RU209400U1 - Многоканальный синтезатор радиочастот - Google Patents
Многоканальный синтезатор радиочастот Download PDFInfo
- Publication number
- RU209400U1 RU209400U1 RU2021132421U RU2021132421U RU209400U1 RU 209400 U1 RU209400 U1 RU 209400U1 RU 2021132421 U RU2021132421 U RU 2021132421U RU 2021132421 U RU2021132421 U RU 2021132421U RU 209400 U1 RU209400 U1 RU 209400U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- direct digital
- blocks
- power
- digital frequency
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 3
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
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
- 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
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к радиоэлектронике, в частности к синтезаторам частот. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей путем обеспечения изменений числа радиочастотных каналов без необходимости изменения управляющего блока и блока питания и обеспечение на этой основе расширения арсенала технических средств, которые могут быть использованы в качестве синтезаторов частот. Он достигается в устройстве, содержащем n двухканальных блоков прямого цифрового синтеза частот, выполненых двухканальными, где nx2 - максимально требуемое число синтезируемых частот, с возможностью подключения их входов питания и управления к магистрали питания и управления, соединенной с блоком питания и блоком управления, причем оснащены переключателями для установки уникальных адресов для одноплатного компьютера через SPI и имеют по 2 SMA разъема на канал для управления параметрами генерируемого сигнала с использованием TTL сигналов. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к радиоэлектронике, в частности к синтезаторам частот, и может быть использована для создания синтезаторов с модульной конструкцией, в которых число радиочастотных каналов может изменяться без необходимости изменения управляющих блоков и блока питания.
Известен синтезатор частот, содержащий соединенные последовательно преобразователь частоты входного сигнала, фазочастотный детектор, фильтр низких частот, генератор, управляемый напряжением, контур отрицательной обратной связи, включающий в себя преобразователь частоты выходного сигнала, выход которого соединен с входом фазочастотного детектора, и управляющее устройство, выходы которого соединены с входами преобразователей частоты входного и выходного сигналов [Белов Л. «Синтезаторы стабильных частот», «Электроника: наука, технология, бизнес», 3/2004, стр. 38-44, рис. 2].
В известном синтезаторе в качестве преобразователей входного и выходного сигналов использованы делители с целочисленным коэффициентом деления.
Недостаток известного синтезатора состоит в низком разрешении по частоте, ограничивающем область его применения.
Также известен синтезатор частот [US 5801589, 01.09.1998], содержащий соединенные последовательно преобразователь частоты входного сигнала, в качестве которого использована микросхема прямого цифрового синтеза, делитель с целочисленным коэффициентом деления, фазочастотный детектор, фильтр низких частот, генератор, управляемый напряжением, контур отрицательной обратной связи, включающий в себя преобразователь частоты выходного сигнала, в качестве которого использован делитель с целочисленным коэффициентом деления, выход которого соединен с входом фазочастотного детектора, и управляющее устройство, выходы которого соединены с входами преобразователей частоты входного и выходного сигналов.
Недостаток этого синтезатора частот также состоит в достаточно высоком уровне фазовых шумов в спектре выходного сигнала, обусловленным использованием делителя с целочисленным коэффициентом деления в петле ФАПЧ.
Кроме этого, использование микросхемы прямого цифрового синтеза в качестве преобразователя входного сигнала неизбежно приводит к появлению побочных дискретных составляющих в спектре выходного сигнала, при том, что схема известного синтезатора не позволяет реализовать их существенное подавление.
Известен также синтезатор частоты [RU 2597477, C1, H03L 7/16, 10.09.2016], содержащий систему фазовой автоподстройки частоты, микросхему прямого цифрового синтеза (DDS), состоящую из последовательно подключенных контроллера, аккумулятора фазы с обратной связью, сумматора, амплитудно-фазового конвертера, умножителя DDS и цифроаналогового преобразователя, схему управления, включающую в себя устройство фазовой памяти, состоящее из параллельно включенных наборов регистров фазовой отстройки и регистров частоты и первого и второго мультиплексоров, формирователь данных, при этом, устройство фазовой памяти содержит параллельно соединенные сумматоры с обратной связью, a DDS содержит генератор синхроимпульсов.
