RU2237972C2 - Frequency synthesizer - Google Patents

Frequency synthesizer Download PDF

Info

Publication number
RU2237972C2
RU2237972C2 RU2002122500A RU2002122500A RU2237972C2 RU 2237972 C2 RU2237972 C2 RU 2237972C2 RU 2002122500 A RU2002122500 A RU 2002122500A RU 2002122500 A RU2002122500 A RU 2002122500A RU 2237972 C2 RU2237972 C2 RU 2237972C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
trigger
triggers
frequency
Prior art date
Application number
RU2002122500A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002122500A (en
Inventor
А.А. Баженов (RU)
А.А. Баженов
Л.А. Овчаренко (RU)
Л.А. Овчаренко
А.С. Сизов (RU)
А.С. Сизов
Original Assignee
Войсковая часть 45807
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Войсковая часть 45807 filed Critical Войсковая часть 45807
Priority to RU2002122500A priority Critical patent/RU2237972C2/en
Publication of RU2002122500A publication Critical patent/RU2002122500A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2237972C2 publication Critical patent/RU2237972C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

FIELD: radio communications technology.
SUBSTANCE: device has clock pulse generator, low frequency filter n triggers rows, N table modulo multipliers, N controlled phase changers, harmonic signal generator, phase detector and device for extraction and storage.
EFFECT: higher speed of receiving separate counts of formed harmonic oscillations, due to which maximum value of synthesized frequency is increased.
2 dwg

Description

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано для формирования частоты гетеродина в радиоприемных устройствах.The invention relates to techniques for radio communications and can be used to generate the local oscillator frequency in radio receivers.

Известно устройство [1], содержащее четыре генератора кодов, мультиплексор, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и фильтр нижних частот (ФНЧ). Недостаток устройства - низкое значение максимальной частоты формируемых колебаний.A device [1] is known, which contains four code generators, a multiplexer, a digital-to-analog converter (DAC), and a low-pass filter (LPF). The disadvantage of this device is the low value of the maximum frequency of the generated oscillations.

Известно также устройство [2], содержащее входной регистр данных и контроля, фазовый аккумулятор, регистр управления фазой, сумматор, постоянное запоминающее устройство и ЦАП. Недостаток устройства - низкое значение максимальной частоты формируемых колебаний.Also known is a device [2] containing an input data and control register, a phase accumulator, a phase control register, an adder, read-only memory, and a DAC. The disadvantage of this device is the low value of the maximum frequency of the generated oscillations.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство [3], содержащее тактовый генератор, накапливающий сумматор, постоянное запоминающее устройство, ЦАП и ФНЧ.The closest in technical essence to the proposed invention is a device [3] containing a clock generator, accumulating an adder, read-only memory, DAC and low-pass filter.

Недостаток прототипа - низкое значение максимальной частоты формируемых колебаний вследствие ограниченного быстродействия входящих в его состав функциональных элементов.The disadvantage of the prototype is the low value of the maximum frequency of the generated vibrations due to the limited speed of the functional elements included in its composition.

Цель, на решение которой направлено заявляемое устройство, состоит в увеличение диапазона частот формируемых гармонических колебаний.The goal, the solution of which the claimed device is directed, is to increase the frequency range of the generated harmonic oscillations.

Технический результат выражается в повышении быстродействия получения дискретных отсчетов формируемых гармонических колебаний, за счет чего увеличивается максимальное значение синтезируемой частоты.The technical result is expressed in increasing the speed of obtaining discrete readings of generated harmonic oscillations, thereby increasing the maximum value of the synthesized frequency.

Технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее тактовый генератор и фильтр нижних частот (ФНЧ), выход которого является выходом устройства, согласно изобретению введены N линеек триггеров, N табличных умножителей по модулю, N управляемых фазовращателей, генератор гармонического сигнала, фазовый детектор и устройство выборки и хранения, причем i-ая линейка триггеров

