Синтезатор частот

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 504 НОЗВ 19 ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ ЗОБРЕТЕНИ г ДЕТЕЛЬСТ оьа.ивасумЬР 4 Ь ЬЭ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делАм изОБРетений и ОткРытий(57) Изобретение относится к радтехнике и обеспечивает возм;жносуправления фазой выходного сигналСинтезатор частот содержит накаплющий сумматор 1, мультиплексор 2триггер 3, преобразователи кодов (ПК) 4, 8, ЦАП 5, фильтр 6 нижнихчастот, блок элементов НЕ 7, суммры 9, 10 кодов, блок ключей 11 иреключатель 12. На накапливающий 01262685 матор 1 поступают числа а и в. ПК 8необходим для формирования требуемой зависимости фазы выходного сигнала от внешнего модулирующего кодаф(г.). На выходе сумматора 9 формируется ступенчатая функция, имеющаяразрывы. Для их устранения служатсумматор 10 и блок ключей 11. Импульс переполнения сумматора 9 открывает блок ключей 11 и через негона сумматор 10 поступает инверсноечисло в, а на вход переноса - "1".При этом на интервале переполнениясумматора 9 устраняются разрывы. Через мультиплексор 2, ЦАП 5 и фильтр 6 анижних частот сигнал проходит на выход. Мультиплексор 2 управляетсяимпульсами, формируеьыми триггером 3.Полярность импульсов управления изменяется при помощи переключателя 12.На его управляющий вход подаетсясигнал "Знак", 2 ил.12Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемопередающей и измерительной аппаратуре.Целью изобретения является обес, печение воэможности управления Фазой выходного сигнала.На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема синтезатора частот; на Фиг. 2 - пример выполнения второго преобразователя кодов.Синтезатор частот содержит накапливающий сумматор 1, мультиплексор 2, триггер З,первый преобразователь 4 кодов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, Фильтр 6 нижних частот; блок 7 элементов НЕ, второй преобразователь 8 кодов, первый сумматор 9 кодов, второй сумматор 10кодов, блок 11 ключей переключа 1 тель 12. При этом второй преобразователь 8 кодов содержит первый, второй, третий и четвертый сумматоры 13- 16 кодов, первый, второй, третий, четвертый и пятый мультиплексоры 17- 21, блок 22 инверторов.Синтезатор частот работает следующим образом.Под действием тактовых импульсов 6(С), следующих с опорной частотой Й, содержимое накапливающего сумматора 1, имеющего в общем случае переменную емкость в, изменяется на величину а. Числа в и а задаются соответственно на первом и втором числовых входах синтезатора частот.Поступая на первый сумматор 9, Функция а суммируется в нем с модулирующим воздействием а . Диапаи зон возможных значений а выбирается из условия получения импульсов переполнения р(й). Минимальное значение а не должно быть менее Ч-Ь+а, ибо в противном случае первый сумматор 9 может не переполниться. С другой стороны, а не должно превышатьзначения Ч-а, так как при нарушении последнего условия первый сумма- . тор 9 постоянно будет переполнен, Здесь и = 2 - емкость первого сумматора 9, .выполненного в виде и-разрядного двоичного сумматора. Моду 1 лирующее воздействие, таким образом, должно удовлетворять условию и-а аЧ - Ь + а. Сдвиг момента переполне фния первого сумматора 9 пропорционален изменениям числа а. Особенностьтехнической реализации принципа уп 62685 5 10 ЪО 25 30 35 40 45 50 55 равления моментом переполнения первого сумматора 9 заключается в том, что емкость Ь накапливающего сумматора 1 отличается от емкости первого сумматора 9, а именно Ъ ( п.Поэтому функция а (г.) на выходе первого сумматора 9 имеет разрывы, т.е. участки с приращениями, на Ч-Ь единиц превышающими величину а, Для устранения указанного явления служат второй сумматор 10 и блок 11 ключей. Импульс переполнения р первого оумматора 9 открывает блок 11 ключей, и на один из входов второго сумматора 1 О поступает инверсное число Ъ, а на вход переноса - единица, т.е, на интервале переполнения первого сумматора 9 к функции а (Г) добавляется величина1(с 1-Ь), чем и устраняются отмеченные разрывы в сформированной таким образом функции а .