Цифровой синтезатор частоты

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 37439 3 В 19/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ И ОПИСАНИЕ ИЗОБР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ехнически и радио Калмыко н, В.С. а ригорьев 088,8)видете03 В ство СССР(61) (21) (22) (46) (71) инсти (72) и П.А (53) (56) 9 119 1.19045741 20620/0917.09.8615.02.88,БТаганрогсктут им.В.ДВ.Ю.Капуст .Гадяцкий621.373.42Авторское0457, кл. РОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТЫ бретение относится к радио- Цель изобретения - повышетральной чистоты выходногоЦифровой синтезатор часторжит блок 1 установки частоопитель 2, блок 3 синхронизации, регистр 4 памяти, преобразователь 5 кодов, перемножитель 6 кодов,сумматор 7, блоки памяти 8 и 9,ЦАП 11, фильтр нижних частот 12. Длядостижения цели в.устройство введенблок коррекции (БК) 10, устраняющийвозможные искажения выходного сигнала за счет поддержания единичногокода на своем выходе по сигналу переполнения сумматора 7, В результатеиспользования БК 10 наибольшее значение макс. погрешности будет на середине линейного участка. Т.о. засчет введения БК 10 (при одних итех же аппаратурных затратах по остальным блокам) точность цифровоговычисления синусоиды удваивается исоответственно повышается спектральная чистота выходного сигнала, 2 ил.Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для получения сетки частот в системах связи, гидролокации, в устройствах вычислительной и измерительной техники.Цель изобретения - повышение спектральной чистоты выходного сигнала.На фиг,1 представлена структурная 10 электрическая схема цифрового синхронизатора частот; на фиг.2 - аппроксимация синусоиды, (первый квадрант) обычным способом - кусочно-линейная кривая 2.1 и по средним точкам - ку сочно-линейная кривая 2.2.Цифровой синтезатор частоты содержит блок 1 установки частоты, накопитель 2, блок 3 синхронизации, регистр 4 памяти, преобразователь 5 ко дов, перемножитель 6 кодов, сумматор 7, первый 8 и второй 9 блоки памяти, блок 10 коррекции, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11 и фильтр 12 нижних частот (ФНЧ) . 25Цифровой синтезатор частот работает оледующим образом.Припомощи блока 1 установки частоты в двоичном коде устанавливается число а, определяющее значение выход.30 ной частоты цифрового синтезатора частот. При работе на выходе накопитсля 2 результирующие значения чисел обновляются с частотой синхронизации Кс, задаваемой блоком 3 синхронизации. Код числа В с выходов накопителя 2 поступает на входы преобразователя 5 кодов, который в зависимости от четности или нечетности числа переполнений накопителя 2 формиРУет пря мой или дополнительный коды числа В. Младшие из выходных разрядов преобразователя 5 кодов образуют 2 слов (по наибольшему возможному числу ступенчатых приращений на каждый линейный участок аппроксимируемой синусоидальной функции) . В результате в произвольный тактовый момент частоты Йс на выходе преобразователя 5 кодов формируется -й адрес обращения к блокам 8 и 9 памяти и множитель 1, поступающий на вторые входы перемножителя 6 кодов (1=0,12"-1;3012 -1) .. 55В первый блок 8 памяти занесены 2 цифровых значений А;= А, +0,5 соответствующих равномерно расположенным на дуге единичной окружности(Т 1аргументам х,= 2, в пределаходного квадранта (где А;= я 1 п х, 0,5 31 - поправка, связанная с аппроксимацией синусоиды линейными участками со знакопеременной погрешностью, т.е. аппроксимация по средним точ-. кам - кривая 2,2).Значение йд находят из треугольника АОП (фиг,2):1-сов с/2 А, = (1+0,5 ---- ) выпь (1+1) сов о/2 1-сов г/гА = (1+0,5 ----- ) Аф сов о/2Во второй блок 9 памяти занесены приращения синусоидальной функции от каждого линейного участка ее кусочно-линейной аппроксимацииВ.= А - А,Н 1 1 Фоткуда1-сов о/2,В=(1+0,5 ----- Й) (вп Ысов о/2(1+1) -я 1 пЫ)или1-сов о/2В. = (1+0,5 ----- ) В1сов с/2Таким образом, величины А. и В. предлагаемого устройства оказывают 1-сов Ы/2ся в (1+0,5 ---- ) большими чемсоя Ы/3величины А, и В используемые в прототипе.Значения А и В. одновременно выбираются из блоков 8 и 9 памяти адресными выходами старших разрядов преобразователя 5 кодов и поступают соответственно на первые входы пере- множителя 6 кодов и вторые входы сумматора 7.