Figure 00000002
содержит mi триггеров
Figure 00000003
m1, m2,... , mN - взаимно простые целые положительные числа), в которой выход j-го триггера
Figure 00000004
соединен со входом (j+1)-го триггера, а выход mi-го триггера - со входом первого (j=1) триггера, при этом тактовые входы всех триггеров подключены к выходу тактового генератора, выход k-го триггера
Figure 00000005
i-й
Figure 00000006
линейки триггеров соединен с (k-1)-м разрядом унитарного кода первого операнда i-го
Figure 00000007
табличного умножителя по модулю, к соответствующим разрядам второго операнда которого подключен унитарный код остатка по модулю mi значения частоты синтезатора, выход i-го табличного умножителя по модулю соединен с первым входом i-го управляемого фазовращателя, причем второй вход первого (i=1) управляемого фазовращателя подключен к выходу генератора гармонического сигнала, выход l-го
Figure 00000008
управляемого фазовращателя соединен со вторым входом (l+1)-го управляемого фазовращателя, а выход N-го управляемого фазовращателя подключен к первому входу фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом генератора гармонического сигнала, а выход фазового детектора - с первым входом устройства выборки и хранения, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора, а выход устройства выборки и хранения подключен ко входу ФНЧ.The technical result is achieved by the fact that in the known device containing a clock generator and a low-pass filter (LPF), the output of which is the output of the device, according to the invention, N trigger lines, N modular table multipliers, N controlled phase shifters, harmonic signal generator, phase detector are introduced and a sampling and storage device, the i-th line of triggers
Figure 00000002
contains m i triggers
Figure 00000003
m 1 , m 2 , ..., m N are mutually prime positive integers), in which the output of the jth trigger
Figure 00000004
connected to the input of the (j + 1) th trigger, and the output of the m i th trigger - to the input of the first (j = 1) trigger, while the clock inputs of all the triggers are connected to the output of the clock generator, the output of the k-th trigger
Figure 00000005
i-th
Figure 00000006
the trigger line is connected to the (k-1) -th bit of the unitary code of the first operand of the i-th
Figure 00000007
modulo table multiplier, to the corresponding bits of the second operand of which is connected a unitary code remainder modulo m i of the synthesizer frequency value, the output of the i-th table multiplier is modulo connected to the first input of the i-th controlled phase shifter, and the second input of the first (i = 1) controlled phase shifter is connected to the output of the harmonic signal generator, the output of the l-th
Figure 00000008
the controlled phase shifter is connected to the second input of the (l + 1) -th controlled phase shifter, and the output of the Nth controlled phase shifter is connected to the first input of the phase detector, the second input of which is connected to the output of the harmonic signal generator, and the output of the phase detector is connected to the first input of the sampling device and storage, the second input of which is connected to the output of the clock generator, and the output of the sampling and storage device is connected to the input of the low-pass filter.

Устройство отличается от прототипа новыми элементами: линейкой триггеров, табличными вычислителями, управляемыми фазовращателями, генератором гармонического сигнала и устройством выборки и хранения с соответствующими связями.The device differs from the prototype in new elements: a line of triggers, tabular computers, controlled by phase shifters, a harmonic signal generator, and a sampling and storage device with corresponding connections.

Таким образом, изобретение соответствует критерию "новизна".Thus, the invention meets the criterion of "novelty."

Сущность изобретения заключается в преобразовании цифрового кода числа А в аналоговый гармонический сигнал с частотойThe invention consists in converting a digital code of the number A into an analog harmonic signal with a frequency

Figure 00000009
Figure 00000009

где FT - частота тактового генератора; М - фиксированное целое положительное число, на основе применения свойства периодичности гармонической функции, аналогичного свойству арифметических операций по модулю в кольце целых чисел.where F T is the frequency of the clock; M is a fixed positive integer based on the application of the periodicity property of a harmonic function, similar to the property of arithmetic operations modulo in an integer ring.

В заявленном устройстве формирование гармонического колебания X(t)=Ucos(2π fвыхt) осуществляется путем получения его отсчетов в моменты времени t=Δ t· k, кратные тактовой частоте FT=1/Δ t, и выделения с помощью ФНЧ первой гармонической последовательности этих отсчетов.In the claimed device, the formation of harmonic oscillations X (t) = Ucos (2π f out t) is carried out by obtaining its samples at time instants t = Δ t · k, which are multiples of the clock frequency F T = 1 / Δ t, and extracting the first one using the low-pass filter harmonic sequence of these samples.

С учетом (1), дискретные отсчеты гармонического колебания с амплитудой U описываются выражением:In view of (1), discrete samples of harmonic oscillations with amplitude U are described by the expression:

Figure 00000010
Figure 00000010

где

Figure 00000011
Where
Figure 00000011

Так как косинус - функция периодическая, то

Figure 00000012
Since cosine is a periodic function, then
Figure 00000012

Следовательно k можно формировать в пределах периода

Figure 00000013
Therefore, k can be formed within a period
Figure 00000013

Произвольное целое неотрицательное число А может быть представлено в коде системы остаточных классов [4]. Система остаточных классов (СОК) относится к числу непозиционных систем счисления, в которой целое число А в диапазоне

Figure 00000014
однозначно кодируется своими остатками аi по основаниям mi:An arbitrary non-negative integer A can be represented in the code of the system of residual classes [4]. The system of residual classes (RNS) refers to the number of non-positional number systems in which the integer A in the range
Figure 00000014
uniquely encoded by its residues a i on the grounds m i :

Figure 00000015
Figure 00000015

где

Figure 00000016
[· ] - целая часть числа; m1, m2,... , mN - совокупность взаимно простых целых положительных чисел, называемых основаниями СОК; N - число оснований.Where
Figure 00000016
[· ] - the integer part of number; m 1 , m 2 , ..., m N - a set of mutually prime positive integers called the bases of RNS; N is the number of bases.

Пусть в выражениях (1) и (2)

Figure 00000017
Let in expressions (1) and (2)
Figure 00000017

Код числа (3) из СОК может быть преобразован в позиционную систему счисления на основании китайской теоремы об остатках [4]:The code of the number (3) from JUICE can be converted into a positional number system based on the Chinese remainder theorem [4]:

Figure 00000018
Figure 00000018

где μ i - константа, определяемая из решения сравнения: (Mi· μ i)modmi≡ 1; Mi=M/mi.where μ i is a constant determined from the comparison solution: (M i · μ i ) modm i ≡ 1; M i = M / m i .

