Цифровой синтезатор частоты Советский патент 1983 года по МПК H03L7/18 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано, напримерг в устройствах стабилизации частоты радиоприемной, передающей иргщиоизмерительной аппаратуры. Известен цифровой синтезатор частоты, содержащий последовательно сОе диненные генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, цифровой частотно-фазовый детектор, первый генератор стабильного тока и фильтр нижних частот, а также датчик кода выходной частоты, опорный генератор, -выход которого соединен с другим входом цифрового частотно-фазового, детектора, второй генератор стабильного тока, вход и выход которого подключены соответствен но к другому выходу цифрового частоТ но-фазового детектора и к входу филь тра нижних частот 1. Однако в таком цифровом синтезаторе частоты быстродействие при смене выходных частот определяется динамикой системы фазовой автоподстройки частоты и недостаточно велико. Цель изобретения - повышение быст родействия при смене частот. Для достижения этой цели в цифровой синтезатор частоты содержащий последовательно соединенные управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, цифровой частотно-фазовый детектор, первый генератор стабильного тока и фильтра нижних частот, датчик кода выходной частоты, опорный генератор/ выход которого соединен с другим входом цифрового частотно-Фазового детектора, второй генератор стабильного тока, вход и выход которого подключены соответственно к другому вы- ходу цифрового частотно-фазового детектора и к входу фильтра нижних частот , введены последовательно соединенные блок вычисления коэффициентов деления, блок управления, RS-триггер, элементы И и делитель частоты, выход которого подключен к другому входу RS-триггера, при этом первый вход „ блока вычисления коэффициентов деления и второй вход блока управления объединены и подключены к выходу датчика кода выходной частоты, тактовый вход блока управления соединен с выходом элемента И, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, управляющий вход которого соединен с выходом блока вычисления коэффициентов деления, второй вход которого подключен к второму выходу блока управления. На чертеже приведена структурная электрическая схема цифрового синтезатора частоты. . Цифровой синтезатор частоты содержит управляемый генератор 1, делитель 2 частоты с -переменным коэффициентом деления (ДПКД) , цифровой частотно-фазовый детектор (ЦЧФД) 3, опорный генератор 4, первый генератор 5 стабильного тока, второй генератор ь, стабильного тока, льтр 7 нижних частот (ФНЧ)/ датчик 8 кода выходной частоты, блок 9 вычисления коэффициентов деления, блок 10 управления, RS-тритгер 11, делитель 12 частоты, элемент И 13. Цифровой синтезатор частоты работ тает следующим образом. При смене выходной частоты от зна чений Ш}ц до нового значения Шц датчик 8 кода изменяет код частоты. При этом блок 10 управления срабатывает подает команды на вход значения новой частоты . в блок 9 вычисления и на начало вычисления промежуточных значений коэффициентов деления ДПКД 2 от значения N до П,, соответствующих выходным частотам Шц и ОД. По окончании вычислений блок 9 вычисления подает команду на блок 10 управления, после окончания которой начинается процесс смены значений коэффициентов деления дакД 2 до значений NH до N через вычисленные npo межуточные значения коэффициентов деления Nj , . Д® ri - поря док дифференциального управления при меняемого ФНЧ 7. Смена коэффициентов деления ДПКД происходит следующим образом. Блок 10 управления формирует кома ду на смены частоты которая поступа ет на вход установки RS триггера 11 и переводит его в состояние с высоки выходным уровнем.. Выходной сигнал US триггера 11 подается на вход элемента И 13 и раз решает прохождение импульсов с ДПКД на тактовый вход блока 10 управления С приходом каждого тактового импульса блок 10 управления выдает команду в блок 9 вычисления на выдачу очеред ного значения промежуточного коэффициента деления ДШКД 2« Коэффициент деления делителя 12 частоты установлен равным га п + 2, поэтому импуль на его выходе появляется только после выдачи из бЛока 9 вычисления коэффициента деления Nj. Импульс с выхода делителя 12 частоты поступает на вход сброса RS-триггера, устанавливая на его выходе низкий уровень напряжения. Элемент И 13 запрещает прохождение импульсов с ДПКД 2 на тактовый вход блока 10 управления. Импульс с делителя частоты поступает также на блок 10 управления, информируя его об окончании процесса смены частоты синтезатора, после чего блок 10 управления переходит в исходное состояние. Таким образом, процесс перехода на новую частоту оканчивается за (т-1) тактовых импульсов, т.е. время установки частоты. VCT T(in-l) где Т е - период импульсов с выхода опорного генератора 4. Физическую сущность увеличения быстродействия рассмотрим для случая использования ФНЧ 7 первого порядка, т.е. п 1. При поступлении .команды на смену частоты с появлением импульса с ДПКД 2 его коэффициент деления устанавливается равным N и значение которого таково, что между появлением нового импульса с ДПКД 2 и очередного импульса с опорного генера тора 4 формируется импульс на соответствующем выходе ЦЧФД 3, длительность которого зависит от значений частотu4i и ОЦ. После окончания воздействия импульса тока напряжение на выходе ФНЧ 7 соответствует напряжению синхронизма при частоте синтезатора Шц. Однако второе условие синхронизма, а именно одновременность прихода импульсов с опорного генератора 4 и ДПКД 2 на выходы ЦЧФД 3 не выполняется, так как входные импульсы ЦЧФД 3 сдвинуты во времени между собой. Поэтому с приходом импульса с ДПКД 2 устанавливается второе промежуточное значение коэффициента деления ДПКД 2 Nj, при котором появление нового импульса с ДПКД 2 совпадает с моментом появления импульса с опорного генератора 4. Напряжение на выходе ФНЧ 7 не изменится, так как длительность управляющего импульса тока в этом случае равна нулю. Следовательно, если после появления импульса с ДПКД 2 при коэффициенте деления N/2. изменить коэффициент деления на Nj, то система фазовой автоподстройки будет находиться в состоянии синхронизма. Таким образом, .переключение синтезатора на новую частоту произошло за время Т. . Если в качестве ФНЧ 7 применить-фильтр более высокого порядка, например второго, то необхрдимо иметь три значения промежуточных коэффици-. ентов деления ДПКД 2. Два первых коэффициента деления Щ и N. формируют два разнополярных импульса тока, длительность которых, и соответственно, значение коэффициентов N и N вычисляются из условия достижения

