Цифровой синтезатор изменяющейся частоты

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУ 6 ЛИН 4 НОЗ РЕТЕНИ ЛЬСТВ и ский ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЭ 06 РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ н двтоеСКОММ СВ(71) Таганрогский радиотехниче институт им. В.Д.Калмыкова (72) В.С.Григорьев, В,Ю.Капустин,В.Попов и Л.В.Иволга(56) Авторское свидетельство СССР У 1298836, кл. Н 03 В 23/00. (54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ(57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - формирование кусочно-непрерывной ф-ции изменения частоты выходного сигнала при одновременном повышении точности аппроксимации, Синтезатор содерхит блоки памяти (БП) 1,4,7 и 17, датчик 2 кода длительности сигнала, делитель 3 частоты с переменным коэффициентом деления, датчик 5 кода диапазона частот, делители 6 и 10 2частоты с дробно-переменным коэффи" циентом деления, датчик 8 кода начальной частоты, реверсивный счетчик 9, счетчик 11 приращения фазы, вычислитель 12 амплитуд, ЦАП 13, делитель 14 частоты, счетчик 15, датчик 16 адреса ф-ции и задающий г-р 18Заданная ф-ция изменения выходной частоты разбивается на Ь линейных участков с учетом Р разрядности счетчика 15. Каздый линейный участок независимо от сметного имеет свою длительность 1, диапазон частот 0 н начальную частоту Е; . Эти пара метры через БП 1,4 и 7 и датчики 2,5 и 8 заносятся соответственно в делители 3 и 6 и счетчик 9. При этом для кусочно-непрерывной ф-ции в счетчик 9 через БП 7 и датчик 8 достаточно занести только начальное значение Г и начальные значения Йя, в точках разрыва г . Цель достигается введением БП 4 и 72 ил.45 Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для получения изменяющейся по произвольному закону частоты, в том числе с формированием кусочно-непрерывной функции изменения частоты в различных системах связи, гидролокации, в устройствах вычислительной и измерительной техники, 1 ОЦель изобретения - формирование кусочно-непрерывной функции изменения частоты выходного сигнала при одновременном повышении точности аппроксимации. 15На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого цифрового синтезатора изменяющейся частоты; на фиг, 2 - произвольная кусочно-непрерывная функция изменения выходной частоты с оптимальной аппроксимацией (неравномерной по вреф менй и частоте) при Ь = 16, где Ь - число линейных участков, и трех разрывах первого рода в точках В, г, . 25 пЦифровой синтезатор частоты содержит первый блок 1 памяти, датчик 2 кода длительности сигнала, делитель 3 частоты с переменным коэффициентом 30 деления (ДПКД), третий блок 4 памяти, датчик 5 кода диапазона частот, первый делитель 6 частоты с дробно- переменным коэффициентом деления (ДЦПКД), четвертый блок 7 памяти, датчик 8 кода начальной частоты, реверсивный счетчик 9, второй делитель 10 частоты с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД), счетчик 11 приращения фазы, вычислитель 12 4 амплитуд, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, делитель частоты 14, счетчик 15, датчик 16 адреса функции, второй блок 17 памяти, задающий генератор 18Цифровой синтезатор изменяющейся частоты работает следующим образом.Заданная функция изменения выходной частоты (фиг, 2) разбивается налинейных участков с учетом Р Разрядности счетчика 15, Каждый линей. ный участок независимо от смежного может иметь свою длительность г, диапазон частот Р; и начальную частоту йц . Эти параметры через блокин55 1,4,7 памяти и датчики 2,5,8 кодов заносятся соответственно через установочные входы в ДПКД 3, ДДПКД 6 и реверсивный счетчик 9. Для кусочно-непрерывной функции 1(г,) в областях ее непрерывности на границах смежных участков частоты совпадают, в точках 1 разрыва первого рода Е(г - О) т й(с + О), Практически имеем дело не с идеальной кусочно-непрерывной функцией, а функцией, имеющей в области точек с (на фиг, 2 точки с, с, г, ) резкие скачки функции в интервале Вс; между импульсами на выходе ДЦПКД 10. Тс О-ф) д ) Т2 1Сгде Тс = 1/Е2" /Я - коэффициент делениявторого ДДПКД 10;- код на установочномвходе реверсивногосчетчика 9, соответстивующий и у2 - емкость ДЦПКД 10.