Код в СОК результата произведения С чисел А и k определяется путем вычисления отдельных произведений остатков по каждому основанию [4]:The code in the RNS of the result of the product C of numbers A and k is determined by calculating the individual products of the residues for each base [4]:

Figure 00000019
Figure 00000019

где ci[k]=(α iχ i)modmi; χ i=(k)modmi;

Figure 00000020
Представим (2) в видеwhere c i [k] = (α i χ i ) modm i ; χ i = (k) modm i ;
Figure 00000020
We represent (2) in the form

Figure 00000021
Figure 00000021

Дискретный отсчет, прямо пропорциональный величине

Figure 00000022
может быть сформирован в когерентном модулярном сумматоре [5], включающем в свой состав генератор гармонического сигнала (ГТС), N последовательно соединенных управляемых фазовращателей (УФ1-УФN), фазовый детектор (ФД), при этом вход первого управляемого фазовращателя (УФ1) подключен к выходу ГГС, а выход последнего (УФN) - к первому входу ФД, ко второму входу которого подключен выход ГГС.Discrete reading, directly proportional to the value
Figure 00000022
can be formed in a coherent modular adder [5], which includes a harmonic signal generator (GTS), N series-connected controlled phase shifters (UV 1- UV N ), a phase detector (PD), while the input of the first controlled phase shifter (UV 1 ) is connected to the GHS output, and the output of the latter (UV N ) is connected to the first input of the PD, to the second input of which the GHS output is connected.

Если в управляемых фазовращателях УФi установить сдвиги фазы

Figure 00000023
равные
Figure 00000024
то суммарный набег фаз на выходе УФN в соответствии с (4) будет равенIf in controlled UV phase shifters i set phase shifts
Figure 00000023
equal
Figure 00000024
then the total phase incursion at the output of UV N in accordance with (4) will be equal to

Figure 00000025
Figure 00000025

а напряжение на выходе ФД будет прямо пропорционально

Figure 00000026
and the voltage at the output of the PD will be directly proportional
Figure 00000026

Время формирования напряжения, прямо пропорционального

Figure 00000027
будет определяться частотой ГГС. При использовании ГГС миллиметрового диапазона длин волн с периодом частоты T≈ 10-11С, указанное время будет равно сумме времени задержки в N управляемых фазовращателях (≈ N· T=N· 10-11C) и длительности переходного процесса в ФД(≈ (5-10)T=(5-10)10-11C), то есть менее 1 нс.The time of voltage formation, directly proportional
Figure 00000027
will be determined by the frequency of the GHS. When using a millimeter-wave GHS with a frequency period T≈ 10 −11 C, the indicated time will be equal to the sum of the delay time in N controlled phase shifters (≈ N · T = N · 10 −11 C) and the duration of the transition process in the PD (≈ ( 5-10) T = (5-10) 10 -11 C), i.e. less than 1 ns.

Таким образом, для формирования по формуле (2) k-го дискретного отсчета гармонического колебания с частотой fвых(1), необходимо в соответствии с текущим значением кода числа k в СОК (k=(χ 1,... , χ N)) рассчитать остатки ci[k]=(α iχ i)modmi произведения кода частоты А на номер отсчета k, установить сдвиги фазы в УФi (i=1,N), равные

Figure 00000028
и получить из гармонического колебания с выхода ГГС напряжение в ФД, прямо пропорциональное
Figure 00000029
Thus, for the formation of the kth discrete sample of harmonic oscillation with the frequency f o (1) according to formula (2), it is necessary, in accordance with the current value of the code, of the number k in the RNS (k = (χ 1 , ..., χ N ) ) calculate the residuals c i [k] = (α i χ i ) modm i of the product of the frequency code A and the reference number k, set the phase shifts in UV i (i = 1, N) equal to
Figure 00000028
and get from the harmonic oscillations from the output of the GHS the voltage in the PD, directly proportional
Figure 00000029

Суммарное время выполнения указанных процедур будет равно:The total execution time of these procedures will be equal to:

Figure 00000030
Figure 00000030

где tk - время формирования в коде СОК текущего значения номера отсчета k, tумн. - время умножения двух чисел в СОК; Т - период частоты ГГС.where t k is the time of formation in the RNS code of the current value of the reference number k, t smart. - time of multiplication of two numbers in RNS; T is the period of the GHS frequency.

Пусть остаток

Figure 00000031
числа k по основанию
Figure 00000032
представлен унитарным кодом. В данном коде применяются mi, шин данных, причем, если χ i=0, то на шине нулевого разряда будет логическая “1”, а на остальных “0”, если χ i=1, на шине первого разряда - “1”, а на остальных - “0” и т.д.Let the remainder
Figure 00000031
base k
Figure 00000032
represented by unitary code. In this code, m i , data buses are used, moreover, if χ i = 0, then on the zero-bit bus there will be a logical “1”, and on the remaining “0”, if χ i = 1, on the bus of the first bit - “1” , and on the rest - “0”, etc.

При формировании гармонического колебания в заявляемом устройстве последовательно получают дискретные отсчеты X(Δ t· k) (2) для k=0, 1, 2, 3,... , M-1. Последовательность чисел k в коде СОК будет циклически повторяться по каждому основанию mi.When forming harmonic oscillations in the inventive device, discrete samples X (Δ t · k) (2) are successively obtained for k = 0, 1, 2, 3, ..., M-1. The sequence of numbers k in the SOK code will be cyclically repeated for each base m i .

