RU2239281C2 - Digital harmonic-wave synthesizer - Google Patents

Digital harmonic-wave synthesizer Download PDF

Info

Publication number
RU2239281C2
RU2239281C2 RU2003100242/09A RU2003100242A RU2239281C2 RU 2239281 C2 RU2239281 C2 RU 2239281C2 RU 2003100242/09 A RU2003100242/09 A RU 2003100242/09A RU 2003100242 A RU2003100242 A RU 2003100242A RU 2239281 C2 RU2239281 C2 RU 2239281C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
phase shifters
input
harmonic
controlled phase
Prior art date
Application number
RU2003100242/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003100242A (en
Inventor
А.А. Баженов (RU)
А.А. Баженов
Л.А. Овчаренко (RU)
Л.А. Овчаренко
Ю.Б. Нечаев (RU)
Ю.Б. Нечаев
О.В. Николаев (RU)
О.В. Николаев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный институт радиоэлектроники"
Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный институт радиоэлектроники", Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный институт радиоэлектроники"
Priority to RU2003100242/09A priority Critical patent/RU2239281C2/en
Publication of RU2003100242A publication Critical patent/RU2003100242A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2239281C2 publication Critical patent/RU2239281C2/en

Links

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

FIELD: radio communications engineering; heterodyne frequency shaping in radio receivers.
SUBSTANCE: proposed harmonic-wave synthesizer has clock generator, N annular shift registers, N modulo table multipliers, N controlled phase shifters, harmonic signal generator, phase detector, storage and retrieval device, and low-pass filter.
EFFECT: extended synthesized wave frequency range.
1 cl, 1 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 (аналог) [1, с.19, рис. 1], содержащее четыре генератора кодов, мультиплексор, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и фильтр нижних частот (ФНЧ). Недостаток устройства - низкое значение максимальной частоты формируемых колебаний.A device (analog) is known [1, p.19, Fig. 1], which contains four code generators, a multiplexer, a digital-to-analog converter (DAC), and a low-pass filter (low-pass filter). The disadvantage of this device is the low value of the maximum frequency of the generated oscillations.

Известно также устройство (аналог) [2, с.57, рис. 3], 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.A device (analogue) is also known [2, p. 57, Fig. 3], comprising 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 (прототипом к предлагаемому изобретению) является устройство [3, с.76, рис. 3.12], содержащее тактовый генератор, накапливающий сумматор, постоянное запоминающее устройство, ЦАП и ФНЧ.The closest in technical essence (prototype to the proposed invention) is a device [3, p. 76, Fig. 3.12], containing a clock generator, accumulating the 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.

Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, состоит в расширении диапазона частот синтезируемых колебаний.The problem to which the invention is directed, is to expand the frequency range of the synthesized 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 устройство, содержащее тактовый генератор и фильтр нижних частот (ФНЧ), выход которого является выходом устройства, введены N кольцевых регистров сдвига (КРС), N табличных умножителей по модулю, N управляемых фазовращателей, генератор гармонического сигнала, фазовый детектор и устройство выборки и хранения, причем i-й КРС

