Частот работает следующим образомо

Весь диапазон рабочих частот разбит на 1 поддиапазонов, каждый из которых имеет ширину, равную половине тактовой частоты 0,5 fy. В блоке 1 установки устанавливается двоично кодированное значение синтезируемой частоты f с .

l75r,(ai2 +

+,, .+а.,- 2) + ( +а,,,,.2Ч...+а,,„., ),

где А,А2 - соответственно дробная и целая части отношения значения синтезируемой частоты к половине значения тактовой частоты опорного генератора 7. ; Таким образом, код А определяет Значение частоты формируемого коле- рання внутри каждого поддиапазона, а код А/ - номер диапазона формируемых колебаний.

Коды а,, а , ..., а , поступают на вход накопителя 2 по модулю N( ), на выходах которого в каждый такто

т

вьйвИчойент времени формируется число ,-2°+Ь -2Ч1.,+Ь„., 1

по алгоритму

В,,+а где ,1,2,,.. .

2°.

jg

15 0

5

0

5

0

.

0

5

В процессе работы в блоке 3 вычисления код с выхода накопителя 2 преобразуется в код амплитуды, который затем в ЦАП 4 преобразуется в аналоговую величину. На выходе ЦАП 4 формируются выборки синтезируемого гармонического колебания, длительность которых равна тактовому интервалу Т, С помощью аналогового ключа 5, который открывается на короткое время 1 импульсами, поступающими с преобразователя 11 код - время, формируются короткие выборки синтезируемого колебания длительностью , Спектральная плотность дискретной последовательности коротких выборок формируемого гармонического колебания определяется вьфажением

S - (J: «inJ X-e- )« r(f) Ч fi-e f

«t ,(f±fc-nf,)) .

-co

где o 2Tr( - спектральная плотность аналогового гармонического колебания;

UB - амплитуда формируемого коле бания J

ci ,.,}-дельта-функция.

Спектр дискретной последовательности коротких выборок имеет сложную структуру. Помимо основной составляющей с частотой fp в нем содержатся составляющие с частотами (, ,,,,/,

БКФ 6 содержит набор фильтров, настроенных на каждый поддиапазон фор- мируемь1х гармонических колебаний, и набор высокочастотных выключателей (не показаны), Код номера поддиапазона (старшие разряды а, ,, .,а „., блока 1 установки поступает на вход дешифратора 9 и преобразуется в нем в позиционный код, под воздействием которого включается один из высокочастотных выключателей БКФ 6, и на выход цифрового синтезатора частот подается сигнал с фильтра, соответст- взпощий данному поддиапазону, Множи„ -С sin IT-C f тель -Y в выражении

для спектральной плотности формируемого гармонического колебания можно рассматривать как передачточную характеристику аналогового ключа 5, Поскольку длительность выборок 2 йа вы31Д

ходе аналогового ключа 5 меньше тактового интервала Т, передаточная характеристика аналогового ключа 5 уже первоначально имеет .меньпгую амплитудную неравномерность по сравнению с передаточной характеристикой ЦАП А. Для стабилизации уровня выходного сигнала в широком диапазоне частот служат аналоговый ключ 5, БВК 10 и преобразователь 11 код - время.

Сущность стабилизации уровня выходного сигнала состоит в следующем. При изменении длительности выборок передаточная характеристика аналогового ключа 5 также изменяется. На нулевой частоте длительность формируемых выборок i минимальная. С повышением значения формируемой частс - ты длительность выборок увеличивается и достигает максимального значения fj на верхней частоте fg рабочего диапазона. При этом длительность выборок изменяется так, что значение передаточной характеристики аналогового ключа 5 на синтезируемой частоте постоянно во всем рабочем диапазоне частот. Максимальная длительность выборок формируемого сигнала выбирается из условия получения максимального значения передаточной характеристики аналогового ключа 5 на верхней частоте рабочего диапазона. Данному условию соответствует длительность выборок LJ значение передаточной