Например, для m1=2 и m2=3 (М=m1m2=6) получим коды СОК:For example, for m 1 = 2 and m 2 = 3 (M = m 1 m 2 = 6) we obtain the RNS codes:

k=010=(0,0); k=l10=(1,1); k=210=(0,2); k=310=(1,0); k=410=(0,1); k=510=(1,2); k=610=(0,0).k = 0 10 = (0,0); k = l 10 = (1,1); k = 2 10 = (0.2); k = 3 10 = (1.0); k = 4 10 = (0,1); k = 5 10 = (1,2); k = 6 10 = (0,0).

Видно, что для данной совокупности оснований mi период повторения равен m1m2=6, и при увеличении k на 1, остатки по каждому основанию СОК возрастают до значения mi-1, а затем возвращаются в нуль, то есть сформировать возрастающую на 1 последовательность можно с помощью последовательно соединенных двоичных триггеров, тактируемых синхронно, при этом выход последнего триггера в линейке должен быть соединен со входом первого триггера (замкнут в кольцо).It can be seen that for a given set of bases m i, the repetition period is m 1 m 2 = 6, and as k increases by 1, the residues for each base of the RNC increase to m i -1 and then return to zero, that is, form an increasing 1 sequence can be done using sequentially connected binary triggers clocked synchronously, while the output of the last trigger in the line must be connected to the input of the first trigger (closed in a ring).

При включении схемы в первый триггер линейки по каждому основанию mi должна записываться логическая “1”, а в остальные - “0”. С приходом тактирующих импульсов от тактового генератора логическая “1” будет продвигаться по кольцу триггеров, тем самым имитируя возрастание на единицу кода числа k в СОК. Отсюда следует, что время tk в (8) будет равно максимально возможной частоте переключения триггеров (более 400 МГц [3]), то есть tk≈ 2-2,5 нс.When the circuit is included in the first trigger of the line for each base m i , a logical “1” should be written, and “0” in the rest. With the arrival of clock pulses from the clock, the logical “1” will advance along the ring of triggers, thereby simulating an increase in the number of k in the RNC by a code unit. It follows that the time t k in (8) will be equal to the maximum possible switching frequency of the triggers (more than 400 MHz [3]), that is, t k ≈ 2-2.5 ns.

Как уже отмечалось, умножение чисел А и k в СОК производится отдельно по каждому основанию, то есть параллельно.As already noted, the multiplication of the numbers A and k in the RNS is performed separately for each base, that is, in parallel.

Если остаток числа А-α i и остаток числа k-χ i, по основанию mi представлены унитарными кодами, то умножитель этих чисел по данному основанию может быть выполнен в виде матрицы из m 2 i двухвходовых элементов “И” [6], а сигнал при получении результата умножения будет распространяться через два логических элемента. Отсюда следует, что tумн в (8) будет равно удвоенному времени задержки tЛЭ в логическом элементе: tумн=2· tЛЭ=1 нс (tЛЭ≈ 0,5 нс [3]).If the remainder of the number A-α i and the remainder of the number k-χ i , on the basis of m i are represented by unitary codes, then the multiplier of these numbers on this basis can be made in the form of a matrix of m 2 i two-input elements “AND” [6], and the signal upon receipt of the result of multiplication will propagate through two logical elements. It follows that t smart in (8) will be equal to twice the delay time t LE for the logic element: t smart = 2 · t LE = 1 ns (t LE ≈ 0.5 ns [3]).

Таким образом, в предлагаемом устройстве время получения дискретного отсчета гармонического колебания на его выходе будет равноThus, in the proposed device, the time to obtain a discrete sample of harmonic oscillations at its output will be equal to

t∑ =2 нс+1нс+N· T+10· T.t∑ = 2 ns + 1 ns + N · T + 10 · T.

Например, при N=6 и Т=10-11 с=0,01 нс, t∑ ≈ 3,16 нс. Следовательно, отсчеты могут формироваться с тактовой частотой FT≤ 1/t∑ ≈ 300 МГц.For example, at N = 6 and T = 10 -11 s = 0.01 ns, t∑ ≈ 3.16 ns. Therefore, samples can be formed with a clock frequency F T ≤ 1 / t∑ ≈ 300 MHz.

Для восстановления гармонического колебания по дискретным отсчетам необходимо иметь не менее двух отсчетов на его периоде. Таким образом, максимальное значение синтезируемой частоты в предлагаемом устройстве может достигать 150 МГц.To restore harmonic oscillation from discrete samples, it is necessary to have at least two samples on its period. Thus, the maximum value of the synthesized frequency in the proposed device can reach 150 MHz.

В прототипе время получения дискретного отсчета гармонического колебания будет складываться из времени сложения двух чисел в позиционном коде в накапливающем сумматоре (tНС) времени выборки числа из постоянного запоминающего устройства (tПЗУ) и времени преобразования числа в напряжение в ЦАП (tЦАП). По данным [3]: tЦАП≈ 10-20 нс; tПЗУ≈ 20 нс; tНС≈ 10 нс.In the prototype, the time to obtain a discrete sample of harmonic oscillation will be the sum of the time the two numbers are added in the position code in the accumulating adder (t NS ), the time the number was taken from the read-only memory device (t ROM ) and the time the number was converted to voltage in the DAC (t DAC ). According to [3]: t DAC ≈ 10-20 ns; t ROM ≈ 20 ns; t NS ≈ 10 ns.

