Цифровой синтезатор частот

 

Изобретение относится к радиотехнике и является дополнительным к изобретению по основному а.с № 799100.Цель изобретения - улучшение подавления в диапазоне частот помех, кратных шагу сетки. Цифровой синтезатор частот (ЦСЧ) содержит (;инхронизируемые 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 из 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 F; бЫХ N (Р„ опорная частота на входе ИФД 7, N - дробный коэф. деления 2) . ЦСЧ. i СО с 1чЭ 00 ю &0 ю чЭ м

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК (д) 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 Р.„..„,„= F Ä. N (F „ опорная частота на входе ИФД 7 N = дробный коэф. деления ДЧДПКД 2). ЦСЧ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОткРытий (61) 799100 (21) 3784269/24-09 (22) 20.08.84 (46 ) 07.01.87. Бюл. 1Ф 1 (72) В.Н.Коньков (53) 621.373.42(088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 799100, кл. Н 03 В 21/02, 17.05.76. (54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к радиотехнике и является дополнительным к изобретению по основному а.с N - 799100.Цель изобретения — улуч шение подавления в диапазоне частот .помех, кратных шагу сетки. Цифровой

„„ЯО„, 1282322 А 2 обеспечивает получение на выходе

ЦАП 11 ступенчатого напряжения, закон изменения которого строго понтон ряет закон изменения напряжения помехи дробности" с выхода ИФД 7 во всем диапазоне частот ЦСЧ. Использование этого напряжения в сумматоре

1282322

8 с противоположным знаком полноtl tt стью 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.

Частота на выходе цифрового синтезатора частот равна Г цх= Г,„ И, где F« опорная частота на входе импульсно-фазового детектора 7, N = N, + < /Ь вЂ” коэффициент деле5 ния ДЦПКД 2, N — целочисленный коэффициент деления ДДПКД 2, О /Ь дробная часть коэффициента деления

ДЦПКД 2.

В режиме синхронизма частота сравнения на входе импульсно-фазового

Fâüttt детектора 7 равна F = F ар otl N + G

6 и период частоты сравнения равен

N, + 4/Ь

Т6 еых

На выходе ДДПКД 2 период частоты сравнения имеет два значения,вытекающие из принципа действия известного делителя

No

Т ср1 еь!х отличающиеся от периода нения на величину

N, + х еых частоты сравсра а аТ = Т вЂ” Т са са1 F

6ttx а/b) 6ТТрТ (/Ъ1)

1 еых

Ь -0

35 F,„. b (N + а/b)

Так как величины F,„и Ь вЂ” постоянны, то ошибки в сравнении величин

Т и Т, Т пропорциональны ко° ср 6t 1 бра

40 эффициентам

Ь (N, + с/Ь) 1

Изобретение 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 электрическая схема 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 рабоcI тает следующим образом. Т1

1282322

35

Скачок напряжения так называемой

"помехи дробности", возникающий за один период частоты сравнения из-за неравенства Т, и Т... T,, на выходе импульсно-фазового детектора

7 равен àU, = U - аТ„, Г„; — U 4 T F,,где U — мак2 Pg сР on Ч симальное напряжение на выходе импульсно-фазового детектора 7. Отсюда видно, что напряжение помехи дробности" зависит от величины

N + /Ь т.е. от коэффициента деления ДДПКД 2 и от стабильности величины U . F — крутизны импульсо но-фазового детектора 7.

