RU174149U1 - Цифровой гетеродин для видеоконвертора - Google Patents
Цифровой гетеродин для видеоконвертора Download PDFInfo
- Publication number
- RU174149U1 RU174149U1 RU2017115688U RU2017115688U RU174149U1 RU 174149 U1 RU174149 U1 RU 174149U1 RU 2017115688 U RU2017115688 U RU 2017115688U RU 2017115688 U RU2017115688 U RU 2017115688U RU 174149 U1 RU174149 U1 RU 174149U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- code
- frequency
- clock
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/06—Receivers
- H04B1/16—Circuits
- H04B1/26—Circuits for superheterodyne receivers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/20—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a harmonic phase-locked loop, i.e. a loop which can be locked to one of a number of harmonically related frequencies applied to it
Abstract
Полезная модель относится к радиотехническим устройствам генерации сигналов и предназначена для использования в качестве гетеродина видеоконвертора в радиоастрономических системах преобразования и в другой радиотехнической аппаратуре.Гетеродин относится к генераторам прямого синтеза частот, которые содержат высокостабильный генератор импульсов тактовой частоты F, датчик кода n, определяющий шаг перестройки частоты Δƒ и рабочую частоту ƒ=nΔƒ, суммирующий накопитель кодов фаз гетеродинного сигнала и банк кодов гетеродинных сигналов, записанных для N=F/Δƒ значений фаз в пределах одного периода гармонического сигнала. Известные генераторы работают только при определенных отношениях тактовой частоты и шага перестройки, а именно при F/Δƒ=2, где m - целое положительное число.Целью полезной модели является обеспечение работы при любых целочисленных отношениях F/Δƒ и возможности независимого выбора F и Δƒ.Эта цель достигается тем, что введены компаратор, соединенный одним входом с выходом упомянутого суммирующего накопителя кодов, а другим входом - с датчиком разностного кода, и коммутатор, выход которого соединен со входом упомянутого суммирующего накопителя кодов, первый вход - с упомянутым датчиком кода частоты, второй вход подключен через инвертор знака к выходу датчика разностного кода, а установочный вход соединен с выходом упомянутого генератора меандра тактовой частоты через последовательно соединенные инвертор меандра и ключ, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора, причем тактирующий вход компаратора соединен с выходом упомянутого меандра тактовой частоты, а установочный вход датчика разностного кода - с упомянутым процессором управления.
Description
Полезная модель относится к радиотехническим устройствам генерации сигналов и предназначена для использования в качестве гетеродина видеоконвертора в радиоастрономических системах преобразования и в другой радиотехнической аппаратуре.
В современных СПРС используются по 14-16 видеоконверторов с перестраиваемыми гетеродинами на аналоговых дискретных элементах (статьи «Цифровая радиоинтерферометрическая система преобразования сигналов» / С.А. Гренков, Е.В. Носов, Л.В. Федотов, Н.Е. Кольцов // Приборы и техника эксперимента №5, 2010, с. 60-66 или «The Very Long Baseline Array» / P.J. Napier, D.S. Bagri and etc. // Proceedings of the IEEE, Volume 82, Issue 5, 2002, pp. 658-672). СПРС, содержащие большое число видеоконверторов с аналоговыми гетеродинами, имеют большие габариты и массу, из-за чего они устанавливаются в наземных помещениях и соединяются с приемниками, установленными на подвижной антенне, кабельными линиями передачи широкополосных шумовых сигналов. Это увеличивает искажения сигналов, снижает надежность и стабильность параметров аппаратуры, повышает эксплуатационные расходы.
На новых радиотелескопах с небольшими быстроповоротными антеннами цифровые системы преобразования и форматирования (ЦСПФ), которые преобразуют в цифровую форму шумовой сигнал с широким (до 512 или до 1024 МГц) спектром, устанавливаются рядом с приемниками в антенной кабине, откуда потоки данных передаются по цифровым волоконно-оптическим линиям (патент на полезную модель № 122810 «Система преобразования и регистрации сигналов для радиоастрономического интерферометра», опубл. 10.12.2012, Бюл. № 34 или статью «Цифровая система преобразования сигналов для астрономических радиоинтерферометров» / Кольцов Н.Е., Маршалов Д.А. и др. // Известия вузов России. Радиоэлектроника, 2014. № 1, с. 34-40). Но эти радиотелескопы не могут работать в составе радиоинтерферометров с большинством радиотелескопов, так как там применяются традиционные СПРС, регистрирующие сравнительно узкополосные (обычно 8 или 16 МГц) видеосигналы. Чтобы на перспективных радиотелескопах с ЦСПФ обеспечить возможность выделения и регистрации видеосигналов, нужны цифровые видеоконверторы с перестраиваемыми цифровыми гетеродинами в микроминиатюрном исполнении, например, на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС).
