Синтезатор частот

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 9) (11 смноз САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ъВ .,н ..А. Ос "Радио вы ыСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(54)(57) СИНТЕЭАТОР ЧАСТОТ, содержащий последовательно соединенныегенератор импульсов опорной частотыи делитель с переменным коэффициентом деления, управляющий вход которого соединен с первым выходоманализатора, первый вход которогосоединен с первым выходом блока управления, второй выход анализаторасоединен с цифроаналоговым преобразователем, о т л и ч а ю щ и й стем, что, с целью уменьшения уровня побочных составляющих в спектре выходного сигнала, в него введены сумматор, распределитель импульсов, тактируемая линия задержки, вход которой подключен к выходу делителя с переменным коэффициентом деления, тактовый вход линии задержки соединен с выходом генератора импульсов, а выход " с первым входом распределителя импульсов,. второй вход которого соединен с выходом делителя с переменным коэффициентом деления, а выходы - с входами синхронизации цифро аналогового преобразователя, информационные входы которого соединены соответственно первый с выходом сумС матора, второй с вторым выходом щ анализатора и первым выходом сумматора, а третий с вторым выходом блока управления и вторым входом сумматора, причем выход цифроаналогового преобразователя является в ходом устройства.1084 Изобретение относится к радиотехнике, в частности к системам пассивного цифрового синтеза частот и может быть использовано для формирона"ния сетки частот, а также радиосвязи,измерительной технике, телеметриидрИзвестны устройства пассивногоцифрового синтеза частот путем сложения потоков двухуровневых сигналов, в которых исходный поток импульсов с эталонной частотойпоступает последовательно иа ряд .делителей частоты. Потоки импульсовс входа и выхода делителей поступают иа соответствующие ключи-счетчи 15ки, которые имеют по два входа и одному выходу. Выходные импульсы делителя служат метками времени, которыеделят поток входных импульсов на пачки. Счетчик, ориентируясь по этимметкам, недет счет импульсон н каждой пачке и н зависимости от нужной.частоты не пропускает на выход ни одного импульса или пропускает нужноечисло импульсов, выбирая их так, чтобы обеспечивалось Йесовпадение мо"ментов времени появления импульсовна выходах любых двух ключей, Всепотоки складываются с помощью элемента ИЛИ и образуют общий поток им"пульсов со средней частотой, равной ЗОтребуемой Г 1 3.Недостатком устройств являетсяналичие в спектре большего количества побочных составляющих,Известны также устройства оптималь ного цифрового синтеза с потоком двух.уронневых импульсов, в которых сцелью минимизации суммарной мощности всех побочных составляющих нспектре выходного сигнала осущест Овляется выбор из исходного потокаимпульсов эталонной частоты импульсон, ближайший к импульсам гипотетической последовательности, содержащие последонательно соединенные генератор импульсов эталонной частотыи делитель частоты с переменнымкоэффициентом деления (ДПКД), управ"ляющий вход и ныход которого подключены соответственно к выходу ивходу анализатора. Анализатор пред)ставляет собой вычислитель, программируемый кодом с устройстна управле"ния и вырабатывающий сйгнал переключения коэффициента деления ДПКД,Который принимает значения И и 55и+1 ГП.Недостатком устройств являетсято, что для существенного подавления побочных составляющих необходимо выбирать большие значения 60Й, что ограничивает диапазон выход"ных частот.Наиболее близким к изобретениюявляется синтезатор пассивного цифрового синтеза частот с потоком . 