Для примера положим N = 100,3, т.е. N,= 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. Коэффи— циент 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 связию.с тем, что требуется коэффициент деления 100, 3 и первый цикл деления произведен с коэффициентом 100, то

i на выходе импульсно-фазового детектора 7 образуется скачок напряжения, пропорциональный дробному остатку, т.е. числу А = 3. Этот скачок напряжения 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 автопод-. стройки 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 поступят очередные 3 импульса. В результате образуется импульс переполнения счетчика 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 запишется дробный остаток Г = 4 †: Ь =4 х

2 х 3 — 10 = 2. Так как в четвертом цикле деления произойдет коррекция фазы, то на выходе импульсно-фазового детектора 7 скачок напряжения тоже станет пропорциональным дробному остатку, т.е. Г и т.д. В результате на выходе IIAII 11 получается ступенчатое напряжение, пропорциональное числу g 2а, Зо, 4a — Ъ и т.д. Чтобы напряжение на выходе

ЦАП 11 было пропорционально напряжению скачков с выхода импульсно-фазового детектора 7 во всем диапазоне частот, его нужно умножить на

1282322

1 величину, пропорциональную

+ ь о

Умножение на данную величину производится в ЦАП 11. Он представляет собой цифроаналоговый преобразова5 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

F = F (N + о/Ь). Соответствен—

ВЫХ Oh О но период частоты

1 вых F (N + о /b)

ГПН 24 формирует пилу с максимальным периодом

У „= U К q, где U, — опорное напряжение, подаваемое на ЦАП 11, в дан10 ном случае U = U

On hP

К вЂ” код, управляемый выходным напряжением ЦАП 11;

q — коэффициент, зависящий от построения ЦАП 11

15 (q (1).

Значит

F„N K

F . N

U = U цап макс

h макс

oh мик — макс MHH К

U N

N где N — коэффициент деления, соотмин ветствующий низшей частоте Р диапазона часто- 25 вых ты цифрового синтезатора частот;

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 равен

P величине . . Импульсы выборОм ки формируются по приходу импульсов 40 с делителям 12 частоты и их период

P также равен величине . ИмпульOh сы выборки предшествуют импульсам запуска пилы и по времени приходят- 45 ся на участок пилообразного напряжения с максимальной амплитудой. Импульсы выборки и пилообразное напряжение подаются на блок 25 выборкизапоминания и на его выходе формируется напряжение, пропорциональное периоду пилообразного напряжения, а значит, выходное напряжение преобразователя 13 пропорционально веP личине Т =,. и равно

Oh

П., =П

Т макс T

P .

) Т макс F Я аг мин где П„, — максимальная амплитуда пилообразного 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 †запоминан 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 озна1282322 чает, что уходы напряжений помехи дробности" вследствие нестабильности крутизны импульсно-фазового детектора 2 компенсируются такими же уходами напряжения компенсации помехи .5 дробности" вследствие такой же нестабильности опорного напряжения, подаваемого на ЦАП 11 с преобразователя 13 частоты. Коэффициент деления делителя 12 .частоты выбирается таким, чтобы выполнялось приблизительное равенство

15 еыхср F где F

ВЫХ. ср, средняя частота диапазона цифрового синтезатора частот. 20

По сравнению с известным предлагаемый цифровой синтезатор частот обеспечивает получение на выходе циф25 роаналогового преобразователя ступенчатого напряжения, закон изменения которого строго повторяет закон изменения напряжения "помехи дробности с выхода импульсно-фазового детектора во всем диапазоне частот

30 цифрового синтезатора частот. Поэтому введение такого напряжения в сумматор с противоположным знаком полностью компенсирует "помеху дробности" во всем диапазоне выходных частот циф-З5 рового синтезатора частот,Напряжение компенсации "помехи дробности" также учитывает нестабильность напряжения "помехи дробности" вследствие нестабильности крутизны импульсно-фазового детектора из-за воздействия дес; абилизирующих факторов. Тем самым улучшается подавление в выходном сигнале помех, кратных шагу сетки частот в диапазоне частот синтезатора и при воздействии дестабилизирующих факторов (температуры, нестабильности источников питания и др.).

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Цифровой синтезатор частот по авт. св. М- 799100, о т л и ч а ю шийся 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 ич а ю шийся 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 вход м и выходом преобразователя частоты в напряжение.

3. Синтезатор по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся 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.

1282322 асср

Фиг.2 (9ì) Составитель Ю.Ковалев

Техред Л.Олейник Корректор В.Бутяга

Редактор Н.Данко

Заказ 7285/57

Тираж 899 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035s Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4