Таким образом, в реверсивныйсчетчик 9 через блок 7 памяти и датчик 8 достаточно заносить тольконачальное значение Г и начальныеначения частот Й; в точкаМ разрывас , занесение в реверсивный счетчик 9 всех Г; избыточно, что однакоповышает надежность работы за счетсамовосстанавливаемости функциипри случайных сбоях в тракте ее формирования.Импульсы с выхода ДПКД 3 поступаютодновременно на вход ДДПКД 6 и навход делителя частоты 14. Через 2 имепульсов по каждому д-му линейномуучастку функции на выходе ДПКД 3отрабатывается длительность участкал,2 К; Т, где Т = 1/Га, навыходе ДДПКД 6 отрабатывается диапазон частот Р; К;, счетчик 15 получает приращение на единицу и черезблоки 1,4,7 памяти и датчики 2,5,8кодов выбирает новые коэффициентыК ь(7Ка йф) э О Сю), одновременно по выходу блока 17 памяти сменяется (подтвердится) знак приращенияимпульсов, поступающих на счетныйвход реверсивного счетчика 9,Смена кода на р-разрядных выходахсчетчика 15 обеспечивает в устройстве аппроксимацию функции линейнымиучастками с независимыми с; 3 К, иОК ;. Таким образом, обеспечи-.вается оптимальная по погрешностии разрядности 1, р блоков аппроксима25861 50 55 5 15ция функции изменения выходной частоты.Длительность отрабатываемого сигГ,нала бс опРеДелЯетсЯ как сУмма бс,число импульсов Ю на выходе первогоДДПКД 6 и поступающих на вход реверсивного счетчика 9 - как сумма Квб 1 Фгде д 1,2 2 . Удобно выбиратькоды К, численно равными 0;, тогдаМв численно соответствует сумме модулей приращения девиацией Р за вреуъмя бс.В реверсивном счетчике 9 код Цза время с изменяется от своего начального до конечного значения соскоростью поступления импульсов наего счетный вход, знаков приращенияна входе управления реверсом егоскачков в областях точек разрыва с,функция изменения результирующегокода на выходе реверсивного счетчика 9 соответствует линейно-ступенчатой аппроксимации кусочно-непрерывной функции изменения выходной частоты на участках ее непрерывности.1 Отработка участков Г с нулевым приращением девиации (участок тонального сигнала) обеспечивается подачей на установочные входы ДЦПКД 6 К = О,Импульсы частоты синхронизации Е поступают с второго выхода задающего генератора 18 на тактовый вход второго ДЦПКД 10 емкостью 2 , средняя частота импульсов на выходе которого Г,Е Я/2". Счетчик 11 приращения фазы емкостью 2 подсчитывает число импульсов, поступающих на его вход, полное заполнение счетчика 11 соответствует отсчету периода синусоиды выходной частоты Гвсинтезатора.Вычислитель 12 амплитуд преобразует непрерывно нарастакицие числа счетчика 11 приращения фазы в текущие цифровые значения амплитуды, которые преобразуются ЦАЛ 13 в непрерывный выходной сигнал с частотой ГвдИ лРазрядности 1 и р выбираются иэ условий обеспечения необходимой точности аппроксимации исходной функции. Чем больше р, тем больше линейных участков аппроксимации, Чем больше 1, тем большую девиацию можно задать на а"м линейном участке, но одновременно уменьшается минимальное значение ;2 Та при установленном Г1 Ла10 15 20 25 30 35 40 45 Емкость 2" ДДЛКД 10 определяетсяисходя из требуемого шага дискретности приращения частоты, равной минимально возможной выходной частотемин = с/2 в при этом величинаш, как правило, берется равной 6-8для обеспечения требуемой спектральной чистоты сигнала на выходе ЦАЛ 13.При переполнении счетчик 15, асоответственно, и остальные блоки устанавливаются в исходное состояние,тем самым обеспечивается при необходимости периодическое повторениекусочно-непрерывной функции изменения выходной частоты,Сменой кода на выходе датчика 16адреса функции можно обеспечить последовательный перебор всех функций,занесенных в цифровой синтезаторизменяющейся частоты через последовательность параметров ;, 0, Е;и знаков приращения линейных участков,Блоки 1, 4, 7, 17 памяти могутбыть выполнены на основе полупроводниковых постоянных или оперативныхзапоминающих устройств с произвольной выборкой, в которые заносятсясоответственно необходимые адресаобращения к датчикам 2, 5, 8 илинепосредственно коды выходных параметров датчиков 2, 5, 8, а такжеодноразрядный код управления реверсом реверсивного счетчика 9, В этомслучае в качестве датчиков 2, 5, 8могут быть использованы аналогичныеблоки памяти, в которые занесены .