PL100484B1 - Cyfrowy syntetyzer czestotliwosci - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku^est cyfrowy syntetyzer czestotliwosci umozliwiajacy zmiane czestotliwosci syntetyzowanej przy zadanym wspólczynniku podzialu N cyfrowego dzielnika nastawnego syntetyzera.

Znane syntetyzery cyfrowe realizujace algorytm syntezy wedlug wzoru f = N/TQ charakteryzuja sie tym, ze proces syntezy zachodzi w ukladzie petli fazowej automatycznej regulacji czestotliwosci FARCz. Zmiane czestotliwosci znanego syntetyzera realizuje sie poprzez zmiane wspólczynnika N. Syntetyzery te sa zlozone z kwarcowego generatora odniesienia, którego czestotliwosc jest dzielona w cyfrowym dzielniku stalym i po podziale przykladana do jednego z wejsc detektora fazowego. Okres powtarzania tak uksztaltowanych impulsów wynosi T0. Do drugiego wejscia detektora fazowego przykladany jest ciag impulsów, który zostal wytworzony w cyfrowym dzielniku nastawnym o nastawianym wspólczynniku podzialu N w wyniku podzialu czestotliwosci sygnalu generatora wyjsciowego, którego wyjscie zostalo przylaczone poprzez uklady formujace do wejscia cyfrowego dzielnika nastawnego. W detektorze fazowym tych znanych syntetyzerów nieustannie porównuje sie okres zliczania wytworzony w cyfrowym dzielniku nastawnym w wyniku zliczania N impulsów z generatora wyjsciowego z okresem powtarzania T0. W wyniku porównania na wyjsciu detektora fazowego wytwarza sie napiecie bledu, które tak reguluje czestotliwosc generatora wyjsciowego, ze algorytm syntezy jest spelniony w stanie utrzymywania FARCz. W tym stanie okres zliczania N impulsów jest równy okresowi powtarzania T0.

Algorytm f = N/T0 zostal zdefiniowany w zalozeniu, ze laczny czas propagacji N im'pulsów w cyfrowym dzielniku nastawnym znanych syntetyzerów cyfrowych jest pomijalnie maly w stosunku do okresu sygnalu wyjsciowego syntetyzera. Gdy jednak laczny czas propagacji N impulsów wzrosnie ponad pewna wartosc progowa wskutek np. zwiekszenia pojemnosci cyfrowego dzielnika nastawnego w górnych zakresach czestotli¬ wosci syntetyzera, wówczas petla FARCz nie jest w stanie pokonac w ten sposób powstajacego opóznienia wydluzajacego okres zliczania. Wystepuje wtedy zjawisko pasozytniczej modulacji czestotliwosci sygnalu wyjsciowego, istotnie zmniejszajace stabilnosc czestotliwosci syntetyzowanych. Przy dalszym wzroscie opóznie¬ nia zostaje naruszony sam proces syntezy i przestaje byc spelniany algorytm f = N/T0. Z tego wlasnie powodu2 100 484 wszystkie dotychczas znane syntetyzery cyfrowe sa tak rozwiazywane, ze szkodliwego wplywu czasu propagacji IM impulsów w cyfrowych dzielnikach nastawnych unika sie kosztem obnizenia górnych czestotliwosci syntetyzo¬ wanych, w stosunku do czestotliwosci granicznych stosowanych ukladów scalonych, oraz zmniejszenia pojem¬ nosci dzielników. Podwyzszenie tych parametrów nastepuje tylko poprzez stosowanie cyfrowych ukladów scalonych o coraz wyzszych czestotliwosciach granicznych. W ten sposób istniejacego zjawiska opóznienia w znanych syntetyzerach generalnie sie nie eliminuje, lecz tylko kosztem szybszych i drozszych ukladów scalonych przesuwa w coraz wyzsze zakresy czestotliwosci. Poza tym w znanych syntetyzerach cyfrowy dzielnik nastawny wymaga zastosowania zlozonych ukladów rozpoznawaniu stanów umozliwiajacych prawidlowe nastawianie wspólczynnika N, który jest nastawiany za pomoca przelaczników dekadowych. O wiele bardziej funkcjonalnie byloby nastawianie zadanej czestotliwosci za pomoca jednego organu regulacyjnego.