Недостатком этого технического решения является относительно низкая универсальность.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является синтезатор частот [RU 2602990, C1, H03L 7/18, 20.11.2016], содержащий соединенные последовательно первую микросхему прямого цифрового синтеза, фазочастотный детектор, первый фильтр низких частот, генератор, управляемый напряжением, контур отрицательной обратной связи, включающий в себя преобразователь частоты выходного сигнала, выход которого соединен с входом фазочастотного детектора, и управляющее устройство, один из выходов которого соединен с первым входом первой микросхемы прямого цифрового синтеза, а второй выход соединен с первым входом преобразователя частоты выходного сигнала, умножитель частоты входного сигнала и соединенный с ним последовательно делитель с фиксированным целочисленным коэффициентом деления, выход которого соединен со вторым входом первой микросхемы прямого цифрового синтеза, а в контуре отрицательной обратной связи имеются соединенные последовательно смеситель, один из входов которого соединен с выходом генератора, управляемого напряжением, а второй вход соединен с выходом умножителя частоты входного сигнала, и второй фильтр низких частот, выход которого соединен со вторым входом преобразователя частоты выходного сигнала, в качестве которого использована вторая микросхема прямого цифрового синтеза.
Недостатком этого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, обусловленные его низкой универсальностью, что не позволяет использовать его в качестве синтезатора с модульной конструкцией, в котором число радиочастотных каналов может изменяться без необходимости изменения управляющих блоков и блока питания. Это сужает арсенал технических средств, которые могут быть использованы в качестве синтезаторов частот.
Задачей полезной модели является создание синтезатора частот, обладающего более широкими функциональными возможностями, позволяющими изменять число радиочастотных каналов без необходимости изменения управляющих блока и блока питания.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей путем обеспечения изменений числа радиочастотных каналов без необходимости изменения управляющих блоков и блока питания и обеспечение на этой основе расширения арсенала технических средств, которые могут быть использованы в качестве синтезаторов частот.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее два блока прямого цифрового синтеза частот, отличающийся тем, что дополнительно введены n-2 блока прямого цифрового синтеза частот, при этом n блоков прямого цифрового синтеза частот выполнены двухканальными, где nx2 - максимально требуемое число синтезируемых частот, и с возможностью подключения их входов питания и управления к магистрали питания и управления, соединенной с блоком питания и блоком управления, выполненного в виде одноплатного компьютера, причем, блоки прямого цифрового синтеза частот используют общий референс частоты, оснащены переключателями для установки уникальных адресов для одноплатного компьютера через SPI и имеют по 2 SMA разъема на канал для управления частотой/амплитудой генерируемого сигнала с использованием TTL сигналов.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве переключателей, которыми оснащены блоки прямого цифрового синтеза частот, используют четырехканальные dip-переключатели.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что общий референс частоты, используемый блоками прямого цифрового синтеза частот, равен 10 МГц.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве блоков прямого цифрового синтеза частот используют две микросхемы AD9910.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что используют 16 блоков прямого цифрового синтеза частот.
На чертеже представлен многоканальный синтезатор радиочастот совместно с блоками питания и управления.
Устройство, представленное на чертеже, содержит блок 1 управления, блок 2 питания и n блоков 3-1…3-n прямого цифрового синтеза частот, где nx2 - максимально требуемое число синтезируемых частот, при этом, входы питания и управления блоков 3-1…3-n прямого цифрового синтеза частот выполнены с возможностью подключения к магистрали 4 питания и управления, соединенной с блоком 1 питания и блоком 2 управления, выполненного в виде одноплатного компьютера, при этом, блоки 3-1…3-n прямого цифрового синтеза частот используют общий референс частоты и оснащены переключателями для установки уникальных адресов для одноплатного компьютера через SPI.