характеристики аналогового ключа 5 соответствует при этом

Н

- 1т

т - -- - и Т

ДкС€в) в iTf

Длительность выборок для других значений синтезируемых частот находится из условия Нд|( дк( J и

определяется из выражения

и (f c) ir arcsin (--), lilt ig

Формирование кодов длительности выборок осуществляется БВК 10, который может иметь различные вьшолнения Более предпочтительным выполнение БВК 10 в виде постоянного запоминающего устройства, в котором хранятся коды длительности выборок для различных значений частоты. В процессе работы кодированное значение синтезируемой частоты А подается на вход

27224

RBK 10, который и формирует соответствующий данному значению частоты код длительности выборок. Преобразователь 11 код - время по каждому тактовому 1тмпульсу с выхода опорного генератора 7 формирует короткие импульсы, длительность которых определяется кодами с выхода БВК 10.

0 В связи с тем, что ЦАП 4 имеет определенное время установления выход-( ного напряжения, а также то, что при цифроаналоговом преобразовании возникают помеховые выбросы, синхрониза-

5 ция накопителя 2 и блока 3 вычисления осуществляется тактовыми импульсами, задержанными элементом 8 задержки на время f . При этом к моменту открывания аналогового ключа 5 переQ ходные процессы в ЦАП 4 заканчиваются и тем самым в вьосодном сигнале цифрового синтезатора частот устраняются помеховые шумы ЦАП 4.

Количество управляющих разрядов

5 преобразователя 11 код - время и количество уровней квантования по частоте рабочего диапазона частот и, следовательно, объем блока памяти БВК 10 не зависят от верхней синтеQ зируемой частоты, а определяются только максимальной нестабильностью выходного уровня сигнала.

Таким образом, цифровой синтезатор частот расширяет рабочий диапазон формируемых колебаний, при этом обеспечивается стабилизация уровня выходного сигнала во всем диапазоне рабочих частот при меньших аппаратурных затратах,

0

Формула изобретения

Цифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные блок установки частоты и блок вычис5 ления коррекции, последовательно соединенные накопитель, блок вычисления выборок и цифроаналогоЕый преобразо- ватель, а также опорный генератор, при этом вход синхронизации блока

g вычисления выборок объединен с входом синхронизации накопителя, кодовые входы которого подключены к соответствующим кодовым выходам младших разрядов блока установки частоты, о т 5

55

личающиися тем,- что, с целью расширения частотного диапазона , синтезируемых колебаний, рведень де-. шифратор, элемент задержки и последовательно соединенные преобразователь

5 1432722

код - время, аналоговый ключ и блокблока вычисления коррекции, сигналькоммутируемых фильтров, управлякнциеный вход аналогового ключа соединен

входы которого подключены к соответ-с выходом цифроакалогового преобраствующим выходам дешифратора, входызователя, синхронизирующий вход прекоторого соединены с соответствующи- образователя код - время объединен с

ми кодовыми входами старших разрядоввходом элемента задержки и подключен

блока установки частоты, управляющиек выходу опорного генератора, а выход

входы преобразователя код - времяэлемента задержки соединен с входом

подключены к соответствующим выходам,Q синхронизации накопителя.

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - расширение частотного диапазона синтезируемых колебаний. Синтезатор содержит блок установки 1 частоты, накопитель 2, блок вычисления 3 выборок, ЦАП 4, аналоговый ключ 5, блок коммутируемых фильтров 6, опорный генератор 7, элемент задержки 8, дешифратор 9, блок вычисления 10 коррекции и преобразователь 11 код - время. ЦАП 4 формирует выборки синтезируемого монического колебания, длительность которых равна тактовому интервалу, С помощью блока вычисления 10, преобразователя 11 и ключа 5 формируются короткие выборки синтезируемого колебания, что обеспечивает стабилизацию уровня выходного сигнала в широком диапазоне частот. При этом к моменту открывания ключа 5 переходные процессы в ЦАП 4 заканчиваются и тем самым в выходном сигнале синтезатора устраняются помеховые шумы ЦАП 4, 1 ил. i (Л