Цифровой синтезатор частот

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 19) (И) 03 В 19/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯУСВЭ ИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ(56) Авторское свидетельст1 1107260, кл, Р 03 В 19/ОАвторское свидетельство хническии инсти о СССР 19,08,82,СССР 12,04,85,С Ж 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ПНТ СССР Ф 1256133, кл,. Н 03 В 19/00(54) 17 ИфРОВОР СИНТРЗАТОР ЧАСТОТ(57) Изобретение относится к радиотехнике. Пель изобретения - повышениемаксимальной выходной частбты. Синтезатор частот содержит генератор 1тактовых импульсов, дискретный Ьаэовращатель (ПФВ) 3, накапливающие сумматоры (НС) 4 и 6, счетчик 7, Для достижения цели в синтезатор введены управляющий ключ 2 и дешиФратор 5 нуле 2вого состояния. Управление частотойвыходной последовательности производится с помощью кода Е , вписыва.емого в НС 4, и кода Е , = (ИЕ э)//(И - Е ), вписываемого в НС 6 с тактом выходной частоты, 1 елая часть отношения определяет коэдЮициент деления частоты Г , счетчиком 7 дробнаячасть накапливается в НС 6 по модулю И. аг перестройки определяетсявеличиной Г /И. Максимальное значение синтезируемой частоты Й, = 1/Осб,где С - время срабатывания НС 6,"НсбДля устранения ошибки, вызванной конечной точностью вычисления Е и 2,епроизводится обнуление НС 6 сигналомдешиФратора 5, ДФВ 3 путем задержкиимпульсов генератора 1 на величину,пропорциональную текущему значениюкода НС 6, компенсирует джазовый сдвигимпульсов генератора 1. 1 з.п.ф-лы,4 ил, 3,15981Изобретение относится к радиотехнике и может быть, использовано длясинтеза частот в приемопередающихустройствах и в измерительной технике. 5Цель изобретения - расширение диапазона выходных частот.На фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема цифрового синте. затора частдт; на фиг. 2 - схемапервого накапливаощего сумматораи счетчика.с предварительной установкой; на Фиг. 3 - схема дискретного фазовращателя; на Фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу 15цифрового синтезатора частот,Цифровой синтезатор частот,второй накапливающий сумматор (НС) 4,дешифратор 5, первый накапливающийсумматор (НС) 6 и счетчик 7 с предва-"рительной установкой. Дискретный фазовращатель 3 содержит первую, вторую, ; и-ю ячейки 3 3 .3,Каждая из ячеек 3 3 Зсодержит линию 8 задержки с отводами,мультиплексор 9,элемент 10 задержки и регистр 11 памяти, и-а ячейка ЗОЗп также содержит дополнительный регистр 12 памяти. Первый накапливающий сумматор 6 (фиг, 2) содержитсумматор 13, регистр 14 памяти иэлемент И 15, счетчик 7 с предварительной записью (фиг. 2) содержитвычитающий счетчик 16, дешифратор 17нулевого состояния и элемент И-НЕ 18,Синтезатор работает следующимобразом. 40Частота синтезируемого сигналаформируется как разность между частотой генератора 1 и частотой переполнения второго НС 4, в который счастотой Г вписывается число 7.У 45и где Н - емкость второго НС 4;Г - частота генератора 1.Для Формирования частоты Г,текущий код, накапливаемый в первом1НС 6 при суммировании числа 7, у спериодом Тр, используется дляуправления временным положением(Фазой) импульсов генератора 1 с помощью Дфй 3, При этом период синтезируемой последовательности пропорФционален 7.Д С, дискрет задержки сигнала генератора 1, определяющий точность комплексацииФазового сдвига ДФВ 3, Сле-.довательно й(2)УПриравняв выражения (1) и (2), находят значение числа 7., удовлетворяющее уравнение (1), т,е. условию линейной зависимости частоты синтезируемого сигнала от управляющего кода Еу У (3)И-ЕУТаким образом, для обеспечения линейного изменения частоты в соответствии с выражением (1) в первый НС 6 необходимо вписывать число Е определяемое (3), Как следует из выражения (3) при 7,У 1, 7. ,М.