Цифровой синтезатор частот

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХРЕСПУБЛИК 511 4 Н 03 1 7/18 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ синтезатор частот (ЦСЧ) содержит синхронизируемые генератор 1, делитель частоты с дробным переменным коэф. деления (ДЧДПКД) 2, импульсно-фазовый детектор (ИФД) 7, сумматор 8, фильтр 9 нижних частот, блок 10 памяти, ЦАП 11, делитель 12 частоты,преобразователь 13 частоты в напряжение. ДЧДПКД 2 содержит блок 3 управления, программирующий блок 4, состоящий нз элемента И 14, управляемого счетчика 15, счетчика 16 дробных остатков и триггера 17, блок 5 исключения импульсов и счетчик 6. Частота на выходе ЦСЧ равна Ры= Роп Н (Ро опорная частота на входе ИФД 7И - дробный коэф. деления ДЧДПКД 2). ЦСЧ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпо делАм изОБРетений и ОткРытий, (56) Авторское свидетельство СССРУ 799100, кл, Н 03 В 21/02, 17.05.76.(57) Изобретение относится к радиотехнике и является дополнительнымк изобретению по основномуа. с У 799100.Цель изобретения - улучшение подавления в диапазоне частотпомех, кратных шагу сетки. Цифровой ЯО, 1282322 А 2обеспечивает получение на выходе ЦАП 11 ступенчатого напряжения, закон изменения которого строго повто ряет закон изменения напряжения помехи дробности" с выхода ИФД 7 во всем диапазоне частот ЦСЧ, Использование этого напряжения в сумматоре 12823228 с противоположным знаком полно 1стью компенсирует помеху дробности и нестабильность крутизны ИФД 7,Введены делитель 12 частоты и преобразователь 13 частоты в напряжение.2 з.п.ф-лы. 3 ил,2Частота на выходе цифрового синтезатора частот равна Р ь,х= Р, И,где Р- опорная частота на входе импульсно-фазового детектора 7,М = М, + а /Ь - коэффициент деле ния ДДПКД 2, И - целочисленный коэффициент деления ДДПКД 2, О(Ьдробная часть коэффициента деленияДДПКД 2.10В режиме синхронизма частота сравнения на входе импульсно-фазовогоРвыдетектора 7 равна Р = Ро 11 + с Ъь и период частоты сравнения равен+ /ЬТ,еьхНа выходе ДДПКД 2 период частоты сравнения имеет два значения,вытекающие из принципа действия известного делителя 11 о + Ъ еых частоты срав оТсРеьхотличающиеся от периоданения на величину сро аьт =Т - Тсе со со Р Ъеых а/Ь),т: т- т, =, (/Ь - )=1еых Ь -035 Р Ь (11 + с /Ь)Так как величины Р и Ь - постоянны, то ошибки в сравнении величинТ и Т , Т пропорциональны косо сР 6240эффициентам Ь - с(1, + с/Ь) 1Изобретение относится к радиотехнике, может быть использовано в системах радиосвязи и измерительной аппаратуре и является усовершенствованием устройства по авт.ев. 11 799100.Целью изобретения является улучшение подавления в диапазоне частот помех, кратных шагу сетки.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема цифрового синтезатора частот; на фиг. 2 стххуктурная электрическая схема импульсно-фазового детектора; на .фиг. 3 - структурная электрическаясхема преобразователя частоты в напряжение.Цифровой синтезатор частот содержит синхронизируемые генератор делитель 2 частоты с дробным переменным коэффициентом деления (ДЦПКД) состоящий из блока 3 управления, программирующего блока 4, блока 5 исключения импульсов и счетчика 6, импуль" сно-фазовый детектор 7, сумматор 8, фильтр 9 нижних частот, блок 10 памяти, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11, делитель 12 частоты, преобразователь 13 частоты в напряжение. При этом программирующий блок 4 содержит элемент И 14, управляемый+ счетчик 15, счетчик 16 дробных остаток о ков, триггер 17. Импульсно-фазовый детектор 7 состоит из формирователя 18 импульсов запуска, генератора 19 пилообразного напряжения (ГПН), блока 20 выборки-запоминания, формирователя 21 импульсов выборки. Преобразователь 13 состоит из формирователя 22 импульса выборки, формирователя 23 импульсов запуска, (ГПН) 24 блока 25 выборки-запоминания. Цифровой синтезатор частот рабобтает следующим образом, 1282322Скачок напряжения так называемой "помехи дробности", возникающий за один период частоты сравнения из-за неравенства Т, и Т Т на выходе импульсно-фазового детектора 7 равен д П, = П, . д Тср, Р ; ь 3 = П д Т Р , где 13 - мак 2 9 сР огсимальное напряжение на выходе импульсно-фазового детектора 7, Отсюда видно, что напряжение помехи дробности" зависит от величины1И. + а/Ьт.е. от коэффициента деления ДДПКД 2 и от стабильности величины П Р - крутизны импульсно-фазового детектора 7.Для примера положим М = 100,3, т.е. И,= 100, о = 3, Ь = 10. Установку нужного коэффициента деления обеспечивает блок 3 управления.