Figure 00000002
содержит mi разрядов (m1, m2,..., mN - взаимно простые целые положительные числа), выход j-го разряда
Figure 00000003
i-го КРС соединен с j-м разрядом унитарного кода первого операнда i-го
Figure 00000004
табличного умножителя по модулю, к соответствующим разрядам второго операнда которого подключен унитарный код остатка по модулю mi значения частоты синтезатора, выходы k-го и l-го табличных умножителей по модулю (
Figure 00000005
Figure 00000006
[• ] - целая часть числа) соответственно подключены к первым входам k-го и l-го управляемых фазовращателей, при этом выход генератора гармонического сигнала соединен со вторыми входами первого (р=1) и
Figure 00000007
-го управляемых фазовращателей, выходы р-го
Figure 00000008
и q-го
Figure 00000009
управляемых фазовращателей подключены соответственно к вторым входам (р+1)-го и (q+1)-го управляемых фазовращателей, а выходы
Figure 00000010
-го и N-го управляемых фазовращателей - к первому и второму входам фазового детектора соответственно, выход которого соединен с первым входом устройства выборки и хранения, причем выход тактового генератора подключен к тактовым входам кольцевых регистров сдвига и второму входу устройства выборки и хранения, выход которого соединен с входом ФНЧ.The technical result is achieved by the fact that in the device containing a clock generator and a low-pass filter (LPF), the output of which is the output of the device, N ring shift registers (RED), N table modulators, N controlled phase shifters, a harmonic signal generator, phase are introduced a detector and a sampling and storage device, the i-th cattle
Figure 00000002
contains m i digits (m 1 , m 2 , ..., m N are coprime positive integers), the output of the jth digit
Figure 00000003
of the i-th cattle is connected to the j-th unitary code of the first operand of the i-th
Figure 00000004
modulo table multiplier, to the corresponding bits of the second operand of which is connected the unitary remainder code modulo m i of the synthesizer frequency value, the outputs of the kth and lth tabular multipliers modulo (
Figure 00000005
Figure 00000006
[•] is the integer part of the number) respectively connected to the first inputs of the kth and lth controlled phase shifters, while the output of the harmonic signal generator is connected to the second inputs of the first (p = 1) and
Figure 00000007
guided phase shifters, outputs r
Figure 00000008
and q
Figure 00000009
controlled phase shifters are connected respectively to the second inputs of the (p + 1) -th and (q + 1) -th controlled phase shifters, and the outputs
Figure 00000010
of the th and Nth controlled phase shifters - to the first and second inputs of the phase detector, respectively, the output of which is connected to the first input of the sampling and storage device, and the output of the clock generator is connected to the clock inputs of the ring shift registers and the second input of the sampling and storage device, the output of which connected to the input of the low-pass filter.

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

Figure 00000011
Figure 00000011

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

В заявляемом 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 гармоники последовательности этих отсчетов.In the inventive device, the formation of harmonic oscillations X (t) = Ucos (2π f out t) is carried out by obtaining its samples at time t = Δ t · k, which are multiples of the clock frequency F T = 1 / Δ t, and highlighting using the low-pass filter first harmonics of the 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 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000013
. Так как косинус - функция периодическая, то
Figure 00000014
. Следовательно, k можно формировать в пределах периода
Figure 00000015
.Where
Figure 00000013
. Since cosine is a periodic function, then
Figure 00000014
. Therefore, k can be formed within the period
Figure 00000015
.

Произвольное целое неотрицательное число А может быть представлено в коде системы остаточных классов [4, с.12]. Система остаточных классов (СОК) относится к числу непозиционных систем счисления, в которой целое число А в диапазоне

Figure 00000016
, 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, p.12]. The system of residual classes (RNS) refers to the number of non-positional number systems in which the integer A in the range
Figure 00000016
is uniquely encoded by its residues a i on the basis of m i

Figure 00000017
Figure 00000017

где

Figure 00000018
[· ] - целая часть числа; m1, m2,..., mN - совокупность взаимно простых целых положительных чисел, называемых основаниями СОК; N - число оснований.Where
Figure 00000018
[· ] - 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 00000019
.Let in expressions (1) and (2)
Figure 00000019
.

Код в СОК результата произведения C чисел A и k определяется путем вычисления отдельных произведений остатков по каждому основанию [4, с.13]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, p.13]

Figure 00000020
Figure 00000020

где

Figure 00000021
;
Figure 00000022
;
Figure 00000023
.Where
Figure 00000021
;
Figure 00000022
;
Figure 00000023
.

Код произведения (4) из СОК может быть преобразован в позиционную систему счисления на основании китайской теоремы об остатках [4, с.36]The product code (4) from JUICE can be converted into a positional number system based on the Chinese remainder theorem [4, p. 36]

Figure 00000024
Figure 00000024

где μ 1 - константа, определяемая из решения сравнения: (М1· μ 1)mod mi≡ 1; Мi=М/mi.where μ 1 is a constant determined from the solution of comparison: (M 1 · μ 1 ) mod m i ≡ 1; M i = M / m i .