параметры длительности сигнала, диапаэона частот и начальной частоты,либо параллельные регистры (повторители) сигналов. Датчик 15 однотипеностальным датчикам и используетсядля обеспечения оперативной сиеныфункций иэ числа записанных в устройство через их параметры. ДПКД 3 может быть выполнен на основе любой пересчетной схемы,ДДПКД 6 и 10 выполнены либо на основе накапливающего сумматора с использованием выхода по переполнению или делителей типа двоичных перемножителей, преобразователей код-частота. Выходная частота этих делителей определяется как произведение входной частоты на отношение числа (кода), занесенного на управляющие входы, к емкости делителя.Реверсивный счетчик 9 выполненпо обычной счетной схеме, имеющейуправляющие входы предварительнойустановки кода и направление егоприращения н начальный момент, атакже реверса при смене знака приращения в другой.Счетчики 11 и 15 - это обычныедвоичные счетчикиЕмкость счетчикаприращения фазы равна числу отсчетов синусоидальной функции напериод, Число р разрядов счетчика 15определяется количеством линейнькнучастков 1, = 2 аппроксимируемоифункции, При необходимости счетчикР-15 можно организовать на 2 с 1, сс 2 разрядов,гРазрядность делителя частоты 1 чсовпадает с разрядностью Д 311 КД Ь.Следовательно, делитель частоты 14это обычный двоичный делительВычислитель 12 амплитуд можетбыть выполнен либо на основе блокапостоянного запоминания с произвольной выборкой, в который записанывыборки текущей амплитуды синусоидальной функции в пределах периода,либо реалиэован на основе .пецвычислителя син соиды по квадрантам, использун.щего например, линейно-ступенчатую апнр ксимацию выходного сигнала,ЦАП 13 выполнен, например, на ос- "нове интегральной микросхемы ЦАП 10,Задающий гене;, т-.р 18 - это, например, кварцевыйенератор с двумяделителями частоты, обеспечивающимивыходные частоты 1 и Гс,Предлагаемый цифровой синтезаторизменяющейся частоты дает воэможностьсинтезировать изменяющуюся частотукак непрерывной, так и кусочно-непрерывной Функции при одновременномповышении точности аппроксимации требуемой функции из зрения выходнойчастоты,Формула изобретения Цифровой синтезатор изменяющейся частоты, содержащий последовательно соединенные датчик кода длительности сигнала, делитель частоты с пере,менным коэффициентом деления, дели 5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 тель частоты и счетчик, последовательно соединенные датчик кода диапазона частот, первый делитель частоты сдробно-переменным коэффициентомделения, реверсивный счетчик, второй делитель частоты с дробно-переменным коэффициентом деления, счетчик приращения фазы, вычислительамплитуд и цифроаналоговый преобразователь, а также датчик кода начальной частоты, поразрядные выходы которого соединены с соответствующимиустановочными входами реверсивного счетчика, датчик адреса функции, первый и второй блоки памяти, первые группы входов которых соединены с поразрядными выходами датчика адреса функции, а выход второго блока памяти соединен с входом управления реверсом реверсивного счетчика, задающий генератор, первый и второй выходы которого соединены соответ - ственно с тактовыми входами делителя частоты с переменным коэффициентом деления и второго делителя частоты с дробно-переменным коэффициентом деления, причем вторые группы входов первого и второго блоков памяти соединены с поразрядными выходами счетчика, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью формирования кусочно-непрерывной Функции изменения частоты выходного сигнала при одновременном повышении точности аппроксимации, введены третий и четвертый блоки памяти, первые группы входов которых соединеныс поразрядными выходами датчика адреса функции, а вторые группы входов - с поразрядными выходами счетчика, при этом поразрядные выходыпервого, третьего и четвертого блоков памяти соединены с поразряднымиадресными входами соответственнодатчика кода длительности сигнала,датчика кода диапазона частот и датчика кода начальной частоты, выходделителя частоты с переменным коэффициентом деления соединен с тактовымвходом первого делителя частоты сдробно-переменным коэффициентом деления, а выход делителя частоты сое"динен с входом предварительной установки реверсивного счетчика.1525861 Составитель Г,ЗахарченкоТехред М. Ходанич Корректор В.Гирняк дактор В,КовтПодписноеираж 8 каз 7241/53КНТ С НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Укгород, ул. Гагарина, 101