Коэффициент деления счетчика 6 устанавливается равным 100, управляемого счетчика 15 - равным 3. Коэффициент деления счетчика 16 дробных остатков берется равным Ь = 10. Предположим, что система фазовой автоподстройки частоты находится в синхронизме и в счетчике 16 дробных остатков записано число, равное О. В этом случае импульсы с выхода синхронизируемого генератора 1 будут поступать через блок 5 исключения импульсов на сигнальный вход счетчика 6 и одновременно на управляемый счетчик 15 и счетчик 16 дробных остатков через элемент И 14.После поступления трех импульсов на управляемый счетчик 15 сигнал с его выхода установит триггер 17 в нулевое состояние и тем самым запретит прохождение импульсов через элемент И 14 на счетчик 16 дробных остатков и управляемый счетчик 15. В результате в счетчике 16 дробных остатков будет записано число З,После поступления 100 импульсов на вход счетчика 6, на выходе ДДПКД 2 появится импульс, который поступит на импульсно-фазовый детектор 7, перепишет число 3 из счетчика 16 дробных остатков в блок 10 памяти. В связи с тем, что требуется коэффициент деления 100, 3 и первый цикл деления произведен с коэффициентом 100, то на выходе импульсно-фазового детектора 7 образуется скачок напряжения, пропорциональный дробному остатку, т.е. числу А = 3. Этот скачок напря 35 пят очередные 3 импульса. В результате образуется импульс переполнениясчетчика 16 дробных импульсов, который воздействует на блок 5 исключения импульсов, обеспечивая выполнение этого цикла с коэффициентом деления, равным 101. При этом в счетчике 16 дробных остатков запишетсядробный остаток Г = 4 в : Ь =4 хх 3 - 10 = 2. Так как в четвертомцикле деления произойдет коррекцияфазы, то на выходе импульсно-фазового детектора 7 скачок напряжениятоже станет пропорциональным дробному остатку, т.е. 1 и т.д. В результате на выходе ПАП 11 получается ступенчатое напряжение, пропорциональное числу о, 2 а, За, 4 а - Ъи т.д. Чтобы напряжение на выходеЦАП 11 было пропорционально напряжению скачков с выхода импульсно-фазового детектора 7 во всем диапазоне частот, его нужно умножить на 10 15 20 25 30 жения накладывается на выходное ьапряжение импульсно-Фазового детектора 7 и существует в течение всего второго цикла деления. Блок 10 памяти предназначен для хранения в течение последующего цикла деления числа зафиксированного в счетчике 16 дробных остатков за предыдущий цикл деления.Блок 10 памяти непосредственно управляет работой ЦАП 11. На выходе ЦАП 11 образуется напряжение, которое в аналоговой форме соответствует числу К, хранимому в блоке 10 памяти. Это напряжение вводится в сумматор 8 для компенсации скачков напряжения, возникающих на выходе импульсно-фазового детектора 7 из-за дробного деления в кольце фазовой автоподстройки частоты.Таким образом, на выходе ЦАП 11 в течение всего второго цикла деления будет напряжение, пропорциональное также дробному остатку, т.е. числу а= 3. Поступление выходного импульса ДЦПКД 2 в программирующий блок 4 обеспечит переключение триггера 17 и открывание элемента И 14. Во втором цикле деления в управляемый счетчик 15 и счетчик 16 дробных остатков поступит еще 3 импульса, В счетчике 16 дробных остатков будет записано число 2 а = 6 и т,д. В четвертом цикле деления на вход счетчика 16 дробных остатков посту1282322 цап ап где Б, - опорное напряжение, подаваемое на ЦАП 11, в данном случае П = Бап пРК - код, управляемый выходным напряжением ЦАП 11;Ч - коэффициент, зависящийот построения ЦАП 11 15Б = П цап макс 20 Р .Тмакс РВапмин и макс оп пик- макс мин, К с 1 ц И И 55 1 величину, пропорциональную+ цьо Умножение на данную величину производится в ЦАП 11. Он представляет собой цифроаналоговый преобразова 5 тель с дополнительным входом по опорному напряжению. Опорное напряжение формируется преобразователем 13.На вход преобразователя 13 через делитель 12 частоты поступает частота синхронизируемого генератора 1, которая в режиме синхронизма равна Р = Р (Б + ЧЬ) . Соответствен - еых оп оно период частоты1Теых Р (И + О /Ь) ГПН 24 формирует пилу с максимальным периодом где Б - коэффициент деления, соотминветствующий низшей частоте Р диапазона частовыхты цифрового синтезаторачастот;Р - коэффициент деления делителя 12 частоты. Импульсы запуска пилы формируются по заднему фронту импульсов выборки в формирователе 23 импульсов запуска, Бо время импульса запуска формируется задний фронт пилообразного напряжения, таким образом период пилообразного напряжения будет равенРвеличине . . Импульсы выборопки формируются по приходу импульсов 40 с делителям 12 частоты и их периодРтакже равен величине . Импульсопсы выборки предшествуют импульсам запуска пилы и по времени приходят ся на участок пилообразного напряжения с максимальной амплитудой. Импульсы выборки и пилообразное напряжение подаются на блок 25 