Наиболее близким к заявляемой модели является цифровой синтезатор частот, описание схемы и принципа действия которого дано в статье «Прямой цифровой синтез частоты и его применение» (О. Стариков // Инженерная практика, № 3, 2002. с. 56-64). Этот синтезатор (прототип) содержит соединенные датчик кода n, определяющего рабочую частоту ƒ генерируемого сигнала, сумматор со строго определенным числом разрядов, суммирующий накопитель кодов и банк кодов гармонического сигнала. В банке хранятся коды гармонического сигнала, записанные для N значений фаз ψ в пределах одного периода гармонического колебания. При изменении фаз ψ с шагом n банки формируют гетеродинные сигналы A cos(2πƒt) и A sin(2πƒt) с частотой ƒ=nF/N, где t - текущее время, задаваемое тактовой частотой F, А - амплитуда. Циклическое (в пределах 2π) изменение фаз с требуемым шагом обеспечивается сумматором с ограниченной разрядностью и накопителем кодов.
В этом устройстве шаг Δƒ перестройки частоты всегда связан с тактовой частотой F соотношением F/Δƒ=2m, где m - целое положительное число. Для гетеродинов видеоконверторов радиоастрономических систем это условие недопустимо, так как здесь аналого-цифровые преобразователи шумовых сигналов, цифровые фильтры и другие элементы работают с тактовыми частотами в мегагерцах, всегда кратными целым степеням двух (например, 25 МГц, 29 МГц, 210 МГц). С такими же тактовыми частотами на смесители (перемножители) цифровых видеоконверторов должны поступать гетеродинные сигналы. Но при этом гетеродины должны перестраиваться с шагом 0,01 МГц, так как рабочие частоты гетеродинов обычно смещают на 0,01 МГц от целочисленных значений, чтобы в полосе пропускания видеоконвертора не было сигналов фазовой калибровки с кратными частотами. Прототип этого не обеспечивает.
Целью заявляемой модели является получение гетеродинных сигналов, частоты которых можно устанавливать с шагом, не зависящим от тактовой частоты, т.е. при произвольном соотношении значений Δƒ и F.
Эта цель достигается тем, что в гетеродин, содержащий датчик кода частоты, соединенный установочным входом с процессором управления, суммирующий накопитель кодов, соединенный по выходу с адресными входами банка кодов синусного сигнала и банка кодов косинусного сигнала, и генератор меандра тактовой частоты, соединенный с тактирующими входами суммирующего накопителя и обоих банков кодов, введены компаратор, соединенный одним входом с выходом упомянутого суммирующего накопителя кодов, а другим входом - с датчиком разностного кода, и коммутатор, выход которого соединен со входом упомянутого суммирующего накопителя кодов, первый вход - с упомянутым датчиком кода частоты, второй вход подключен через инвертор знака к выходу датчика разностного кода, а установочный вход соединен с выходом упомянутого генератора меандра тактовой частоты через последовательно соединенные инвертор меандра и ключ, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора, причем тактирующий вход компаратора соединен с выходом упомянутого меандра тактовой частоты, а установочный вход датчика разностного кода - с упомянутым процессором управления.
По заданному шагу частотной перестройки Δƒ и коду частоты n устанавливается рабочая частота гетеродина ƒ=n Δƒ=nF/N.
Необходимое число отсчетов фаз в банках кодов гармонических сигналов здесь определяется отношением N=F/Δƒ тактовой частоты к шагу перестройки. Рабочие частоты гетеродина определяются аналогично прототипу, но шаг перестройки частоты выбирается независимо от F.
Гетеродин может перестраиваться в диапазоне частот от ƒmin=Δƒ (при n=1) до ƒmax (при n=nmax). Значение ƒmax должно быть меньше, чем 0,5F, и, соответственно, nmax<0,5N, так как гетеродинный сигнал должен быть представлен не менее чем двумя выборками за один период колебаний.