Кроме того, особенностями предложенного устройства является то, что в качестве переключателей, которыми оснащены блоки 3-1…3-n прямого цифрового синтеза частот, используют четырехканальные dip-переключатели, в качестве микросхем 3-1…3-n прямого цифрового синтеза частот используют две микросхемы AD9910, а в качестве блока 2 питания используют источник питания типа PD-2505 (-5 В) и два источника питания типа EPS-15-3.33 (+3.3 В). Для одного из прикладного использования устройства, для которого он разработан, используют 16 блоков прямого цифрового синтеза частот.
Работает многоканальный синтезатор радиочастот следующим образом.
Блоки 3-1…3-n прямого цифрового синтеза, которые могут быть выполнены в виде двух микросхем AD9910 от Analog Devices, являются двухканальными с независимыми радиочастотными выходами и цифровыми управляющими входами. Преимущества данной микросхемы состоят в относительной простоте управления, многофункциональности и, главное, в генерируемом диапазоне частот до 500 МГц. В этот диапазон частот попадают задающие частоты большинства акустооптических модуляторов и низко- и среднечастотных электрооптических модуляторов, для которых, преимущественно, и разработано предложенное устройство. На каждой блоке прямого цифрового синтеза частот имеются 4х-канальные dip-переключатели, которые задают уникальный адрес блока для общения с управляющим одноплатным компьютером через SPI и по 2 SMA разъема на канал для управления частотой/амплитудой генерируемого сигнала с использованием TTL сигналов.
В устройстве поддерживаются следующие режимы работы:
- одночастотный режим, при котором выходная частота и амплитуда устанавливаются постоянными и не зависят от управляющих сигналов;
- многочастотный режим, при котором в блоках прямого цифрового синтеза частот сохранены параметры (фаза, частота и амплитуда) для 4-х одночастотных режимов, переключение между ними осуществляется внешними управляющими цифровыми сигналами;
- режим непрерывного сканирования частоты/амплитуды, когда частота/амплитуда выходного радиочастотного сигнала сканируется между двумя заданными значениями и все параметры режима записываются через последовательный интерфейс;
- режим работы RAM, когда во внутренней памяти чипа сохраняется до 1024 значений частоты/амплитуды сигнала, а также шаг по времени между изменением этого значения, и либо в цикле, либо по внешнему триггеру, происходит генерация радиочастотного сигнала путем последовательной записи выходных значений из внутренней памяти.
Блок 1 управления выполняет следующий набор функций.
Во-первых, он осуществляет управление блоками 3-1…3-n посредством коммуникаций через последовательный порт SPI. В этом случае поддерживается инициализация параметров блоков 3-1…3-n, запись/чтение значений фазы, частоты, амплитуды и режимы работы микросхем 3-1…3-n.
Во-вторых, к блоку 1 управления подключается внешний референс частоты 10 МГц. На плате осуществляется буферизация референса и передача отдельным блокам прямого цифрового синтеза частот через общую заднюю панель устройства (на чертеже не показана), а также формирование малошумящего питания +-3.3 В для питания усилителей референса частоты на отдельных платах микросхем 3-1…3-n.
В-третьих, блок 1 управления выполнен в виде одноплатного компьютера BeagleBone Black с буферизацией его выходов и входов. Одноплатный компьютер подключается к внешнему (главному) компьютеру с использованием сетевого кабеля для взаимодействия с оператором (пользователем).
Помимо этого, свободные цифровые выходы одноплатного компьютера BeagleBone Black выведены на разъемы типа IDC через буфер-трансляторы сигналов.