Представим (2) в видеWe represent (2) in the form

Figure 00000025
Figure 00000025

Дискретный отсчет, равный по величине

Figure 00000026
, может быть получен в фазовом детекторе (ФД), на входы которого поступают гармонические сигналы с разностью фаз, прямо пропорциональной (5) [5, с.51-53]. Требуемые значения сдвига фазы могут быть сформированы с помощью N управляемых фазовращателей УФ1...УФN.Discrete, equal in magnitude
Figure 00000026
, can be obtained in a phase detector (PD), at the inputs of which harmonic signals with a phase difference directly proportional to (5) are received [5, p.51-53]. The required phase shift values can be generated using N controlled phase shifters UV 1 ... UV N.

Например, если в управляемых фазовращателях

Figure 00000027
соответственно установить сдвиги фазы на угол
Figure 00000028
Figure 00000029
, а в управляемых фазовращателях
Figure 00000030
- на угол
Figure 00000031
Figure 00000032
, то суммарный набег фазы гармонического сигнала на выходе первой группы фазовращателей будет равенFor example, if in controlled phase shifters
Figure 00000027
set phase shifts accordingly
Figure 00000028
Figure 00000029
, and in controlled phase shifters
Figure 00000030
- on the corner
Figure 00000031
Figure 00000032
, then the total phase shift of the harmonic signal at the output of the first group of phase shifters will be equal to

Figure 00000033
Figure 00000033

а на выходе второй группыand at the output of the second group

Figure 00000034
Figure 00000034

Соответственно на основании (7) и (8) получаемAccordingly, on the basis of (7) and (8) we obtain

Figure 00000035
Figure 00000035

Таким образом, если на входы ФД поступают гармонические колебания со сдвигами фазы Ф1 и Ф2, то на его выходе после окончания переходных процессов сформируется напряжение, прямо пропорциональное

Figure 00000036
.Thus, if harmonic vibrations with phase shifts Ф 1 and Ф 2 arrive at the PD inputs, then a voltage that is directly proportional to
Figure 00000036
.

Время формирования напряжения, прямо пропорционального

Figure 00000037
, будет определяться частотой ГГС. При использовании ГГС миллиметрового диапазона длин волн с периодом частоты Т≈ 10-11С, указанное время будет равно сумме времени задержки в
Figure 00000038
(или в
Figure 00000039
- при нечетном N) управляемых фазовращателях
Figure 00000040
и длительности переходного процесса в ФД (≈ (5-10)Т=(5-10)10-11С).The time of voltage formation, directly proportional
Figure 00000037
, will be determined by the frequency of the GHS. When using the GHS of the millimeter wavelength range with a frequency period of T ≈ 10 -11 C, the indicated time will be equal to the sum of the delay time in
Figure 00000038
(or in
Figure 00000039
- with odd N) controlled phase shifters
Figure 00000040
and the duration of the transition process in the PD (≈ (5-10) T = (5-10) 10 -11 C).

Таким образом, для формирования по формуле (2) k-гo 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]=(aiχi)mod mi произведения кода частоты А на номер отсчета k, установить соответствующие сдвиги фазы в УФi (i=1,N) и получить из гармонического колебания с выхода ГГС напряжение в ФД, прямо пропорциональное

Figure 00000041
.Thus, for the formation of the kth discrete sample of harmonic oscillation with a 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] = (a i χ i ) mod m i of the product of the frequency code A and the reference number k, set the corresponding phase shifts in UV i (i = 1, N) and obtain the voltage in the harmonic oscillation from the GHS output PD directly proportional
Figure 00000041
.

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

Figure 00000042
Figure 00000042

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 code of the RNS of the current value of the reference number k, t UMN is the time of multiplication of two numbers in the RNS; T is the period of the GHS frequency.