Отсюда, суммарное время формирования отсчета в прототипе: tПР≈ 10+20+10≈ 40 нс, а максимальная синтезируемая частота fmax≈ FT/2=(l/40)/2=12,5 МГц, что почти в 10 раз меньше, чем в предлагаемом устройстве.Hence, the total sample formation time in the prototype: t PR ≈ 10 + 20 + 10≈ 40 ns, and the maximum synthesized frequency f max ≈ F T / 2 = (l / 40) / 2 = 12.5 MHz, which is almost 10 times less than in the proposed device.

Изобретение имеет изобретательский уровень, так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.The invention has an inventive step, since it does not explicitly follow from the prior art for a specialist.

Изобретение является промышленно применимым, так как оно может быть использовано в различных областях народного хозяйства.The invention is industrially applicable, as it can be used in various fields of national economy.

На фиг.1 представлена структурная схема синтезатора частоты;Figure 1 presents a structural diagram of a frequency synthesizer;

На фиг.2 представлена структурная схема линейки триггеров

Figure 00000033
где 10.1-10.mi - двоичные триггеры.Figure 2 presents the structural diagram of the line of triggers
Figure 00000033
where 10.1-10.m i are binary triggers.

На фиг.1 представлена структурная схема синтезатора частоты, где 1 - тактовый генератор, 2.1-2.N - линейки триггеров, 3.1-3.N -табличные умножители по модулю, 4 - генератор гармонического сигнала, 5.1-5.N - управляемые фазовращатели, 6 - фазовый детектор, 7 - устройство выборки и хранения, 8 - фильтр нижних частот, 9 - выход устройства.Figure 1 shows the structural diagram of a frequency synthesizer, where 1 is a clock generator, 2.1-2.N are the trigger lines, 3.1-3.N are modular table multipliers, 4 is a harmonic signal generator, 5.1-5.N are controlled phase shifters 6 — phase detector, 7 — sampling and storage device, 8 — low-pass filter, 9 — device output.

Выход тактового генератора 1 (фиг.1) соединен с тактовыми входами линеек триггеров 2.1.-2.N и входом 2 устройства выборки и хранения 7, выходы линеек триггеров 2.1.-2.N подключены ко входам 1 (входам первого операнда) соответствующих табличных умножителей по модулю 3.1-3.N, входы 2 (входы второго операнда) которых соединены с унитарными кодами остатков значения частоты синтезатора, выход генератора гармоничного сигнала 4 соединен со входом 2 управляемого фазовращателя 5.1, выход УФ 5.i i=(1,N-1) - со входом 2 УФ 5.(i+1), выход УФ 5.N - подключен ко входу 1 фазового детектора 6, причем ко входам 1 УФ 5.1.-5.N подключены выходы соответствующих табличных умножителей 3.1.-3.N, а ко входу 2 фазового детектора 6 - выход генератора гармонического сигнала 4, при этом выход фазового детектора 6 соединен со входом 1 устройства выборки и хранения 7, выход которого подключен ко входу ФНЧ 8, а выход ФНЧ является выходом 9 устройства.The output of the clock generator 1 (Fig. 1) is connected to the clock inputs of the rulers of triggers 2.1.-2.N and the input 2 of the device for fetching and storing 7, the outputs of the rulers of triggers 2.1.-2.N are connected to the inputs 1 (inputs of the first operand) of the corresponding table multipliers modulo 3.1-3.N, inputs 2 (inputs of the second operand) of which are connected to unitary codes of residues of the synthesizer frequency value, the output of the harmonic signal generator 4 is connected to input 2 of the controlled phase shifter 5.1, UV output 5.ii = (1, N- 1) - with input 2 UV 5. (i + 1), output UV 5.N - connected to input 1 of the phase detector torus 6, and the outputs of the corresponding table multipliers 3.1.-3.N are connected to the inputs 1 of the UV 5.1.-5.N, and the output of the harmonic signal generator 4 is connected to the input 2 of the phase detector 6, while the output of the phase detector 6 is connected to input 1 sampling and storage device 7, the output of which is connected to the input of the low-pass filter 8, and the output of the low-pass filter is the output 9 of the device.

Рассмотрим работу устройства.Consider the operation of the device.

При включении синтезатора частоты в триггеры 10.1 линии триггеров

Figure 00000034
записывается логическая “1”, а в остальные триггеры - “0”. Это соответствует числу k=0 в коде СОК.When you turn on the frequency synthesizer in the trigger line 10.1 triggers
Figure 00000034
Logical “1” is written, and “0” in other triggers. This corresponds to the number k = 0 in the RNS code.