на выходе ФНЧ 7 после их окончания нового напряжения синхронизма. Третий коэффициент деления N служит (как к в случае ФЙЧ 7 первого порядка) для достижения фазовых соотношений состояния синхронизма.

Таким образом, предлагаемый цифровой синтезатор частоты позволяет ;во много рлз уменьшить время в12ходных частот без ухудшения качества выходного сигнала.

Формула изобретения

Цифровой синтезатор частоты/ со{держащий последовательно соединенные управляемый згенератор делитель частоты с переменным коэффициентом деления, цифровой частотно-фазовый детектор, первый генератор стабильного тока и фильтр нижних частот, датчик кода выходной частоты, опорный генератор, выход которого соединен с другим входом цифрового частотнофазового детектора, второй генератор стабильного тока, вход и выход которого подключены соответственно

к другому выходу цифрового частотнофазовсго детектора и входу фильтра нижних частот, отличаюций..с я тем, что, с целью пов&воения бЫст родействкя при смене частот, введены

последовательно соединенные блок вычисления коэф циентов деления, блок управления, R&-триггер, элемент и и делитель частоты, выход которого подключен к друго входу S-триггера,

при зтом первый вход блокавычисления коэффици та делеш Я и второй вход блока управлетай объедивены и 1одк.шочены к выходу датчика кода врходной частоты, тактовый вход блока

управления ссюдашен с шрсодом элемента И, второй вход которого подключен к выходу частота с переменным коэффициентом деления, управляющий вход кохорого соедини

с блока вычисления коэффициента деления, второй вход которого подключенК второму .выходу блока управления.

Источники информации,

принятые во вншлание при экспертизе

1. Патент (ЖА 3714463, кл. 307-232 от 30.01.73 (прототип).