Пусть остаток

Figure 00000043
числа k по основанию mi
Figure 00000044
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, то на шине первого разряда - “1”, а на остальных - “0” и т.д.Let the remainder
Figure 00000043
base k m i
Figure 00000044
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, then 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

Figure 00000045
для k=0, 1, 2, 3,..., М-1. Последовательность чисел k в коде СОК будет циклически повторяться по каждому основанию mi.When forming harmonic oscillations in the inventive device, discrete readings are sequentially obtained
Figure 00000045
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=110=(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 = 1 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 m1 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 получить с помощью кольцевого регистра сдвига.It can be seen that for this set of bases m 1, the repetition period is m 1 m 2 = 6, and with an increase in k by 1, the residues for each base of the RNC increase to the value m i -1, and then return to zero, that is, form an increase by 1 the sequence can be obtained using the circular shift register.

При включении схемы в первый триггер КРС 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 КРС (более 400 МГц [3, с.39, табл. 2.1]), то есть tK≈ 2-2,5 нc.When the circuit is included in the first cattle trigger 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 cattle triggers (more than 400 MHz [3, p. 39, table 2.1]), 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-аi 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

Figure 00000046
двухвходовых элементов “И” [6, с.16-17], а сигнал при получении результата умножения будет распространяться через два логических элемента. Отсюда следует, что tУМН в (8) будет равно удвоенному времени задержки tЛЭ логическом элементе: tУМН=2· tЛЭ=1 нс (tЛЭ≈ 0,5 нс [3, с.39, табл. 2.1]).If the remainder of the number А-а i and the remainder of the number k-χ i on the base m i are represented by unitary codes, then the multiplier of these numbers on this base can be made in the form of a matrix of
Figure 00000046
two-input elements “AND” [6, p.16-17], and the signal upon receipt of the result of the multiplication will propagate through two logical elements. It follows that t UMN in (8) will be equal to twice the delay time t LE of the logic element: t UMN = 2 · t LE = 1 ns (t LE ≈ 0.5 ns [3, p. 39, Table 2.1]) .

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

Figure 00000047
Figure 00000047

Например, при N=6 и Т=10-11 с=0,01 нс, tΣ ≈ 3,08 нс. Следовательно, отсчеты могут формироваться с тактовой частотой FT≤ 1/tΣ ≈ 325 МГц.For example, at N = 6 and T = 10 −11 s = 0.01 ns, tΣ ≈ 3.08 ns. Therefore, samples can be formed with a clock frequency F T ≤ 1 / tΣ ≈ 325 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 162 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 162 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, с.45; с.56; с.51]: 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 (t ROM ), and the time the number was converted to voltage in the DAC (t DAC ). According to [3, p.45; p.56; p. 51]: 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=(1/40)/2=12,5 МГц, что почти в 13 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 = (1/40) / 2 = 12.5 MHz, which is almost 13 times less than the proposed device.

На чертеже представлена структурная схема синтезатора частоты, где 1 - тактовый генератор, 2.1-2.N - кольцевые регистры сдвига, 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.The drawing shows a structural diagram of a frequency synthesizer, where 1 is a clock generator, 2.1-2.N are ring shift registers, 3.1-3.N are tabular multipliers modulo, 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 l соединен с тактовыми входами кольцевых регистров сдвига 2.1.-2.N и входом 2 устройства выборки и хранения 7, выходы кольцевых регистров сдвига