Блок 2 питания обеспечивает питание блока 1 управления и блоков 3-1…3-n требуемым электрическим питанием. Для электрической схемы устройства в соответствии с технической документацией микросхем AD9910, а также используемых для распределения референса частоты операционных усилителей AD8021, потребовались следующие напряжения питания:
Цифровое питание +3.3 В для питания элементов входа/выхода, в частности для работы интерфейса SPI;
Питание +1.8 В для питания внутренней цифровой логики блоков 3-1…3-n;
Аналоговое питание -3.3 В для питания усилителей референсной частоты, +3.3 В для питания усилителей референсной частоты и цифро-аналогового преобразователя выхода микросхем 3-1…3-n, +1.8 В для питания встроенного в микросхему синтезатора частоты осциллятора и системы фазовой привязки частоты.
Для этого блок питания должен иметь следующие выходные каналы:
- малошумящее питание ±5 В, из которого линейными стабилизаторами на плате блока 1 управления создается питание +-3.3 В для питания усилителей рефенса частоты, а также питание +3.3 В для питания цифро-аналогового преобразователя выхода блоков 3-1…3-n и +3.3 В для питания интерфейса ввода/вывода.
- малошумящее питание +3.3 В, из которого линейными стабилизаторами блоков 3-1…3-n будет создаваться питание +1.8 В для питания встроенного в блоки 3-1…3-n осциллятора и системы фазовой привязки частоты;
- питание +3.3 В, из которого линейными стабилизаторами в каждом боке 3-1…3-n будет создаваться +1.8 В для питания схемы ввода/вывода и внутренней логики микросхем 3-1…3-n.
Для этого может быть использован источник питания типа PD-2505 (Meanwell, выход +-5 В) и два источника питания типа EPS-15-3.33 (Meanwell, выход +3.3 В), обеспечивающих необходимые напряжения и токи.
Одноплатный компьютер (блок 1 управления) осуществляет непосредственное управление микросхемами 3-1…3-n.
Он выполняет следующие функции:
- инициализация блоков 3-1…3-n, куда входит выставление требуемой частоты внутреннего осциллятора и загрузка сохраненных для каждого чипа параметров: режима работы, значений фазы, частоты, амплитуды и других управляющих регистров;
- обработка сообщений с главного компьютера (пользователя) и выполнение запрашиваемых действий, что сводится к записи новых заданных параметров в конкретный синтезатор частоты, считывание параметров с конкретного синтезатора частоты, либо передача информации о статусе работы блоков 3-1…3-n.
Для выполнения этих функций используются программы на языке программирования Python.
Отправка команд и обмен данными с микросхемами AD9910 осуществляется с использованием последовательного интерфейса SPI.
Работа микросхемы AD9910 определяется содержанием 3 управляющих регистров и большого числа регистров данных. Запись этих регистров осуществляется через последовательный серийный интерфейс SPI 32- и 64-битными командами.
Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей путем обеспечения изменений числа радиочастотных каналов без необходимости изменения управляющих блоков и блока питания и обеспечение на этой основе расширения арсенала технических средств, которые могут быть использованы в качестве синтезаторов частот.
