Цифровой синтезатор частот

Союз Соввтскик Социалистическик РеслубликОп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ о 1792525 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл,(22) Заявлено 1 204,79 (21) 2 7 51 9 91/18-09 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Н 03 В 19/00 Госуаарствеииый комитет СССР ло аеяам изооретеиий и открытий(71) Заявитель Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И,Калинина(54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ Изобретение относится к области частотного синтеза и может быть использовано при автоматических измерениях, снятии частотных характеристик пассивных и активных многополюс ников, в технике связи и-других областях техники.Известен цифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты и 10 преобразователь код-частота и последовательно соединенные селектор импульсов, цифровой частотный диакриминатор, управляющий элемент, генератор регулируемой частоты и формирователь временного интервала, атакже блок задания частоты, первый вход которого соединен с другим входом преобразователя код-частота 1).Однако в известном устройстве 20 недостаточно широкий диапазон рабочих частот.Цель изобретения - расширениедиапазона рабочих частот.для этого в циФровой синтезатор 25 частот, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты и преобразователь код-частота и последовательно соединенные селектор, импульсов, цифровой частотный дискриминатор, управляющий элемент,генератор регулируемой частоты и Формирователь временного интервала, а такжеблок задания частоты, первый выходкоторого соединен с другим входомпреобразователя код-частота, введеныдвухпозиционный переключатель на дванаправления и делитель частоты, приэтом выход делителя частоты соединенс первым входом селектора импульсов,первый и второй сигнальные входы и управляющий вход двухпозиционного переключателя на два направления соединены соответственно с выходом,преобразователя код-частота, выходом формирователя временного интервала выходом блока задания частоты, первый ивторой выходы двухпозиционного переключателя на два направления соединены соответственно с сигнальнымвходом делителя частоты и вторымвходом селектора импульсов, управляющий вход делителя частоты подключенк третьему выходу блока задания частоты,На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема цифрового синтезатора частот.Цифровой синтезатор частот содержит генератор 1 опорной частоты, 792525преобразователь 2 код-частота, селектор 3 импульсов, цифровой частотный дискриминатор 4, управляющий элемент ф 5, генератор б регулируемой частоты, Цормирователь 7 временного интервала, блок 8 задания частоты, .двухпозицион ный переключатель 9 на два направления и делитель частоты 10.Устройство работает следующим образомм.В предлагаемом синтезаторе реали-зуется способ точной установки и стабилизации дискретного множества частот, основанный на использовании счетчика частотного дискриминатора 4 в зависимости от диапазона формируемой частоты в виде измерителя привода или измерителя частоты в цепи обратной связи (ОС). При выбранном способе построения синтезатора наибольшая допустимая нестабильность частоты на выходе синтезатора автоматически 20 задает точность, с которой должно осуществляться измерение периода (частоты) . Измеритель периода (частоты) используемый в синтезаторе, реализован по методу обеспечения постоянной погрешности измерения периода (частоты) для всех возможных значений частоты формируемого сигнала, при этом измеряется не точное значение частоты (периода), а выявляется величина сигнала рассогласования, которая используется для подстройки частоты генератора б.При формировании низкочастотного сигнала переключатель 9 установлен в такое положение, при котором цифровой измеритель частоты выполняет роль периодометра, при этом вход делителя частоты 10 через переключатель 9 соединен с выходом Формирователя 7,При наборе требуемого значения частоты с помощью блока 8 задания частоты в преобразователь управляющий код 8;, соответствующий устанавли- ваемому .значению частоты, при этом частотаУ на выходе преобразователя 4 2 определяется выражениемо1=Имоксгде %а частота генератора 1 опорнойчастоты, поступающая на входдвоичного умножителя;(ысхкс - максимальная емкость счетчика двоичного умножителя.С помощью блока 8 коэффициент; деления частоты 10 установлен равным единице, при этом работа предлагаемого устройства аналогична работе устройства-прототипа.При работе генератора б через селектор 3 импульсов на вход счетчи ка частотного дискриминатора 4 поступают импульсы с частотой следования. Так как селектор 3 открыт только на время действия управляющего сигнала Тх, вырабатываемого Формиро вателем 7, то в счетчик поступит число импульсов, определяемое выражениемх.Н= - =т 1 Ит (1)иИспользуемый метод измерения пепериода при равенстве значений тре(буемой и выходной частот обеспечиваетв счетчике периодометра (дискриминатора 4) одно и то же число В а. Если под )действием,различных дестабилизирующих факторов значение измеряемой (выходной) частоты изменяется,то в счетчике периодометра будет фиксироваться число И, отличное отйа .Вйявленное значение разности чисел(Н- Иад) используется для автоматической подстройки частоты на выходе синтезатора.В установившемся режиме сигналрассогласования равен нулю, следовательно, Й =М ка,Учитывая, что частота навыходе генератора б определяется какчисло периодов в единицу времени, нетрудно получить выражение для установившего:я значения частотыоЧ Ммакс мдпоказывающее, что в установившемся режиме частота на выходе генератора б прямо пропорциональна коду устанавливаемого значения частоты.Как следует иэ выражения (1), при изменении ТХ (увеличении тх ) для выполнения%Инеобходимо соответствующим образом уменьшать Гу (увеличивать Ч ). При фиксированной частоте 1 а пределы изменения гЧ , как правило, определяются границами одного частотного диапазона и для декадных синтезаторовТ = 10 ТЧ, -Чма с мин для всех частотных дйайазонов.