992 2двухуровневых импульсов с коррекцией,содержащий генератор импульсов (ГИ)эталонной частоты, соединенный свходом ДПКД, выход которого соединен с нходом генератора пилообразного напряжения (ГПН), и анализатор, первый выход которого соединенс управляющим входом ДПКД, а второй - с входом ЦАП, второй вход анализатора соединен с устройством управления (УУ). Выходы ЦАП и ГПН подключены к входам компаратора, выход которого является выходом устроЯства. Анализатор оперирует кодами,поступающими с УУ, с тактовой частотой, формируемой на выходе ДПКДсогласно определенному алгоритму.В результате анализатор вырабатывает сигналы управления ДПКД, изменяющие .его коэффициент деления.При отношении частотаф -и -ЬЫКгде И - целое число;а(й - несократимая дробь,коэффициент деления ДПКД устанавливается равным М, а со стороны уу. на вход анализатора поступают кодычисла а и Й . Кроме сигнала упранления делителем, анализатор формируетс каждым )-м тактом код А;+ пропорциональный модулю д 1,отклонения времеви появления импульса навыходе ДПКД с номером +1 от соответствующего ему .гипотетического.Наличие такой исчерпывающей информации от (1+1) -и импульсе еще до егопоявления позволяет внести соответствующую коррекцию и приблизить(1+1)-й импульс к соответстствующему гипотетическому. Такую коррекциюможно осуществить с помощью линии задержки, управляемой кодом А; с выходаанализатора, которая реализуется спомощью ГПН, ЦАП и компаратора, Анализатор передает информацию о д 1;1в цифровом виде на ЦАП, который преобразует ее н постоянное напряжениеи направляет иа один из входов компаратора. С поступлением выходногоимпульса ДПКД с номером +1 на ГПНвыходное напряжение последнего начинает линейно нарастать. Скоростьнарастания при этом должна быть такова, чтобы за время равное То дости.галось напряжение, пропорциональное коду С . Компаратор в моментдостижения равенства напряжений наего входах выдает короткий импульс,который в отличие от (1+11 -го импульса на выходе ДПКД имеет д; -0,Поскольку временные параметрыимпульсного сигнала и его спектральные характеристики взаимообусловле"ны, остаточная величина дФ оп 1+1ределяет уровень подавления побочных составляющих, содержащихся в20 спектре реального сигнала в отличиеот спектра гипотетического сигнала Е 2),Основная погрешность известногоустройства определяется погрешностью ГПН, что является его недостатком,Цель изобретения - уменьшениеуровня побочных составляющих вспектре выходного сигнала, синтезатора пассивного синтеза частот.Для достижения указанной целий устройство, содержащее последовательно соединенные ГИ опорной частоты и ДПКД,.управляющий вход которого соединен с первым выходоманализатора, первый вход которогосоединен с первым выходом блока управления, второй выход анализаторасоединен с ЦАП, введены сумматор,распределитель импульсов, тактируемая линия задержки, вход которойподключен к выходу делителя с переменным коэффициентом, тактовый входлинии задержки соединен с выходомГИ,а выход - с первым входом распределителя импульсов, второй вход которого соединен с выходом ДПКД, авыходы - с входами синхронизацииЦАП, информационные входы которогосоединены соответственно первый свыходом сумматора, второй с вторым 30выходом анализатора и первым входомсумматора, а третий с вторым выходом блока управления и вторым входом сумматора, причем выход ЦАП является выходом устройства. 35Введенные элементы и связи позволяют откорректировать импульснуюпоследовательность, вырабатываемуюДПКД, путем преобразования последней в многоуровневый сигнал. При этом 40ведичина уровней пропорциональнаФазовой (временной) коррекции.На фиг. 1 представлена структурная схема синтезатора частот; нафиг.2 - структурная схема анализаторатипа накапливающего сумматора; наФиг, 3 - б - временные диаграммы,поясняющие работу устройства.