На вторые входы табличных умножителей по модулю

Figure 00000035
(входы второго операнда) поступает унитарный код остатка номинала синтезируемой частоты по модулю
Figure 00000036
Данный код остатка формируется с учетом значений разрядов позиционного представления значения номинала синтезируемой частоты [4, с.34]:
Figure 00000037
где α p - значения р-го разряда позиционного кода; qp - вес р-то разряда n-разрядного позиционного кода, по следующей формуле:The second inputs of the table multipliers modulo
Figure 00000035
(inputs of the second operand) the unitary code of the remainder of the nominal value of the synthesized frequency is received modulo
Figure 00000036
This code of the remainder is formed taking into account the values of the bits of the positional representation of the nominal value of the synthesized frequency [4, p. 34]:
Figure 00000037
where α p are the values of the pth digit of the position code; q p - p -th weight of the n-bit positional code, according to the following formula:

Figure 00000038
Figure 00000038

В табличных умножителях по модулю

Figure 00000039
осуществляется умножение кодов остатков χ i на остатки значения номинала синтезируемой частоты α i по модулю mi. В соответствии со значением результатов умножения ci[k] в управляемых фазовращателях
Figure 00000040
устанавливаются сдвиги фазы
Figure 00000041
После прохождения гармонического сигнала с выхода генератора гармонического сигнала 4 через управляемые фазовращатели
Figure 00000042
на выходе фазовращателя 5.N будет набег фазы, равный
Figure 00000043
В результате обработки сигнала с этим набегом фазы с опорным сигналом с выхода генератора 4 в фазовом детектора 6, на его выходе образуется напряжение, прямо пропорциональное
Figure 00000044
Уровень, равный этому напряжению, с приходом следующего тактирующего сигнала с выхода тактового генератора 1 запоминается в устройстве выборки и хранения 7. Примеры практической реализации устройства выборки и хранения приведены в [3]. Этим же тактирующим сигналом логическая “1” продвигается в триггер 10.2 линеек триггеров
Figure 00000045
тем самым число k в коде СОК увеличивается на 1, и процесс формирования дискретных отсчетов синтезируемого гармонического колебания повторяется аналогично изложенному выше.In table multipliers modulo
Figure 00000039
the codes of residues χ i are multiplied by the residuals of the nominal value of the synthesized frequency α i modulo m i . In accordance with the value of the multiplication results c i [k] in the controlled phase shifters
Figure 00000040
phase shifts are set
Figure 00000041
After passing the harmonic signal from the output of the harmonic signal generator 4 through controlled phase shifters
Figure 00000042
at the output of the phase shifter 5.N there will be a phase advance equal to
Figure 00000043
As a result of processing the signal with this phase incursion with the reference signal from the output of the generator 4 in the phase detector 6, a voltage is generated at its output that is directly proportional
Figure 00000044
The level equal to this voltage, with the arrival of the next clock signal from the output of the clock generator 1, is stored in the sampling and storage device 7. Examples of practical implementation of the sampling and storage device are given in [3]. With the same clocking signal, logic “1” advances into trigger 10.2 trigger lines
Figure 00000045
thereby, the number k in the RNS code increases by 1, and the process of generating discrete samples of the synthesized harmonic oscillation is repeated similarly to the above.

Последовательность дискретных отсчетов с выхода устройства выборки и хранения 7 поступает на вход ФНЧ 8, в котором выделяется первая гармоника, частота которой равна fвых (1). И, наконец, сформированное из последовательных дискретных отсчетов гармоническое колебание поступает на выход 9 синтезатора.The sequence of discrete samples from the output of the sampling and storage device 7 is fed to the input of the low-pass filter 8, in which the first harmonic is allocated, the frequency of which is equal to f o (1). And finally, the harmonic oscillation formed from successive discrete samples goes to output 9 of the synthesizer.

Пример: Пусть m1=2; m2=3 и m3=5; А=3; FT=300 МГц.ПолучаемExample: Let m 1 = 2; m 2 = 3 and m 3 = 5; A = 3; F T = 300 MHz. We get

M=m1· m2· m3=30; fвых=FT· A/M=30 МГц;M = m 1 · m 2 · m 3 = 30; f o = F T · A / M = 30 MHz;

a1=(A)modm1=1; a2=0; a3=3;a 1 = (A) modm 1 = 1; a 2 = 0; a 3 = 3;

μ 1=1; μ 2=1; μ 3=1.μ 1 = 1; μ 2 = 1; μ 3 = 1.

При включении синтезатора частоты в линейках триггеров 2.1-2.3 записывается номер отсчета k=010 в унитарном коде СОК k=(0,0,0). Остатки числа k по основаниям m1, m2 и m3 умножаются на соответствующие остатки α 1, α 2 и α 3 в умножителях 3.1-3.3. Получаем число в коде СОК С[0]=(0 0, 0). В управляемых фазовращателях 5.1-5.3 устанавливаются сдвиги фазы φ 1=0; φ 2=0 и φ 3=0. Соответственно на выходе ФД 6 будет напряжение, прямо пропорциональное X(Δ t· 0)=cos(0)=1, которое с приходом следующего тактирующего сигнала записывается в устройстве выборки и хранения 7. Этим же тактирующим сигналом данные в линейках триггеров 2.1-2.3 продвигаются на один такт, что соответствует номеру отсчета k=110=(1, 1, 1). Это число перемножается по соответствующим основаниям в умножителях 3.1-3.3 с остатками числа А=(1, 0, 3). Получаем: С[1]=(1, 0, 3). В УФ 5.1-5.3 устанавливаются сдвиги фазы