Для реализации этого условия в отношении /Е /И выделяются целая и дробная части. Текущий код управления ДФВ 3 Формируется посредством нписывания н первый НС 6 числа 7. /И с частотой Г . Целая часть отношения определяет коэффициент деления частоты Г г и импульсом Г , вписывается н счетчик 7, минуя регистр 14 памяти (фиг, 2). Дробная часть накапливается в регистр 14 памяти и, следовательно, н первом НС 6 по модулю М.аг перестройки по частоте определяется величиной Г /. Максимальное значение синтезируемой частоты равно1л - , где сяо время срабаты"нссвания первого НС 6, Число дискретон по Фазе, которым представляется период Т может быть меньше И, В этом случае для управления фазой используются разряды первого НС 6, н которых накапливается дробная часть отношения Е/. Емкость этих разрядов должнаУсоответствовать числу дискретов по Фазе, которым представляется периодПоскольку точность определения Е и отношения Ец/1 конечна, при вычислении текущего значения кода накапливается ошибка, тто может привести к отклонению синтоэнруемой частоты от98106 ., 6 51 О 15 20 25 30 35 40 45 50 5 15 расчетного значения (1). Для устранения ошибки. производится обнуление первого НС 6 сигналом дешийратора 5 второго НС 4, поскольку при вписывании числа Хв второй НС 4 целое без остатка число его переполнений равно целому числу периодов синтезируемого сигнала, что следует из урав ненийТ 1 (1 - 2) = ИТ- НТт е где Т - период последовательностиУявляющийся переполнениемвторого НС 4,ДФВ 3 путем задержки импчльсовгенератора 1 на величину. пропорциональную текущему значению кода.в первом НС б, изменяет Лазу импульсовгенератора 1. Последовательно соединенные первая, вторая. , и-я ячейки 3, 3 ЗЛФВ 3 образуюти-шкал с последовательным увеличением дискрета задержки, С этой цельюкаждая линия 8 задержки в первой,второй, , и-й ячейках 3 33 ДАВ 3 имеет различную величинуиноминала задержки, 11 аг перестройкифазы выходного сигнала определяетсядискретом задержки линии 8 задержкиЛй первой ячейки 3, Если суммарная1величина задержки линии Я задержкипервой ячейки 3, равна (К - 1 Мй, тодискрет задержки линии Я задержкивторой ячейки 3 равен дс = К леча суммарная величина ее задержкиравна (К - 1)д , Лискрет задержкилинии 8 задержки в третьей ячейке 3 зравенз Кг 1 г а величина еедержки равна (К - 1)с 1 еТаким образом, дискрет задержкилинии Я задержки в и-й ячейке Зиравен Ли = К ии- == К КгК,Л Т, а суммарная величинаее задержки равна (К- 1)д, Приэтом Тт = К,а = КК,а,., =.= К К КК дГ, при К= Ке Кр= К)где К - целое число (К 3 2)Т, = КЛ.Следовательно, д Т = Т /К.1Таким образом, с помощью линий8 задержки производится Аормированиемногофазных импульсных последовательностей с временной расстановкой импульсов в каждой из них, равной величине дискрета задержки соответствующей линии,Мультиплексоры 9 с первой,по и-Ф ячейки 311 Згф ,Ф ЗФВ соответствии со значейием управляющегокода, Аормируемого в первом Н 0 6,коммутируют отводы соответствующихлиний 8 запержки на свои выходы,В и-й ячейке Зи содержатся регистр 11 памяти и дополнительныйрегистр 12 памяти, необходимость в наличии двух регистров и последовательной перезаписи кодов возникаетпри максимальной частоте синтезируемого сигнала в том случае, когда задержка импульсов в ячейках 1 фВ 3 .(с учетом задержки в мультиплексорах 9)превышает период следования импульсов генератора 1. В этом случае к моменту появления импульса на выходе линии 8 задержки в и-й ячейке Зи состояние первого НС 6 изменяется, Ллязапоминания предыдущего значенияуправляющего кода и предназначаетсядополнительный регистр 12 памяти,11 Ля обеспечения необходимых временных соотношений между выходнымиимпульсами линии 8 задержки и моментами записи нового значения управляющего кода в регистр 11 памяти используются элемент 10 задержки, Номиналызадержек элементов 10 задержки определяются из условия Т : 2 77,где= 1, и; Б. - задержка импульсов в цепи элемент 10 задержки - регистр памяти 11; д- длительностьимпульсов генератора 1,При К, = К =К = 2 ячейкаДФВ 3 вырождается в ячейку, изображенную на Аиг. 