Синтезатор частот (фиг.1) содержит ГИ 1, выход которого соединенс ДПКД 2, управляющий вход которого 50подключен к первому выходу 3 анализатора 4, управляющие входы 5 и бкоторого соединены с выходами блока 7 управления, и ЦАП .8, между входами 9 - 12 которого и входом ДПКД 2 55включены тактируемая линия 13 задержки, тактовый вход которой соединенс выходом генератора 1, и распределитель 14 импульсов, второй входкоторого соединен. с выходом линии 13 60задержки и тактовым входом 15 анализатора 4, второй выход 16 и управляющий вход б которого соединены свходами сумматора 17, выход и входыкоторого подключены к входам и ЦАП 8,выход 19 которого является выходомустройства,Анализатор типа накапливающегосумматора (фиг,2) содержит сумматоры 20 и 22, регистр 21 и ключ 23,Устройство работает следующимобразом.Рассмотрим работу кольца ГИ 1ДПКД 2 - анализатор 4.При соотношении частотГо ЬБ +выкФгде М - целое число;(40 - несократимая дробь,коэффициент деления ДПКД 2 устанавливают равным М , а со стороны блока 7 управления на кодовые входы 5и б анализатора 4 поступают коды сичисел а и Ц соответственно.Сигнал с выхода ДПКД 2 поступает на тактовый вход 15 регистра 21,в который заносится код числа, формируемий на выходе сумматора 20. Свыхода регистра 21 код числа поступает на вход сумматора 22, где происходит его сравнение с кодом числа .Й . Кроме того, выходы регистра 21 и сумматора 22 соединены с входами ключа 23, который управляетсясигналом переноса, формируемым навыходе 3 сумматора 22,Если число, записанное в регистр21, меньше Я, сигнал переносаотсутствует, и ключ 23 пропускает это число на вход сумматора20. Если это число больше или равно 8, на выход 3 поступает сигналпереноса, и ключ 23 пропускает навход сумматора 20 код с выхода сумматора 22, который соответствуетчислу, равному разности числа, записанного в регистр 21, и числа ЯПри этом коэффициент деления ДПКД 2становится равным К+1, В следующемтакте ключ 23 и коэффициент деленияДПКД 2 возвращаются в исходное состояние, поскольку в регистр 21 записывается число, меньшее Й .Временные диаграммы (фиг.3)поясняютработу кольцаГИ 1-ДПКД 2 -Е .анализатор при а=2, й =5 и2вы= 3+ .5Число на выходе ключа 23 изменяется с периодичностью, определяемой 9 тактовыми импульсами.Таким образом, формируемая ДПКД 2импульсная последовательность имеетпериод Т , внутри которого располагается Я импульсов. Если этуимпульсную последовательность подать на триггер, получим импульсвьный сигнал с частотой вф перно"Т, гдом 2 , внутри которого укладывается также Й импульсов.1084992 25 30 Методика коррекции Фазы основана на следующих положениях,Спектр периодического сигнала состоит из набора гармонических составляющих с частотой, кратнойЯ =где Т - период сигнала,23и может быть записан какВФ= .Е Ссоэ(оЯЧ,),рвО гдеС - амплитуда гармоники с частоитой рЯ;Чр - фаза гаРмоники с частотойпЯ;и - номер гармоники,Если из исходного периодическогосигнала сформировать М сигналов,сдвинутых относительно исходного.на время 1,= - , где щ = О, М - 1,юТМи линейно их просуммировать, то получим периодический сигнал, спектркоторого имеет вид Мсо ь 11= Х Ес соЯю)а щ 1 рО".Мгде К - номер гармоники частоты МЯ;Ск= Ср К,Таким образом, в результирующемсигнале будут содержаться гармоники с частотой, кратной МЯ, амплиту-35да которых в М раз больше амплитуды соответствующих гармоник в исходном сигнале (фиг.4), В отличие отисходного сигнала, содержащегогармоники с частотами, кратными 40Я = , результирующий сигнал, сфор 2 дмированный при М=4, содержит толькогармоники с частотами, кратными 4 Я.