Последняя йередается на один из входов мультиплексора 2, на другой вход которого поступает функция а (г.) = а (Т) + Ъ + 1, получаемая с помощью первого преобразователя 4 и блока элементов НЕ 7, Первый преобразователь 4, как следует из выражения для а , представляет собой сумматор с блоком элементов НЕ на том входе, на который подается функция а, причем вход переноса сумматора соединяется с шиной логической единицы, Мультиплексор 2 управляется импульсами с 1(1), Формируеьвми триггером 3 со счетным входом. Триггер 3 переключается импульсами переполнения р первого сумматора 9. Полярность импульсов 1 может изменяться с помощью переключателя 12, для чего входы последнегосоединены с прямым и инверсным выходами триггера 3, а управляющий зход - с шиной "Знак", на которую подается соответствующий логический уровень.1В результате переключений триггера 3 на выход мультиплексора 2 поочередно проходят функции а(Т) и а (Т), преобразуемые далее с помощью ЦАП 5 в аналоговые эквиваленты, Таким образом формируется числовая функция 8(С) и соответствующая ей аналоговая .С(Г). Функция представляет собой чередование восходящих и нисходящих участков, сопрягающихся друг с другом таким образом, что среднее значение С , выделяемое фильтром 6, является периодической функцией с3 1262 частотой Г = 1:, а /2 Ь, Высокочастотная пилообразная составляющая Сд(С), спектр которой сосредоточен вблизи опорной частоты Г , легко подавляется фильтром 6, так как на практике й ) Г , Несложно также выделить пер - лвую гармонику сигнала С (Т), если верхнюю частоту Е среза фильтра 6свыбрать из условия ЗЕ Г г (втос л рая и другие четные гармоники сигна - ла С(С) отсутствуют).В качестве блока 11 ключей и переключателя 12 можно использовать мульд Ч = П, 12 где К - количество сумматоров (количество мультиплексоров на единицубольше) .Технически доли числа Ь образуютсяза счет сдвига этого числа на разрядвправо при подключении к следующемусумматору более младшего разряда.Мультиплексоры независимо от разрядакоммутируют число Ь,Блок 22 инверторов необходим дляобеспечения работоспособности устройства в области малых значечий числа Ч. При = О, например, число навыходе сумматора 16 также равно нулю, Если выход сумматора 16 связатьнепосредственно с входом первого сумматора 9, последний не будет переполняться, и работа синтезатора частот нарушится. При наличии блока 22инверторов число а в этом случаеМоказывается максимальным и равным(1-1, что гарантирует переполнениепервого сумматора 9. Однако из-эа ограничений на максимальное значениечисла а , по меньшей мере самыйуУмладший разряд числа должен быть значащим, чтобы число, формируемое навыходе сумматора 16 второго преобразователя 8, было не менее а, Тоесть необходимо выполнить условиеЬ/2 а - 1, или, учитывая, что а 1,Ь/а2С увеличением Ч число а может убывать, как определенр выше, лишь дозначения а =(1, - Ь +а. Фактичесчгъкое инимальное число а (когдаво всех разрядах кода Ч присутствуют единицы) равно а, =(1 -1-(Ь/2 + Ь/4 ++ Ь/2 +++ Ь/2 ) = (1-1- (Ь - Ь/2 ). Сравнивая выражения для а и а , нахогптч.,;,дим, что аа(, при условииК + 2 = ш ( 1 оя 2 Ь/(а+1)1,ггде щ - количество разрядов числаЧ (включая знаковый разряд).Таким образом, максимально возможное кОличество позиций многопоэиционной фазовой телеграфии, ограничиваемое как максимально, так и ми.нимально допустимыми значениями мотиплексоры,Величина фазового сдвига пилообразной ступенчатой функции а (Т) за -2висит от приращения да модулирующеЧго цифрового сигнала аи равнадч = 2 П а а /Ь. Сдвиг Фазы функцииС (Т), а следовательно, и выходногосигнала С , в два раза меньше 1 за8счет увеличения периода вдвое) и равен дЧ =Р а /Ь, При изменениях д адв пределах числа Ь фаза выходногосигнала получает приращения в пределах П радиан, Поскольку полярностьФункции С (с) может устанавливатьсяподачей соответствующего логическогоуровня на шину "Знак", пределы управления фазой расширяются до полного периода, т.е, - 3 . дм сВторой преобразователь 8 необходим для формирования требуемой зави,симости фазы выходного сигнала отвнешнего модулирующего кода Ф .).Применительно к режиму многопозицион 35ной фазовой телеграфии реализациивторого преобразователя 8 приведена на фиг, 2. При этом сумматор 13обеспечивает сложение кодов двухмладших разрядов кода, сумматоры 14и 15 обеспечивают сложение промежуточных разрядов кода, а сумматор. 16обеспечивает сложение старших разрядов кода. Соответственно мульти-плексоры 7-21 являются мультиплексо"рами младшего (1(+1)-разряда, промежуточных разрядов и старшего разряда.