3, Если величину задержки линии 8 задержки принять за условную двоичную единицу, то каждая линия,8 задержки,. расположенная с первой,Рторой, ,, по и-ю ячейки 3, 33 образует двоичное число,Линия 8 задержни, расположенная впервой ячейке 3 , является младшим1разрядом двоичного числа и имеет минимальнчю задержку, равную Л й Величина задержки линии 8 задержкив последующих ячейках удваиваетсяпо сравнению с предыдущей, При этом б,= Т /2", где и - число ячеек вДФВ 3,Суммарную задержку линий 8 можноопределить выражением1 1 1715981Временные диаграммы (фиг, 4) показывают соотношения между величинамизадержек линий 8 в ячейках 3 3 и3 (для ЛФВ 3, состоящего из трехячеек). На фиг. 4 а приведена после 5довательность импульсов генератора1, фиг. 4 б, в, г показывают соотношения между величинами задержек линий8 задержки.1 ОУправленйе частотой выходной последовательности производится с помощью кода Е соответствующего числу, вписываемому в второй НС 4 стактом Т,.и кода Е соответствующего числу, вписываемому в первый НС 6с тактом Тзр и определяемому по формуле (3), С разрядов первого НС 6 управляющий .код заносится в регистры 11памяти импульсами с выходов линий 8задержки. В соответствии со значением управляющего кода производитсякоммутация отводов линий 8 задержкина выходы мультиплексоров 9, что приводит к задержке выходных импульсов 25относительно входных. Шаг временнойкоррекции равен дискрету задержки 8линии (,). Емкость разрядов первого НС 6, с которых снимается управляющий код, равна отношению30Т /д . При изменении управляющегот 1 фкода от значения 0000 до значения111.,.1 задержка импульса изменяетсяот нуля до величины Т - й й,.Емкость второго НГ 4 равйа отноше 35.ниюИ = Т,/ДЧисло, соответствующее целой частиотношения хранимое в старших разрядах первого НС 6, импульсом генератора 1 заносится в счетчик 7, Дешифратор 17, подключенный к выходам вычитающего счетчика 16 (фиг. 2), настроен на нулевую комбинацию. Поэтому, если это число отличается от нуля, ключ 2 закрывается, а ключ, образованный элементом И-НЕ 18, открывается. Импульсы с выхода генератора 1,подаются на вход вычитания вычитающего счетика 16. Число импульсов,50прошедшихна вход вычитающего счетчика 16 до его обнуления, равно знлчению управляющего кода, предварительнозаписанного в вычитающий счетчик 16.В течение этого промежутка време 55.ни ключ 2 закрыт. При обнулении вы"читающего счетчика 16 сигналом с выхода дешифратора 17 открывается ключ2 и закрывается ключ 18, Следующий им 06 8 пульс генератора 1 через ключ 2 и ДФВ3 поступает на выход цифрового синтезатора частот, Этим же импульсом снова производится предварительная установка счетчика 7, Таким образом, кодстарших разрядов первого НС 6 опреде-ляет целое число Тг в синтезируемойпоследовательности. Дробная часть Т,в периоде синтезируемой последователь-.ности определяется кодом младших. разрядов первого НС 6 и формируется спомощью ДФВ 3,С помощью второго НС 4 производится сброс накопленного значения ошибки,обусловленного конечной точностьювычисления Е . Значение кода 7. и отношения Е/И округляются в сторонуменьшей величины, поэтому частота синтезируемого сигнала выше расчетногозначения на величину, пропорциональную разности между точным и приближенным значениями управляющего кода. Ллякоррекции частоты сигналом дешифратора 5 второго НС 4 закрывается входсчетчика 7, импульсом генератора 1через элемент И 15 производится сброссодержимого регистра 14 памяти первого НС 6. В результате этого один изпериодов,синтезируемого сигнала увеличивается на величину накопленногозначения ошибки и средняя частотасинтезируемого сигнала сохраняет расчетное значение,Предлагаемый, цифровой синтезаторчастот позволяет расширить диапазонсинтезируемых частот Амплитуда фазовых флюктуаций опререляется величинойдискрета задержки й 1, . Ее максимальное значение при максимальной синтезируемой частоте не превышает величины 2 Т/К при уменьшении