Структурная схема полезной модели показана на рисунке, где обозначено:
1 - датчик кода частоты n;
2 - коммутатор;
3 - суммирующий накопитель кодов фаз;
4 - банк кодов синусного сигнала;
5 - выход кодов синусного сигнала;
6 - банк кодов косинусного сигнала;
7 - банк кодов косинусного сигнала;
8 - выход кодов косинусного сигнала;
9 - датчик разностного кода (N-n);
10 - инвертор знака разностного кода;
11 - ключ;
12 - генератор меандра тактовой частоты F;
13 - инвертор меандра;
14 - процессор управления.
Датчик кода частоты 1 соединен с первым входом коммутатора 2, выход которого соединен со входом накопителя кодов 3. Выход накопителя 3 соединен с адресными входами банков кодов 4 и 6 и с первым входом компаратора 8. Датчик разностного кода 9 соединен со вторым входом компаратора 8 и через инвертор знака 10 со вторым входом коммутатора 2. Установочные входы датчиков 1 и 9 соединены с процессором управления 14. Выход генератора меандра 12 соединен с тактирующими входами накопителя 3, банков кодов 4 и 6 и компаратора 8, а через инвертор 13 он соединен со входом ключа 11, выход которого соединен с установочным входом коммутатора 2. Установочный вход ключа 11 соединен с выходом компаратора 8. Выход 5 банка 4 и выход 7 банка 6 являются выходами генерируемых гетеродинных сигналов.
При включении гетеродина процессор 14 вводит в память датчика 1 код n, определяющий шаг изменений фаз ψ гетеродинных сигналов и, соответственно, их частоту ƒ=nF/N, а в память датчика 9 - код разности (N-n). В исходном состоянии накопитель кодов 3 обнулен, коммутатор 2 соединяет его с датчиком 1, а на выходе компаратора 8 нулевой потенциал, при котором ключ 11 разомкнут. С выхода генератора 12 поступает основной меандр тактовой частоты F, передними фронтами которого тактируется работа всех узлов гетеродина, а с выхода инвертора 13 поступает инвертированный меандр той же частоты, который смещен на полпериода относительно основного меандра.
На каждом такте код в накопителе 3, определяющий текущие значения фаз ψ гетеродинных сигналов, увеличивается на величину n. Соответственно меняются фазы ψ и коды гетеродинных сигналов на выходах 5 и 7. Так продолжается до того такта, на котором набранный накопителем 3 код станет равным значению (N-n) или превышающим его. В результате отработки операций этого такта на выходе компаратора 8, сравнивающего выходные коды накопителя 3 со значением (N-n), появляется потенциал, при котором ключ 11 переводится в замкнутое состояние. Ближайший после этого момента импульс инверсированного меандра проходит через ключ 11 и переключает коммутатор 2 на второй вход, куда с инвертора 10 подается код (n-N). На следующем такте вычислений этот код суммируется в накопителе 3 с ранее набранным кодом, в результате чего суммарный код уменьшается на N, и в накопителе 3 фиксируется только остаток, который может находиться в пределах от 0 до n-1 включительно. Этот остаток всегда меньше чем N-n. Поэтому выходной потенциал компаратора 8 обнуляется, вследствие чего ключ 11 переводится в исходное (разомкнутое) состояние, и коммутатор 2 также возвращается в исходное состояние, когда он по первому входу транслирует код частоты n. С приходом следующего тактового импульса начинается очередной цикл накопления кодов, протекающий аналогично предыдущему. Значения фаз гетеродинных сигналов меняются с заданным постоянным шагом циклически, оставаясь в пределах 2π. Это гарантирует формирование кодов гетеродинных сигналов заданной частоты.
Заявляемая модель проверена экспериментально. В макете на базе ПЛИС типа ХС7К325Т были сформированы 16 цифровых видеоконверторов с заявляемыми гетеродинами, которые работали с тактовой частотой 128 МГц и перестраивались в диапазоне частот 8…56 МГц с шагом 10 кГц.