Figure 00000046
φ 2=0;
Figure 00000047
Суммарный набег фазы будет равен
Figure 00000048
. Соответственно с приходом следующего тактирующего сигнала с выхода тактового генератора 1 в устройство выборки и хранения запишется напряжение, прямо пропорциональное
Figure 00000049
Процесс формирования отсчетов будет продолжаться до k=29, а затем повторяться вновь с k=0. Из этой последовательности дискретных отсчетов в ФНЧ 8 формируется гармоническое колебание с частотой fвых=30 МГц.When you turn on the frequency synthesizer in the trigger lines 2.1-2.3, the reference number k = 0 10 is written in the unit code of the RNS k = (0,0,0). The residues of the number k on the bases m 1 , m 2 and m 3 are multiplied by the corresponding residues α 1 , α 2 and α 3 in the factors 3.1-3.3. We get the number in the SOK code C [0] = (0 0, 0). In controlled phase shifters 5.1-5.3, phase shifts are set φ 1 = 0; φ 2 = 0 and φ 3 = 0. Accordingly, the output of PD 6 will be a voltage directly proportional to X (Δ t · 0) = cos (0) = 1, which, with the arrival of the next clock signal, is recorded in the sampling and storage device 7. The data in the trigger lines 2.1–2.3 are the same clock signal. advance by one clock cycle, which corresponds to the reference number k = 1 10 = (1, 1, 1). This number is multiplied for appropriate reasons in the multipliers 3.1-3.3 with the remainders of the number A = (1, 0, 3). We get: C [1] = (1, 0, 3). UV 5.1-5.3 sets phase shifts
Figure 00000046
φ 2 = 0;
Figure 00000047
The total phase advance will be equal to
Figure 00000048
. Accordingly, with the arrival of the next clock signal from the output of the clock generator 1, a voltage directly proportional to
Figure 00000049
The process of forming samples will continue until k = 29, and then repeat again with k = 0. From this sequence of discrete samples in the low-pass filter 8, a harmonic oscillation is formed with a frequency f o = 30 MHz.

Данное устройство возможно реализовать на следующих элементах:This device can be implemented on the following elements:

Табличный вычислитель и тактовый генератор на полупроводниковых логических элементах, генератор гармонических сигналов на СВЧ-транзисторах, управляемые фазовращатели на PIN-диодах.A table computer and a clock generator on semiconductor logic elements, a harmonic signal generator on microwave transistors, controlled phase shifters on PIN diodes.

Положительный эффект заключается в том, что предложенный синтезатор частоты, в силу своих возможностей, имеет высокое быстродействие и значительно расширенный диапазон рабочих частот.The positive effect is that the proposed frequency synthesizer, by virtue of its capabilities, has high speed and a significantly expanded operating frequency range.

Источники информацииSources of information

1. Богатырев Ю.К., Станков B.C. Вариационные методы построения высокоэффективных систем вычислительного синтеза частот//Радиоэлектроника (Изв. высш. учеб. заведений). - 2002. - Т.45, №4, с.18-24.1. Bogatyrev Yu.K., Stankov B.C. Variational methods for constructing highly efficient systems for the computational synthesis of frequencies // Radioelectronics (Izv. Vyssh. Ucheb. Institutions). - 2002. - T. 45, No. 4, p. 18-24.

2. Стариков О. Прямой цифровой синтез частоты и его применение//СHIР news. Инженерная микроэлектроника. - 2002. - №3, с.56-64.2. Starikov O. Direct digital synthesis of frequency and its application // СHIP news. Engineering microelectronics. - 2002. - No. 3, p. 56-64.

3. Цифровые радиоприемные системы: Справочник/М.И. Жодзишский, Р.Б. Мазепа, Е.П. Овсянников и др. / Под ред. М.И. Жодзишского. - М.: Радио и связь, 1990. - 208 с.3. Digital radio receiving systems: Handbook / M.I. Zhodzishsky, R. B. Mazepa, E.P. Ovsyannikov et al. / Ed. M.I. Zhodzishsky. - M.: Radio and Communications, 1990. - 208 p.

4. Акушский И.Я., Юдицкий Д.И. Машинная арифметика в остаточных классах. - М.: Сов. радио, 1968. - 440 с.4. Akushsky I.Ya., Yuditsky D.I. Machine arithmetic in residual classes. - M .: Owls. Radio, 1968 .-- 440 p.

5. Овчаренко Л.А. Реализация цифрового трансверсального фильтра в системе остаточных классов//Радиоэлектроника (Изв. высш. учеб. заведений). - 2002. - Т.45, №4, с.50-57.5. Ovcharenko L.A. Implementation of a digital transverse filter in a system of residual classes // Radioelectronics (Izv. Vyssh. Ucheb. Institutions). - 2002. - T. 45, No. 4, p. 50-57.

6. Долгов А.И. Диагностика устройств, функционирующих в системе остаточных классов. - М.: Радио и связь, 1982 - 64 с.6. Dolgov A.I. Diagnostics of devices operating in the system of residual classes. - M .: Radio and communications, 1982 - 64 p.