частоты амплитура Ьлюктуаций пропорциональноуменьп 1 аетсяП р и м е р. Пусть емкость второго НС 4 11 = К= 100, а значение управляющего кора Е у изменяется от нуля до 99, Тогда в соответствии с выражением (3) значение управляющегокода изменяется от нуля до 9 ОО, Максимальная частота синтезируемого сигнала равна частоте тактового генератора 5 при нулевом значении управляющего кора, Минимальная частотаГр, = 0 О 1 Г, при 7. у = 9900, шагВых 001Следовательно, емкость первого НС6 должна быть не менее 9900, Емкостьмладших разрядов первого НГ 6, код9 159 в которых накапливается с частотой синтезируемого сигнала и управляет ДФВ 3, равна 100, Следовательно, при минимальном значении частоты выходного сигнала на управляющие входы ДФВ 3 подается нулевой код, а в счетчик 7 заносится число 99, Это ведет к тому, что в течение 99 Т вход ДФВ 3 закрыт, а на выход цифрового синтезатора частот поступает один импульс из .ста импульсов тактового генератора.Формула изобретения1. Цифровой синтезатор частот, содержащий генератор тактовых импульсов, дискретный фазовращатель, управляющие выходы которого соединены с выходами первого накапливающего сумматора, а также второй накапливающий сумматор и счетчик с предварительной установкой, при этом информационные входы первого и второго накапливающих сумматоров являются управляющими входами цифрового синтезатора частот, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что с целью расширения диапазона выходных частот, введены управляемый ключ и дешифратор, вход которого соединен с выходом второго накапливающего сумматора, тактовый вход которого соединен с сигнальным входом управляемого ключа, с входом вычитания счетчика с предварительной установкой, с входом синхронизации первого накапливающего сумматора и выходом генератора тактовых импульсов,выход дешифратора соединен с входом сброса первого накапливающего сумматора и входом разрешения счета счетчика с предварительной установкой, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа, выход которого соединен.с входом дис" Е 106Окретного фазовращателя, тактовымвходом первого накапливающего сумматора и входом предварительной уста 5новки счетчика с предварительной ус-тановкой, информационные входы которого соединены с соответствующимивыходами старших разрядов первогонакапливающего сумматора,2, Синтезатор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что дискретный фазовращатель состоит из последовательно соединенных и ячеек, причемкаждая ячейка содержит линию задержки с отводами, элемент задержки,мультиплексор и регистр памяти, приэтом вход, выход и отводы линии задержки с отводами соединены с соот-ветствующими информационными входами20 мультиплексора, выход линии задержкис отводами соединен с входом элемента задержки, выход мультиплексора ивход линии задержки с отводами являются соответственно выходом и входом25 соответствующей ячейки, при этом спервой по (и)-ю ячейки дискретногофазовращателя управляющие входы мультиплексора соединены с соответствующими выходами регистра памяти, вход30 синхронизации которого соединен свыходом элемента задержки, а в и-йячейке управляющие входы мультиплексора соединены с соответствующими выходами регистра памяти через дополнительный регистр памяти, вход синхро.низации которого соединен с выходомэлемента задержки, а вход синхронизации регистра памяти соединен свходом линии задержки с отводами,при этом вход первой ячейки и выходи-й ячейки являются соответственновходом и выходом дискретного фазовращателя, информационные входы регистров памяти во всех ячейках являютсясоответствующими управляющими входа-,ми дискретного фазовращателя,1598106 ставитхред Корректор М, Лож Редактор А. Мотыль ираж 2 Подписное по изобретениям и открытиям Ж, Раушская наб., д. 4/5 гкнт сЧс роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 Заказ 3068 ОИИПИ Госу дарственного комитет 113035, Москва А, Мьппакиноданич