Podobnie przedstawia sie sprawa programowania pracy tych syntetyzerów. Dla zrealizowania np. procesu wobulacji cyfrowej w sposób bezposredni, musialoby byc zastosowane bardzo zlozone uklady sterowania cyfrowego dzielnikanastawnego. ' Celem wynalazku jest zbudowanie syntetyzera cyfrowego umozliwiajacego latwiejsze nastawianie i progra¬ mowanie syntetyzowanych czestotliwosci, prostsza wobulacja dyskretna i mozliwie maksymalne zblizenie górnych czestotliwosci syntetyzowanych do maksymalnych czestotliwosci granicznych cyfrowych ukladów scalonych wchodzacych w sklad cyfrowych dzielników nastawnych syntetyzerów. Cel ten zostal osiagniety poprzez opracowanie bloku regulacji ciagu impulsów zliczonych, oddzialywujacego na proces zliczania w cyfro¬ wym dzielniku nastawnym syntetyzera. Blok ten, w sklad którego wchodzi równiez cyfrowy dzielnik nastawny, jest wlaczany do znanej struktury syntetyzera cyfrowego w ten sposób, ze jego wejscie polaczone jest z wyjsciem ukladu formowania impulsów czestotliwosci syntetyzowanych, a wyjscie tego bloku polaczone jest z drugim wejsciem detektora fazowego.

Istota niniejszego wynalazku polega tu mianowicie na tym, ze w wymienionym bloku regulacji ciagu impulsów zliczanych oprócz wspomnianego juz cyfrowego dzielnika nastawnego zastosowano ponadto multiwib- rator jednostabilny, oraz uklad rozdzialu impulsów wyposazony w przelacznik programujacy rodzaj pracy calosci bloku, które to uklady wspólpracujac ze soba steruja praca ukladu sterowania, sterujacego z kolei cyfrowy dzielnik nastawny, przy czym w jednym rozwiazaniu bloku regulacji ciagu impulsów zliczanych uklad sterujacy cyfrowy dzielnik nastawczy jest zasilany suma impulsów, doprowadzanych z ukladu ksztaltowania impulsów, oraz poprzez uklad rozdzialu impulsów z dodatkowego ukladu ksztaltowania i przesuwania impul¬ sów, dzieki czemu umozliwiona jest praca syntetyzera na wiekszych czestotliwosciach, natomiast w rozwiazaniu drugim bloku regulacji ciagu impulsów zliczanych blok ten jest wyposazony tylko w jeden uklad ksztaltowania impulsów, doprowadzanych do ukladu sterujacego cyfrowy dzielnik nastawczy, co wystarcza do pracy syntetyzera, w którym synteza czestotliwosci nastepuje przy obnizonych czestotliwosciach syntetyzowanych.

W tak opracowanym bloku regulacji ciagu impulsów zliczanych w zaleznosci od wielkosci stalej czasowej RC w multiwibratorze jednostabilnym stanowiacym jeden z ukladów tego bloku powstaje impuls o regulowanej szerokosci, który po przejsciu przez uklady logiczne bloku regulacji ciagu impulsów zliczanych, na okres swego trwania zamyka doplyw impulsów zliczanych, do cyfrowego dzielnika nastawnego lub w tym czasie umozliwia wstrzykiwanie dodatkowej porcji impulsów do w/w dzielnika.

W syntetyzerze cyfrowym wedlug wynalazku nastepuje proces syntezy wedlug nowego algorytmu fi™-g(o> ID gdzie g/a/ charakteryzuje funkcje rzadzaca zmianami procesu zliczania w cyfrowym dzielniku nastawnym syntetyzera.

W zaleznosci od ustawiania przelacznika rodzaju pracy stanowiacego element ukladu programujacego w bloku regulacji ciagu impulsów zliczanych nowa czestotliwosc syntetyzowana fj jest mniejsza, lub wieksza od f, gdzie f = N/T0. Przy pomocy regulacji wielkosci stalej czasowej ukladu RC multiwibratora jednostabilnego (np. przy pomocy potencjometru zmieniajacego rezystancje R), nie zmieniajac stanu nastawienia dekad w cyfrowym dzielniku nastawnym, czyli wspólczynnika N, nie rozwierajac petli FARC z syntetyzera w trakcie regulacji, uzyskuje sie zmiane czestotliwosci syntetyzowanej, która wzrasta lub maleje skokami równymi krokowi syntezy. Przy zaprogramowaniu zmian rezystancji mozna zrealizowac proces wobulacji cyfrowej, przy czym kazdorazowo syntetyzowana czestotliwosc w takt zmian rezystancji R, bedzie posiadac stabilnosc nadana przez proces syntezy.