Итак, выходной сигнал ДПКД 2 обладает периодичностью, внутри которой укладывается Й импульсов, ПустьФ - временной интервал между передними Фронтами двух соседних нмпульсов сигнала с частотой -ф.лежащих внутри периода 2 , где=1,8-1, Сформируем из исходной импульсной последовательности еще (6 -1последовательностей со сдвигом атносительно исходной на Т=ЕВновьполученные импульсные последовательности линейно просуммируем с исходной. В качестве исходной (Фиг. 5) 6 Овзята импульсная последовательность,полученная в предыдущем примере2- ф - = 3 --- ; маштаб уменьшенеьхв 2 раза65 В результате сложения получен многоуровневый импульсный сигнал, обладающий рядом закономерностей:а) результирующий сигнал имееттот же период, что и исходный (вданном случае 2 т);б 1 количество импульсов внутрипериода результирующего сигналаравно й 1в) каждый импульс в общей слур чае имеет три уровня;г наибольший уровень каждогоимпульса имеет постоянное для всехимпульсов значение пропорциональное 6 (в дальнейшем, для простотырассмотрения, равное Я);д) два остальных уровня принимают значения, лежащие внутри интервала от 0 до 9 .Из временных диаграмм (Фиг. 5)видно, что результирующий сигналсовпадает с исходным сигналом, сдвинутым на некоторый временной интервал, за исключением интервалов времени, равных Тв ., следующихсразу эа передним и задним Фронтамиисходной последовательности, на которых и возникает амплитудная деформация. Анализ показывает, что изменение уровня ступенек импульсов результирующего сигнала я(с), связанных по времени с передним и заднимФронтом задержанной исходной последовательности Б(-), подчиняетсяследующей закономерности: амплитуда передней ступеньки равна Я -Аамплитуда задней ступеньки равна А, где 1 в номер импульса на выходе ДПКД 2 А- число, код которого формруется на выходе ключа 23анализатора 4 предыдущим (1 -1) -мтактовым импульсом,Предлагаемое устройство позволяетсоздать сигнал с рассмотренными выше свойствами, не прибегая к формированию М сдвинутых одна относительно другой последовательностей. Импульсный сигнал с выхода ДПКД 2 ( Фиг,1 ) поступает на тактируемую опорным сигналом линию 13 задержки, на выходе которой формируется импульсная последовательность, сдвинутая относительно входной на т 3= Т, где 70 - период опорного сигнала. Входная и выходная импульсные последовательности линии 13 задержки поступают на распределитель 14 импульсов, где разбиваются на четыре импульсных потока (Фиг.б), Коды числа А; н й поступают на входы ЦАП 8 непосредственно и через суьматор 17, который Форьврует код числа Ф -А 1, С появлением импульсов на .входе 9 ЦАП 8 формирует напряжение, пропорциональное коду числа З-А, с появлением импульса на входе 10 - напряжение, пропорциональное коду чис1084992 Фиг Ю ла Й, с появлением импульса навходе 11 - напряжение, пропорциональное коду числа А , с появлениемимпульса на входе 12 - напряжение,пропорциональное коду нуля, Тактовый вход анализатора 4 связан с выходом линии 13 задержки, что позволяет обновлять информацию на выходе 16 после того, как она воспринята ЦАП 8,Коды УУ 7 и коэффициентделения ДПКД 2 рассчитываютсяс учетом того, что на выходе ДПКД 2должна формироваться частота, равная2 1 з,щ . Временные диаграммы (фиг.б) поясняют работу устройства для со сотношения оХгЮеыхИз динамики работы предлагаемого устройства следует, что основ" ным источником погрешности является ЦАП, коэффициент нелинейности которого ниже нелинейности ГПН.Изобретение создает возможность для построения синтезаторов частот на основе пассивного синтеза с уровнем подавления побочных составляющих, превышающим известные образцы на 30-50 дБ.1084992 фЦЛмаемффффф ф2 Ю 48Ю У ФЯу.Р ф 2 ЯЙ 8р ю ЬРог, Х 1 1 1 г 11 1йиЮ 4 1Ьи.Ьа УДв,ЮюыЬ 7 Р 11111 Тираж 8 Государственн делам изобрете Москва, Ж