Claims (1)
- Цифровой гетеродин для видеоконвертора, содержащий датчик кода частоты, соединенный установочным входом с процессором управления, суммирующий накопитель кодов, соединенный по выходу с адресными входами банка кодов синусного сигнала и банка кодов косинусного сигнала, и генератор меандра тактовой частоты, соединенный с тактирующими входами суммирующего накопителя и обоих банков кодов, отличающийся тем, что введены компаратор, соединенный одним входом с выходом упомянутого суммирующего накопителя кодов, а другим входом - с датчиком разностного кода, и коммутатор, выход которого соединен со входом упомянутого суммирующего накопителя кодов, первый вход - с упомянутым датчиком кода частоты, второй вход подключен через инвертор знака к выходу датчика разностного кода, а установочный вход соединен с выходом упомянутого генератора меандра тактовой частоты через последовательно соединенные инвертор меандра и ключ, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора, причем тактирующий вход компаратора соединен с выходом упомянутого меандра тактовой частоты, а установочный вход датчика разностного кода - с упомянутым процессором управления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017115688U RU174149U1 (ru) | 2017-05-03 | 2017-05-03 | Цифровой гетеродин для видеоконвертора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017115688U RU174149U1 (ru) | 2017-05-03 | 2017-05-03 | Цифровой гетеродин для видеоконвертора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU174149U1 true RU174149U1 (ru) | 2017-10-04 |
Family
ID=60041227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017115688U RU174149U1 (ru) | 2017-05-03 | 2017-05-03 | Цифровой гетеродин для видеоконвертора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU174149U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU181253U1 (ru) * | 2017-11-13 | 2018-07-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук (ИПА РАН) | Цифровой гетеродин на программируемой логической интегральной схеме |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4484296A (en) * | 1982-07-19 | 1984-11-20 | Rockwell International Corporation | Phase programmable signal generator means |
RU2239281C2 (ru) * | 2003-01-04 | 2004-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный институт радиоэлектроники" | Цифровой синтезатор гармонических колебаний |
RU122810U1 (ru) * | 2011-10-31 | 2012-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук (ИПА РАН) | Система преобразования и регистрации сигналов для радиоастрономического интерферометра |
-
2017
- 2017-05-03 RU RU2017115688U patent/RU174149U1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4484296A (en) * | 1982-07-19 | 1984-11-20 | Rockwell International Corporation | Phase programmable signal generator means |
RU2239281C2 (ru) * | 2003-01-04 | 2004-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный институт радиоэлектроники" | Цифровой синтезатор гармонических колебаний |
RU122810U1 (ru) * | 2011-10-31 | 2012-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук (ИПА РАН) | Система преобразования и регистрации сигналов для радиоастрономического интерферометра |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
О.СТАРИКОВ "ПРЯМОЙ ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗ ЧАСТОТЫ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ", ИНЖЕНЕРНАЯ ПРАКТИКА, 3, 2002 г., стр. 56-64. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU181253U1 (ru) * | 2017-11-13 | 2018-07-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук (ИПА РАН) | Цифровой гетеродин на программируемой логической интегральной схеме |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9501086B2 (en) | Phase disciplined, direct digital synthesizer based, coherent signal generator | |
Leonov et al. | Nonlinear dynamical model of Costas loop and an approach to the analysis of its stability in the large | |
US8963750B2 (en) | Time-to-digital conversion with analog dithering | |
US3973209A (en) | Digital arithmetic synthesizer phase lock loop with direct doppler and frequency readout | |
GB2415845A (en) | Numerically controlled oscillator and method of operation | |
RU174149U1 (ru) | Цифровой гетеродин для видеоконвертора | |
KR100973725B1 (ko) | Dds를 이용한 클럭 발생 장치 | |
Zhang et al. | A 2.6 gs/s spectrometer system in 65nm cmos for spaceborne telescopic sensing | |
US8305117B2 (en) | Multiphase signal divider | |
Wagdy | Effect of ADC quantization errors on some periodic signal measurements | |
RU2310992C2 (ru) | Радиоприемное устройство многочастотных сигналов | |
Olaya et al. | Digital electronics based on red pitaya platform for coherent fiber links | |
Pedersen | Digital generation of coherent sweep signals | |
Holmes et al. | A second-order all-digital phase-locked loop | |
US11916568B2 (en) | Sampling circuit with a hierarchical time step generator | |
RU181253U1 (ru) | Цифровой гетеродин на программируемой логической интегральной схеме | |
RU2718461C1 (ru) | Цифровой вычислительный синтезатор частотно-модулированных сигналов | |
RU2721408C1 (ru) | Цифровой вычислительный синтезатор с быстрой перестройкой частоты | |
Caram et al. | Harmonic ring oscillator time-to-digital converter | |
Ryabov | Digital Synthesizers of Frequency-Modulated Signals | |
EP2853026A1 (en) | Hybrid dual mode frequency synthesizer circuit | |
Samarah | A 320 mhz digital linear frequency modulated signal generator for radar applications using fpga technology | |
RU2631149C1 (ru) | Устройство формирования сигналов с четырехпозиционной манипуляцией | |
Ryabov et al. | Direct digital synthesizer with fast frequency tuning | |
Zhang et al. | DDS-PLL phased source for beam control active phased array |