Wynalazek umozliwia uzyskanie, nastepujacych korzysci technicznych wynikajacych z jego zastosowania: — zbudowanie nowej odmiany syntetyzerów cyfrowych, w których funkcja nastawiania zadanej czestotli¬ wosci syntetyzowanej jest realizowana przy wspóldzialaniu uproszczonego cyfrowego dzielnika nastawnego z blokiem regulacji ciagu impulsów zliczanych, bez koniecznosci poslugiwania sie przelacznikami.dekadowym i.

Tak np. w odbiornikach radiowych wysokiej klasy z cyfrowym odczytem czestotliwosci nastawianej stacji100 484 3 syntetyzery cyfrowe stosowane jako heterodyny dla zakresu UKF przestrajane sa za pomoca zespolu 10 klawiszy dla dziesieciu cyfr. Tymczasem syntetyzer cyfrowy wedlug wynalazku z czestotliwoscia zmieniana za pomoca bloku regulacji impulsów zliczanych moze byc zastosowany w kazdym odbiorniku wyzszej klasy dla kazdego zakresu fal AM, lub FM; umozliwia on bowiem plynne przestrajanie odbiornika z zachowaniem jego skali, napisów i napedu do skali. — cyfrowy syntetyzer wedlug wynalazku pozwala niezaleznie od mozliwosci odczytu cyfrowego czestotli¬ wosci nastawionej stacji na zbudowanie nowej odmiany dyskretnych wobulatorów cyfrowych, lub syntetyzerów cyfrowych z uproszczonymi ukladami programowania a ponadto na podwyzszenie górnej czestotliwosci granicz¬ nej syntetyzowanych czestotliwosci bez stosowania drozszych cyfrowych ukladów scalonych.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia w postaci ogólnej schemat modelu funkcjonalnego jednego rozwiazania syntetyzera cyfrowego czestotliwosci nastawianej za pomoca bloku regulacji ciagu impulsów zliczanych, natomiast fig. 2 przedstawia drugie rozwiaza¬ nie.

Jak pokazano na fig. 1 cyfrowy syntetyzer czestotliwosci wedlug pierwszego rozwiazania sklada sie z generatora czestotliwosci syntetyzowanych G, z generatora czestotliwosci odniesienia G|<, z cyfrowego dzielni¬ ka czestotliwosci DL0 o stalym stosunku podzialu, z ukladu formowania impulsów UF, z detektora fazy DF oraz z bloku regulacji ciagów impulsów zliczanych BRC, które to uklady polaczone sa w ten sposób, ze generator czestotliwosci odniesienia G|< polaczony jest poprzez dzielnik cyfrowy DL0 o stalym stosunku podzialu czestotliwosci z jednym wejsciem detektora fazy DF, którego wyjscie polaczone jest z generatorem czestotliwos¬ ci syntetyzowanych G, natomiast drugie wejscie detektora fazy DF polaczone jest poprzez blok regulacji ciagów impulsów zliczanych BRC z wyjsciem ukladu formujacego impulsy UF, którego wejscie polaczone jest z wyjsciem WY generatora czestotliwosci syntetyzowanych G. Wymieniony wyzej blok regulacji ciagów impulsów zliczanych BRC sklada sie z cyfrowego dzielnika nastawnego DCN, ukladu multiwibratora jednostabilnego MJ, ukladu rozdzialu impulsów URC i ukladu sterujacego US, polaczonych ze soba szeregowo w obwód zamkniety, z tym, ze do drugiego wejscia ukladu sterujacego US dolaczony jest Swym wyjsciem uklad ksztaltowania impulsów UK, zas do drugiego wejscia ukladu rozdzialu impulsów URC dolaczony jest swym wyjsciem uklad ksztaltowania i przesuwania impulsów UKP, przy czym wejscia obu ukladów UK i UKP sa polaczone ze soba i z wyjsciem ukladu UF formowania impulsów czestotliwosci syntetyzowanych, natomiast wyjscie cyfrowego dzielnika nastawnego DCN, niezaleznie od polaczenia go z wejsciem ukladu multiwibratora jednostabilnego MJ, jest dolaczone do drugiego wejscia detektora fazy DF.