Величина В умноженная на двоичную кодовую комбинацию 1 /2 Р числа 1,10 образующуюся на выходах младших разрядов преобразователя 5 кодов, дает положительную поправку к величи/не А. грубого угла х; при определении модуля функции А,. для любого 15 текущего аргумента А.=А. +2 1 В 11где сомножитель 2 - масштабный коэф-Рфициент, учитывающий, что операции умножения и сложения выполняются над двоичными числами меньше единицы.В результате на выходе сумматора 7 формируется последовательность дис кретных цифровых значений амплитуды линейной аппроксимации синусоидальной функции по средним точкам, которая поступает на информационный вход блока 10 коррекции. 30Аппроксимация синусоиды по средним точкам влечет за собой появление значений А ъ 1 на линейных участках, примыкающих к углам 2 п Т) + Х/2, поэтому при переполнении сумматора 7 сигнал переноса поступает на управляющий вход блока 10 коррекции и устанавливает все его выходные разряды в единичное состояние. В обычном алгоритмическом режиме блОк 1040 коррекции пропускает двоичный код А с выхода сумматора 7 на вход регистра 4 памяти без изменения.На выходе БСИ преобразователя 5 кодов состояние изменяется на каждом 454втором импульсе переполнения накопителя 2 в результате на выходе ЯСИ Формируется импульсная последовательность, соответствующая изменениям знака выходного сигнала. В ре 50 гистре 4 памяти вычисленные значения модуля амплитуды А; и знака амплиту" ды хранятся в течение времени 1/Ес, после чего сменяются новыми. Код синусоиды с выхода регистра 4 памяти поступает на разрядные входы ЦАП 11, причем сигнал с выхода БСИ регистра 4 памяти поступает на знаковый вход ЦАП 11, В результате на выходе последнего формируется синусоидальный сигнал, который через ФНЧ 12 поступает на выход цифрового синтезатора частоты.Частота выходного сигналаоГ = асс/4 И где И=2 - емкость наВ ьосУкопителя 2, которая численно совпадает с максимальным числом дискретных точек Формирования синусоидального сигнала в пределах одного квадранта, Следовательно, если а=1, то происходит синтез минимальной выходной частоты, равной Гс/4 И. Это же выражение определяет и шаг дискретности частоты на выходе синтезатора частоты. Часть младших 1 разрядов накопителя 2 можно не использовать, поэтому ш+р=п-к.Наибольшее значение максимальнойпогрешности отклонения каждого линейного участка (из 2 возможных) от синусоиды / 4 шах/ в пределах квадранта находится в точке х = У/2.05(1-соз о/2)/шах/ -/2 0 5(1-соз 7/2 )4 шахсоз 7//2Значение погрешности /дшах/ зависит только от числа линейных участков на четверть периода, например, при ш=5 (32 линейных участка) /дшах/= =0,001506, что соответствует двенадцати точным разрядам вычисления значений синусоиды.Вычисленное сумматором 7 значение синусоиды в интервале аргументовв+ЭГ/2 - у/2 (Х( й/2 первого квадранта превышает не только истинное, но и единичное значение на величину Я (/вшах /, двоичный код которой в результате переполнения сумматора 7 при отсутствии блока 10 коррекции мог быпопасть на ЦА 11 через регистр 4 памяти, что привело бы к неалгоритмическому спаду синусоидальной функции практически с единицы до нуля. Блок 10 коррекции устраняет эти возможные искажения выходного сигнала эа счет поддержания единичного кода на своем выходе по сигналу переполнения сумматора 7.В результате использования блока 10 коррекции наибольшее значение максимальной погрешностидимеется на середине линейного участка при х, = У/2 и определяется выражением1374398 Составитель Л.АнаньеваРедактор Л.Пчолинская Техред М. Ходанич Корр ек Тя аказ 61 928 Подписноеенного комитета СССРний и открытий-35, Раушская наб., д. 4/5 Тира осударс изобре Москва,Н 3 роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород,ул.Проектна 1 ГЛ шах = -- соз -- ., - 1-соз --- ) 2 2 ф" 2"ф Таким образом в предлагаемом циф 95 ровом синтезаторе частот за счет введения блока коррекции (при одних и тех же аппаратурных затратах по остальным блокам) точность цифрового вычисления синусоиды удваивается и соответственно повышается спектральная чистота выходного сигнала,формула из о бр етения Цифровой синтезатор частоты по. авт.св. У 1190457, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения спектральной чистоты выходного сигнала, выходы сумматора соединены с соответствующими входами регистра памяти через введенный блок коррекции, управляющий вход которого соединен с выходом переполнения сумматора,