Код а во втором преобразователе 8формируется в результате суммирования 1/2 долей числа Ь с помощью о Оследовательно включенных сумматоров 13-16. Соответствующая доля попадает в соответствующий сумматор через соответствующий мультиплексор,если цифра ц. числа Ч на управляющемвходе мультиплексора имеет значение,равное единице. Старший разряд числаЧф изменяет сумму а на величину Ь/2,685 4что вызывает сдвиг фазы, равный 1 Г/2, второй - соответственно на Ь/4 и П/4, 1-й - на Ь/2 и /2 и т.д, Следовательно, суммарный сдвиг фазы может быть выражен в виде=2 =2;, Ь/а,оОХВ рассмотренном случае использования предельных возможностей второго 5преобразователя 8 (в смысле формирования максимального количества позиций фазовой телеграфии) мультиплексор 17 и соответствующая ему шинаФ,могут отсутствовать и тогда число10Ь/2 постоянно подается на один извходов сумматора 13. В общем же случае младшими разрядами кода Ч устанавливают начальное значение кода ачудовлетворяющее описанным выше ограничениям, а старшие разряды используют для получения многопозиционнойфазовой телеграфии.Практически второй преобразователь 8 выглядит, как правило, значительно проще, чем на фиг. 2, отражающей общин случай. Например, дляобеспечения 8-позиционной фазовой телеграфии с дискретностью измененияфазы, равной 11 /4, кроме блока 22 инверторов потребуются лишь сумматоры 15 и 16 и мультиплексоры 20 и 21.Для осуществления 4-позиционной фазовой телеграфии необходим сумматор 16и мультиплексор 21. 30При использовании изобретения врежиме фазовой модуляции от второгопреобразователя 8 остается толькоблок 22 инверторов и сумматор 16, наодин из входов которого непосредственно поступает число Ф, аппроксимирующее соответствующий аналоговыйпроцесс, а на другой - постоянноечисло а удовлетворяющееусловиюаа - 1 где а - верхнее значе пах Э о,хние диапазона изменения числа а.Таким ббразом, предлагаемый синтезатор частот обеспечивает практически безынерционное управление фазойсигнала с высокой точностью, определяемой разрядностью ЦАП 5, Например,при 10-разрядном ЦАП погрешность непревьппает + П/2 = О,ООЗрадиан0,2Формула и з о б р е т е н и я 50Синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные первый пре 85 ьобразователь кодов, мультиплексор, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, триггер и накапливающий сумматор, тактовый вход, первый и второй кодовые входы которого являются соответственно тактовым, первым и вторым числовыми входами синтезатора частот, при этом второй сигнальный вход мультиплексора соединен с первым входом первого преобразователя кодов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения возможности управления фазой выходного сигнала, в него введены последовательно соединенные второй преобразователь кодов, первый и второй сумматоры кодов, последовательно соединенные блок элементов НЕ и блок ключей, а также переключатель, выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора, первый и второй сигнальные входы переключателя соедииены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, вход которого объединен с управляющим входом блока ключей и подключен к выходу переполнения первого сумматора кодов, первый вход второго, преобразователя кодов объединен с входом блока элементов НЕ и подключен к первому кодовому входу накапливающего сумматора, выход блока элементов НЕ соединен с вторым входом первого преобразователя кодов, группа выходов старших разрядов блока ключей подключена к соответствующим входам второй группы входов второго сумматора кодов, вход переноса и выход которого соответственно соединены с выходом младшего разряда блока ключей и вторым сигнальным входом мультиплексора, вход млад- шего разряда блока ключей является входом логической "1" синтезатора частот, выход накапливающего сумматора подключен к второму входу первого сумматора кодов, при этом управ- ляющий вход переключателя и второй вход второго преобразователя кодов являются соответственно входом управления знаком и входом управления величиной фазового сдвига выходного сигнала синтезатора частот.1262685Составитель В. Ковалев Редактор В. Иванова ТехредИ.Попович Корректор Л. Патай Заказ 5444/56 Тираж 816 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 Производственно-полнграфическое предприятие г. Ужгород, ул. Проектная, 4