Cyfrowy syntetyzer czestotliwosci wedlug drugiego rozwiazania, uwidocznionego na fig. 2, sklada sie równiez z generatora czestotliwosci syntetyzowanych G, z generatora czestotliwosci odniesienia G|< z cyfrowego dzielnika czestotliwosci DL0o stalym stosunku podzialu, z ukladu formowania impulsów UF, z detektora fazy DF oraz z bloku regulacji ciagów impulsów zliczanych BRC, które to uklady polaczone sa tak, ze generator czestotliwosci odniesienia Gk polaczony jest poprzez dzielnik cyfrowy DLo o stalym stosunku podzialu czestotliwosci z jednym wejsciem detektora fazy DF, którego wyjscie polaczone jest z generatorem czestotliwos¬ ci syntetyzowanych G, oraz którego drugie wejscie polaczone jest poprzez blok regulacji ciagów impulsów zliczanych BRC z wyjsciem ukladu formujacego impulsy UF, którego wejscie polaczone jest z wyjsciem WY generatora czestotliwosci syntetyzowanych G.

Blok regulacji ciagów impulsów zliczanych BRC cyfrowego syntetyzera czestotliwosci wedlug drugiego rozwiazania sklada sie z cyfrowego dzielnika nastawnego DCN, ukladu multiwibratora jednostabilnego MJ, ukladu rozdzialu impulsów URC, ukladu sterujacego US polaczonych ze soba szeregowo w obwód zamkniety z tym, ze do drugiego wejscia ukladu sterujacego US dolaczony jest swym wyjsciem jedyny zastosowany w bloku regulacji ciagów impulsów zliczanych - uklad ksztaltowania impulsów UK o wejsciu polaczonym z wyjsciem ukladu UF formowania impulsów czestotliwosci syntetyzowanych.

Wyjscie cyfrowego dzielnika nastawnego DCN oraz wejscie ukladu multiwibratora jednostabilnego MJ polaczone sa ze soba i stanowia wyjscie bloku, dolaczone do drugiego wejscia detektora fazy DF.

Dzialanie cyfrowych syntetyzerów czestotliwosci wedlug rozwiazania pierwszego i drugiego przedstawia sie w sposób nastepujacy.

Rodzaj pracy bloku regulacji ciagu impulsów BRC wybiera sie za pomoca przelacznika programujacego znajdujacego sie w ukladzie rozdzialu impulsów URC aktywizujacego odpowiednie obwody ukladów URC i US za pomoca napiec stalych wytwarzajacych odpowiednie poziomy logiczne.

Zastosowany w ukladzie URC przelacznik posiada trzy polozenia: W pierwszym polozeniu przelacznika uklad sterujacy US przepuszcza do ukladu DCN ciag impulsów w wyjscia ukladu UF w przedziale czasowym T0 — o oraz w przedziale czasowym o — ciag impulsów o dwukrot¬ nie wyzszej czestotliwosci stanowiacy sume impulsów z ukladów UK i UKP, pokazanych na fig. 1. Oznacza to,4 100 484 ze w pierwszym cyklu zliczania uklad DCN zliczy wiecej niz N impulsów w czasie T<5*i mechanizm petli FARCz zadziala w odwrotnym kierunku. Wówczas czestotliwosc fi zwrotnego.

W drugim polozeniu przelacznika uklad sterujacy US przepuszcza do ukladu DCN ciag impulsów, jak to wynika ze schematu blokowego na fig. 2, tylko z ukladu UK w przedziale czsowym T0 -a; w przedziale o uklad sterujacy US jest zablokowany. Poniewaz czas trwania o> 1/T w pierwszym cyklu zliczania cyfrowy dzielnik nastawny DCN zliczy mniej impulsów, wobec tego mechanizm dzialania petli FARCz syntetyzera spowoduje wzrost czestotliwosci, tak, ze cyfrowy dzielnik nastawny DCN w czasie T0 —o zliczy N impulsów. Oznacza to, ze na wyjsciu syntetyzera zjawi sie nowa czestotliwosc fi >f, której wielkosc mozna regulowac w takt kroku syntezy, zmieniajac wielkosc stalej czasowej RC w ukladzie multiwibratora MJ.