выборки- запоминания и на его выходе формиру ется напряжение, пропорциональное периоду пилообразного напряжения, а значит, выходное напряжение преобразователя 13 пропорционально веРличине Т = ,. и равноспНмТиакс Т- лкс им пьн я амплитудпилообразного напряжения, Выходное напряжение ЦАП 11 равно Это напряжение с соответствующим коэффициентом вводится в сумматор 8 для компенсации скачков напряжения, возникающих на выходе импульсно-фазового детектора 7 из-за дробного деления в кольце фазовой автоподстройки частоты. Как видно из формулы, это напряжение прямо пропорционально коду дробных остатков, поступающему в счетчик 16 дробных остатков и обратно пропорционально коэффициенту деления ДДПКД 2, что отражает изменение напряжения скачков с выхода импульсно-фазового детектора 7 в диапазоне частот цифрового синтезатора частот.Импульсно-фазовый детектор 7 выполнен по схеме выборка-запоминание с линейной пилообразной амплитуднофазовой характеристикой. Опорные импульсы запускают ГПН 19.Как видно из построения преобразователя 13, все узлы, входящие в него, аналогичны узлам, входящим в импульсно-фазовый детектор 7, и принципы работы этих устройств одинаковы. Следовательно, зависимость выходных напряжений импульсно-фазового детектора 7 и преобразователя 13 от влияния дестабилизирующих факторов должна быть идентична, особенно сильно эта идентичность проявляется при изготовлении этих устройств в виде гибридной микросборки частотного применения на одной подложке. Это озна 1282322чает, что уходы напряжений помехидробности" вследствие нестабильности крутизны импульсно-фазового детектора 2 .компенсируются такими же уходами напряжения компенсации помехи .5дробности" вследствие такой же нестабильности опорного напряжения, подаваемого на ЦАП 11 с преобразователя 13 частоты, Коэффициент деленияделителя 12,частоты выбирается таким, чтобы выполнялось приблизительное равенство 15ЕЫхср , р где ГВЫХ. ср,средняя частота диапазона цифрового синтезатора частот. 20 По сравнению с известным предлагаемый цифровой синтезатор частот обеспечивает получение на выходе циф 25 роаналогового преобразователя ступенчатого напряжения, закон изменения которого строго повторяет закон изменения напряжения "помехи дробности с выхода имнульсно-фазового детектора во всем диапазоне частотЗО цифрового синтезатора частот. Поэтому введение такого напряжения в сумматор с противоположным знаком полностью компенсирует "помеху дробности" во всем диапазоне выходных частот циф-З 5 рового синтезатора частот,Напряжение компенсации "помехи дробности" также учитывает нестабильность напряжения "помехи дробности" вследствие нестабильности крутизны импульсно-фазового детектора из-за воздействия дестабилизирующих факторов. Тем самым улучшается подавление в выходном сигнале помех, кратных шагу сетки частот в диапазоне частот синтезатора и при воздействии дестабилизирующих факторов (температуры, нестабильности источниковпитания и др.),Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я1. Цифровой синтезатор частот по авт. св. % 799 100, отличаю щ и й с я тем, что, с целью улучшения подавления в диапазоне частот помех, кратньж шагу сетки, межДу выходом синхронизируемого генератора и входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя введены последовательно соединенные делитель-частоты и преобразователь частоты в напряжение.2. Синтезатор по и. 1, о т л и- . ч а ю щ и й с я тем, что преобразователь частоты в напряжение содержит последовательно соединенные формирователь импульсов выборки, Формирователь импульсов запуска, генератор пилообразного напряжения и блок выборки-запоминания второй вход которого также соединен с выходом формирователя импульсов выборки, при этом вход формирователя импульсов выборки и выход блока выборки-запоминания являются соответственно входм и выходом преобразователя частоты в напряжение.3. Синтезатор по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что импульсно-фазовый детектор содержит последовательно соединенные формирователь импульсов запуска, генератор пилообразного напряжения и блок выборки-запоминания, а также формирователь импульсов выборки, выход которого соединен с вторым входом блока выборки-запоминания, при этом вход формирователя импульсов запуска, вход формирователя импульсов выборки и выход блока выборки-запоминия являются соответственно первым и вторым входами и выходом импульсно-фазового детектора,(д) Составитель Ю,Ковале Редактор Н.Даик хред Л.Олеи ор тор В.Бутя аказ 7285/57 9 Тира оизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проек ИИПИ Госуда по делам из 3035 Москв твенно ретениЖ,Подписноео .комитета СССРи открытийРаушская наб., д.