Claims (1)

Синтезатор частоты, содержащий тактовый генератор и фильтр нижних частот, выход которого является выходом устройства, отличающийся тем, что введены N линеек триггеров, N табличных умножителей по модулю, N управляемых фазовращателей, генератор гармонического сигнала, фазовый детектор и устройство выборки и хранения, причем i-я линейка триггеров содержит mi триггеров, где
Figure 00000050
m1, m2,..., mN - взаимно простые целые положительные числа, при этом в i-й линейке триггеров выход j-го триггера, где
Figure 00000051
соединен с входом (j+1)-го триггера, а выход mi-го триггера - с входом первого триггера, причем тактовые входы всех триггеров подключены к выходу тактового генератора, выход k-го триггера, где
Figure 00000052
i-й линейки триггеров соединен с (k-1)-м разрядом унитарного кода первого операнда i-го табличного умножителя по модулю, к соответствующим разрядам второго операнда которого подключен унитарный код остатка по модулю mi значения частоты синтезатора, выход i-го табличного умножителя по модулю соединен с первым входом i-го управляемого фазовращателя, причем второй вход первого управляемого фазовращателя подключен к выходу генератора гармонического сигнала, выход l-го управляемого фазовращателя, где
Figure 00000053
соединен со вторым входом (l+1)-го управляемого фазовращателя, а выход N-го управляемого фазовращателя подключен к первому входу фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом генератора гармонического сигнала, а выход фазового детектора - с первым входом устройства выборки и хранения, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора, а выход устройства выборки и хранения подключен к входу фильтра нижних частот.
A frequency synthesizer comprising a clock and a low-pass filter, the output of which is the output of the device, characterized in that N lines of triggers, N table modulators, N controlled phase shifters, a harmonic signal generator, a phase detector and a sampling and storage device are introduced, and i -th line of triggers contains m i triggers, where
Figure 00000050
m 1 , m 2 , ..., m N are coprime positive integers, while in the i-th line of triggers the output of the j-th trigger, where
Figure 00000051
is connected to the input of the (j + 1) th trigger, and the output of the m i th trigger is connected to the input of the first trigger, and the clock inputs of all the triggers are connected to the output of the clock generator, the output of the kth trigger, where
Figure 00000052
i-th trigger line is connected to the (k-1) -th bit of the unitary code of the first operand of the i-th table multiplier modulo, to the corresponding bits of the second operand of which is connected the unitary code of the remainder modulo m i of the synthesizer frequency value, the output of the i-th table modulo the multiplier is connected to the first input of the i-th controlled phase shifter, and the second input of the first controlled phase shifter is connected to the output of the harmonic signal generator, the output of the l-th controlled phase shifter, where
Figure 00000053
connected to the second input of the (l + 1) -th controlled phase shifter, and the output of the Nth controlled phase shifter is connected to the first input of the phase detector, the second input of which is connected to the output of the harmonic signal generator, and the output of the phase detector is connected to the first input of the sampling and storage device , the second input of which is connected to the output of the clock generator, and the output of the sampling and storage device is connected to the input of the low-pass filter.
RU2002122500A 2002-08-19 2002-08-19 Frequency synthesizer RU2237972C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002122500A RU2237972C2 (en) 2002-08-19 2002-08-19 Frequency synthesizer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002122500A RU2237972C2 (en) 2002-08-19 2002-08-19 Frequency synthesizer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002122500A RU2002122500A (en) 2004-02-27
RU2237972C2 true RU2237972C2 (en) 2004-10-10

Family

ID=33537101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002122500A RU2237972C2 (en) 2002-08-19 2002-08-19 Frequency synthesizer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2237972C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЖОДЗИЖСКИЙ М.И., МАЗЕПА Р.Б. и др. / Под ред. М.И. ЖОДЗИЖСКОГО. Цифровые радиоприемные системы. Справочник. - М.: Радио и связь, 1990, с.72. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002122500A (en) 2004-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1873612A1 (en) Phase-coherent signal generator
US3882403A (en) Digital frequency synthesizer
US6614813B1 (en) Multiplexed chirp waveform synthesizer
US3649821A (en) Digital multiple-tone generator
JPS5923614A (en) Dimension filter circuit
CN106708166A (en) Signal generator and signal generation method
US3984771A (en) Accurate digital phase/frequency extractor
RU2682847C1 (en) Digital synthesizer with m-shape law of frequency changes
US4115867A (en) Special-purpose digital computer for computing statistical characteristics of random processes
EP1077529B1 (en) Phase modulation having individual placed edges
RU2628216C1 (en) Direct digital synthesizer with frequency modulation
RU2237972C2 (en) Frequency synthesizer
RU2239281C2 (en) Digital harmonic-wave synthesizer
RU2566962C1 (en) Digital computational synthesiser of frequency-modulated signals
RU2721408C1 (en) Digital computer synthesizer with fast frequency tuning
RU177630U1 (en) The device for the formation of a multi-frequency quasi-noise signal
CN113835333B (en) Time-to-digital conversion device and time-to-digital conversion method
RU2423782C1 (en) Digital synthesiser of multiphase signals
RU2718461C1 (en) Digital computing synthesizer of frequency-modulated signals
RU2710280C1 (en) Digital computing synthesizer for double-frequency signals
RU2701050C1 (en) Digital synthesizer of phase-shift keyed signals
RU2030092C1 (en) Digital frequency synthesizer
Ryabov Digital Synthesizers of Frequency-Modulated Signals
RU2143173C1 (en) Digital frequency synthesizer
RU2756971C1 (en) Digital computing synthesizer for information transmission

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090820