W trzecim polozeniu przelacznika obwodu programujacego uklad sterujacy US przepuszcza do cyfrowego dzielnika nastawnego DCN tylko ciag impulsów z ukladu UK i synteza nastepuje wedlug ogólnie znanego algorytmu, czyli fi = f = N/T0. *

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Cyfrowy syntetyzer czestotliwosci, w sklad którego wchodza: generator czestotliwosci syntetyzowa¬ nych, generator czestotliwosci odniesienia, cyfrowy dzielnik czestotliwosci o stalym stosunku podzialu, uklad formowania impulsów oraz detektor fazy, polaczone w ten sposób, ze generator czestotliwosci odniesienia polaczony jest poprzez dzielnik cyfrowy o stalym stosunku podzialu czestotliwosci z detektorem fazy, którego wyjscie polaczone jest z generatorem czestotliwosci syntetyzowanych oraz którego drugie wejscie polaczone jest przy pomocy ukladu sprzezenia zwrotnego, zawierajacego uklad formowania impulsów z wyjsciem generatora czestotliwosci syntetyzowanych, znamienny tym, ze jest on zaopatrzony w blok regulacji ciagów impulsów zliczonych (BRC) skladajacy sie z cyfrowego dzielnika nastawnego (DCN), ukladu multiwibratora jednostabilnego (MJ) ukladu rozdzialu impulsów (URC) i ukladu sterujacego (US), polaczonych ze soba szeregowo w obwód zamkniety, z tym, ze do drugiego wejscia ukladu sterujacego (US) dolaczony jest swym wyjsciem uklad ksztaltowania impulsów (UK), zas do drugiego wejscia ukladu (URC) dolaczony jest swym wyjsciem uklad ksztaltowania i przesuwania impulsów (UKP), przy czym wejscia tych ukladów (UK i UKP) sa polaczone ze soba i z wyjsciem ukladu (UF) formowania impulsów czestotliwosci syntetyzowanych, natomiast wyjscie cyfrowego dzielnika nastawnego (DCN), niezaleznie od polaczenia go z wejsciem ukladu (MJ), jest dolaczone do drugiego wejscia detektora fazy (DF).

2. Cyfrowy syntetyzer czestotliwosci, w sklad którego wchodza: generator czestotliwosci syntetyzowa¬ nych, generator czestotliwosci odniesienia, cyfrowy dzielnik czestotliwosci o stalym stosunku podzialu, uklad formowania impulsów oraz detektor fazy, polaczone w ten sposób, ze generator czestotliwosci odniesienia polaczony jest poprzez dzielnik cyfrowy o stalym stosunku podzialu czestotliwosci z detektorem fazy, którego wyjscie polaczone jest z generatorem czestotliwosci syntetyzowanych oraz którego drugie wejscie polaczone jest przy pomocy ukladu sprzezenia zwrotnego, zawierajacego uklad formowania impulsów z wyjsciem generatora czestotliwosci syntetyzowanych, znamienny tym, ze jest on wyposazony w blok regulacji ciagów impulsów zliczanych (BRC), skladajacy sie z cyfrowego dzielnika nastawnego (DCN), ukladu multiwibratora jednostabilnego (MJ), ukladu rozdzialu impulsów (URC) oraz ukladu sterujacego (US) polaczonych ze soba szeregowo w obwód zamkniety, z tym, ze do drugiego wejscia ukladu sterujacego (US) dolaczony jest swym wyjsciem uklad ksztaltowania impulsów (UK) o wejsciu polaczonym z wyjsciem ukladu (UF) formowania impulsów czestotliwosci syntetyzowanych, natomiast wyjscie cyfrowego dzielnika nastawnego (DCN) oraz wejscie ukladu multiwibratora jednostabilnego (MJ) polaczone sa z drugim wejsciem detektora fazy (DF).100 484 r~ DF DLc M\ OCH US Gk H MJ 7 i 2. c URC UK UKP H BRC WY UF Fig. 1 DF DLo DCN US MJ URC HE\ l. I Gk I UK BRC 1 G 1 I r > (Z/7 WY Fig. 2