Поэтому при переходе в следующие частотные диапазоны для выполнения выражения (1) необходимо соответственно увеличивать число измеряемых периодов ТХ . Из сказанного следует, что синтезатор с периодомером. в цепи О работает с постоянным временем выявления сигнала ошибки, равным Тхн для всех частотных диапазонов. Число периодов Тх необходимых для выполнения выражения (1) во всех частотных диапазонах, определяется в соответствии с выражениемТ =Ю т (3)хн хгде Т - длительность периода форхнмируемого сигнала в первом низкочастотном диапазоне1-Я,.В- номер частотного диапазона, начиная с низкочастотного.Работа устройства во втором час" тотном диапазоне не отличается от описанной выше, при этом на вход селектора 3 поступает управляющий си 792525Как отмечено выше, в диа па зоне высоких частот для измерения частоты целесообразно использовать частотомер.Для заданной точности измерения: - выбирая максимальный мерный ась М,интервал ТнТХн, нетрудно определить минимальную частоту Хдиапа зонахю,нвысоких частот, которая может быть измерена частотомером с заданной точностью1 цд25мин ц эаА хн Покажем работоспособность предлагаемой структуры синтезатора в диапазоне высоких частот.При наборе требуемого значения частоты ЮЕ с помощью блока 8"бцв преобразовател 6 2 вводится управляющий код И . Одновременно с помощью блока 3 переключатель 9 устанавливается в положение, при котором 35 цифровой измеритель частоты выполняет роль частотомера, при этом вход делителя частоты 10 через переключатель 9 соединен с выходом преобразователя 2, а выход формирователя 7 через переключатель 9 соединен с входом селектора 3. При такой схеме соединения преобразователя 2 и делителя частоты 10 мерный интервал Т, Формируемый на выходе делителя частоты 10 при перестройке выходной 45 частоты, изменяется пропорциональноуправляющему коду МЧмаксТ =10 Сч 50При фиксированном Ь 1 частота на выходе синтезатора с частотомером в цепи ОС и преобразователем 2 кодчастота в цепи управления в первом нысокочастотном диапазоне определяется следующим выражением:Ео, эаА1 ф)(-- -х ч )4 40(5) 30 Сравнивая ныражения (4) и (5) для 0 выходной частоты синтезатора, выполненного по схеме с периодомером (4) или частотомером (5) в цепи ОС видим, что они отличаются только постоянныю множителем. 65 гнал с выхода делителя частоты 10, длительность которого в соответствии с выражением (3) определяется выражением)кТх 10. Изменение коэффициента деления делителя частоты 10 осуществляется с помощью преобразователя 2 код-частота.С учетом сказанного для всех низкочастотных диапазонов ныражеиие (2) можно переписать в следующем виде: Е 10 к 10,)л-г 1 (6ЭхАпри этом выражение (4) становитсятождественным выражению (5), чтосвидетельствует об идентичности работы структур с периодомером и с частомером в цепи управления с точки зрения определения времени выявлениясигнала рассогласования,На основании сказанного можно определить номер частотного диапазона,в котором следует произвести переключение переключателя 9 в положение)при котором структура синтезаторасоответствует структуре синтезаторас частотомером в цепи обратной связи.При переходе н следующий, болеевысокочастотный диапазон, время измерения частоты при заданной погрешности можно уменьшить, что достигается за счет измерения коэффициента делителя частоты 10 с помощью преобразователя 2. При этом в зависимостиот .номеравысокочастотного диапазонаТц необходимо изменять в соответствии с выражениемгде 1 =(о - 1 - номер высокочастотного диапазона.С учетом выражения (б) значениечастоты на выходе синтезатора с частотомером в цепи обратной связи длявсех высокочастотных диапазонов определяется выражениемЭаА)4 максТак как при переключении на структуру с частотомером н цепи обратной связи при переходе в каждый следующий частотный диапазон необходимо уменьшить коэффициент деления делителя частоты 10 (в структуре с периодомером в цепи ОС при переходе в более высокочастотный диапазон коэффициент деления делителя частоты 10 необходимо увеличивать), легко показать,чтоиспользуя комбинированную структуРу синтезатора можно вдвое сократить необходимое число ступеней делителя частоты 10 по сравнению с прототипом.Предлагаемый цифровой синтезатор частот обеспечивает минимальное необходимое время выявления сигнала рассогласования.во всех частотных диапазонах формируемого сигнала, а упрощение структуры достигается за счет сокращения числа ступеней деления делителя в канале выявления сигнала рассогласования.792525 формула изобретения Составитель А.ЗайцевРедактор Н.Суханова Техред Е,Гаврилешко.Ива оррект 9598/62 Тираж 995ПВНИИПИ Росударственного комитета СССпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб.,Зака дписно4/5 лиал ППП фПатентф, г.ужгород,ул. Проектная, 4 Цифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты и преобразователь код-частота и последовательно соединенные селектор импульсов, цифровой частотный дискриминатор, управляющий элемент, генератор регулируемой частоты и формирователь временного интервала, а также блок задания частоты, первый выход которого соединен с другим входом преобразователя код-частота, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью .расширения диапазона рабочих частот, в него введены двухпозиционный переключатель на два направления и делитель частоты, при этом выход делителя частоты соединен с первым входом селектора импульсов, первый и второй сигнальные входы и управляющий вход двухпозиционного переключателя на два направления соединены соответственно свыходом преобразователя код-частота,выходом формирователя временного интервала и вторым выходом блока задания частоты, первый и второй выходы двухпоэиционного переключателя надва направления соединены соответственно с сигнальным входом делителячастоты и вторым входом селектораимпульсов, управляющий вход делителячастоты подключен к третьему выходублока задания частоты. 15Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2476978,кл. Н 03 В 1 9/00,1977 (прототип).