Claims (5)
1. Многоканальный синтезатор радиочастот, содержащий два блока прямого цифрового синтеза частот, отличающийся тем, что дополнительно введены n-2 блока прямого цифрового синтеза частот, при этом n блоков прямого цифрового синтеза частот выполнены двухканальными, где n×2 - максимально требуемое число синтезируемых частот, с возможностью подключения их входов питания и управления, соответственно, к магистрали питания и управления, причем блоки прямого цифрового синтеза частот используют общий референс частоты, оснащены переключателями для установки уникальных адресов для одноплатного компьютера через SPI и имеют по 2 SMA разъема на канал для управления параметрами генерируемого сигнала с использованием TTL сигналов.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве переключателей, которыми оснащены блоки прямого цифрового синтеза частот, используют четырехканальные dip-переключатели.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что общий референс частоты, используемый блоками прямого цифрового синтеза частот, равен 10 МГц.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве блоков прямого цифрового синтеза частот используют две микросхемы AD9910.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что используют 16 блоков прямого цифрового синтеза частот.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021132421U RU209400U1 (ru) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | Многоканальный синтезатор радиочастот |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021132421U RU209400U1 (ru) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | Многоканальный синтезатор радиочастот |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU209400U1 true RU209400U1 (ru) | 2022-03-16 |
Family
ID=80737400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021132421U RU209400U1 (ru) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | Многоканальный синтезатор радиочастот |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU209400U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5801589A (en) * | 1996-06-28 | 1998-09-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Frequency synthesizer which suppresses a spurious |
| EP2124342A1 (en) * | 2007-03-07 | 2009-11-25 | Thine Electronics, Inc. | Pll frequency synthesizer |
| US20110215848A1 (en) * | 2010-03-02 | 2011-09-08 | Silicon Laboratories Inc. | Frequency synthesizer |
| RU2602990C1 (ru) * | 2015-07-14 | 2016-11-20 | Публичное акционерное общество "Радиофизика" | Синтезатор частот |
-
2021
- 2021-11-09 RU RU2021132421U patent/RU209400U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5801589A (en) * | 1996-06-28 | 1998-09-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Frequency synthesizer which suppresses a spurious |
| EP2124342A1 (en) * | 2007-03-07 | 2009-11-25 | Thine Electronics, Inc. | Pll frequency synthesizer |
| US20110215848A1 (en) * | 2010-03-02 | 2011-09-08 | Silicon Laboratories Inc. | Frequency synthesizer |
| RU2602990C1 (ru) * | 2015-07-14 | 2016-11-20 | Публичное акционерное общество "Радиофизика" | Синтезатор частот |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105187060B (zh) | 一种低相位噪声的锁相环电路及其实现方法 | |
| US20020136341A1 (en) | Fractional-N frequency synthesizer with fractional compensation method | |
| EP0305187B1 (en) | A digital frequency synthesiser | |
| US9071195B2 (en) | Method and system for signal synthesis | |
| JPH02280415A (ja) | 周波数変換器 | |
| RU209400U1 (ru) | Многоканальный синтезатор радиочастот | |
| KR20020045691A (ko) | 휴대용 컴퓨터에서의 버스 클럭 주파수 제어장치 | |
| CN106817082A (zh) | 一种数字频率合成电路 | |
| CN102467152B (zh) | 在信号源中实现调幅及振幅键控功能的方法、装置及系统 | |
| CN106797218B (zh) | 频率合成器 | |
| US20060133559A1 (en) | Programmable fractional N phase locked loop architecture and method | |
| CN215867554U (zh) | 一种任意波形发生器底板 | |
| CN111913522A (zh) | 多时钟域的数字测试电路、数字集成电路测试系统 | |
| CN113972902A (zh) | 时钟信号产生电路、时钟信号产生方法及电子设备 | |
| US7515002B2 (en) | Frequency synthesizer for dual mode receiver | |
| KR100271717B1 (ko) | 클럭 주파수 체배 장치를 포함하는 반도체 메모리 장치의 데이터 전송 장치 | |
| JP2757801B2 (ja) | ダイレクト・デジタル・シンセサイザ位相同期発振回路 | |
| CN104579326A (zh) | 一种减小输出信号杂散的射频信号源 | |
| CN113721056A (zh) | 一种可扩展的任意波形发生器底板 | |
| CN216959886U (zh) | 一种干扰源发生装置和微波干扰源 | |
| KR0175535B1 (ko) | 병렬 구조의 직접 디지탈 주파수 합성기 | |
| CN218772061U (zh) | 用于离子阱量子计算机的射频控制装置及射频系统 | |
| CN209496134U (zh) | 一种远程控制的雷达波形板 | |
| JP3252316B2 (ja) | 信号発生装置 | |
| CN117318747A (zh) | 一种船载通信模拟设备和复杂电磁环境信号产生方法 |