Figure 00000048
и
Figure 00000049
подключены соответственно к входам l (входам первого операнда) табличных умножителей по модулю
Figure 00000050
и
Figure 00000051
, входы 2 (входы второго операнда) которых соединены с унитарными кодами остатков значения частоты синтезатора, выход генератора гармоничного сигнала 4 соединен с входами 2 управляемых фазовращателей 5.1 и
Figure 00000052
, выходы управляемых фазовращателей
Figure 00000053
и
Figure 00000054
- соответственно с входом 2 управляемых фазовращателей 5.(i+1) и 5.[j+1), выход управляемого фазовращателя
Figure 00000055
подключен к входу 1 фазового детектора 6, а выход управляемого фазовращателя 5.N - к входу 2, причем к входам l управляемых фазовращателей 5.1.-5.N подключены выходы соответствующих табличных умножителей 3.1.-3.N, при этом выход фазового детектора 6 соединен со входом 1 устройства выборки и хранения 7, выход которого подключен к входу ФНЧ 8, а выход ФНЧ является выходом 9 устройства.The output of the clock generator l is connected to the clock inputs of the ring shift registers 2.1.-2.N and the input 2 of the sampling and storage device 7, the outputs of the ring shift registers
Figure 00000048
and
Figure 00000049
connected respectively to the inputs l (inputs of the first operand) of the table multipliers modulo
Figure 00000050
and
Figure 00000051
inputs 2 (inputs of the second operand) which are connected to unitary codes of the remainder of the synthesizer frequency value, the output of the harmonic signal generator 4 is connected to the inputs 2 of the controlled phase shifters 5.1 and
Figure 00000052
controlled phase shifter outputs
Figure 00000053
and
Figure 00000054
- respectively, with the input of 2 controlled phase shifters 5. (i + 1) and 5. [j + 1), the output of the controlled phase shifter
Figure 00000055
connected to the input 1 of the phase detector 6, and the output of the controlled phase shifter 5.N to the input 2, and to the inputs l of the controlled phase shifters 5.1.-5.N the outputs of the corresponding table multipliers 3.1.-3.N are connected, while the output of the phase detector 6 connected to the input 1 of the 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 первый триггер КРС

Figure 00000056
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 first cattle trigger
Figure 00000056
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 00000057
(входы второго операнда) поступает унитарный код остатка номинала синтезируемой частоты по модулю mii=(A)mod mi
Figure 00000058
. Данный код остатка формируется с учетом значений разрядов позиционного представления значения номинала синтезируемой частоты [4, с.34]:
Figure 00000059
, где α p - значения р-го разряда позиционного кода; qp - вес р-го разряда n-разрядного позиционного кода, по следующей формулеThe second inputs of the table multipliers modulo
Figure 00000057
(inputs of the second operand) the unitary code of the remainder of the nominal value of the synthesized frequency is received modulo m i -a i = (A) mod m i
Figure 00000058
. 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 00000059
, where α p are the values of the pth digit of the position code; q p is the weight of the rth digit of the n-bit position code, according to the following formula

Figure 00000060
Figure 00000060

В табличных умножителях по модулю

Figure 00000061
осуществляется умножение кодов остатков χ i, на остатки значения номинала синтезируемой частоты аi по модулю mi. В соответствии со значением результатов умножения
Figure 00000062
в управляемых фазовращателях
Figure 00000063
и
Figure 00000064
устанавливаются сдвиги фазы
Figure 00000065
Figure 00000066
и
Figure 00000067
Figure 00000068
. После прохождения гармонического сигнала с выхода генератора гармонического сигнала 4 через управляемые фазовращатели
Figure 00000069
и
Figure 00000070
на выходе фазовращателей
Figure 00000071
и 5.N будет набег фазы Ф1 (7) и Ф2 (8). В результате обработки сигналов с этим набегом фазы в фазовом детекторе 6 на его выходе образуется напряжение, прямо пропорциональное
Figure 00000072
. 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, с.39-41]).In table multipliers modulo
Figure 00000061
the codes of residues χ i are multiplied by the residuals of the nominal value of the synthesized frequency a i modulo m i . According to the value of the multiplication results
Figure 00000062
in controlled phase shifters
Figure 00000063
and
Figure 00000064
phase shifts are set
Figure 00000065
Figure 00000066
and
Figure 00000067
Figure 00000068
. After passing the harmonic signal from the output of the harmonic signal generator 4 through controlled phase shifters
Figure 00000069
and
Figure 00000070
output phase shifters
Figure 00000071
and 5.N will be the incursion of the phase Ф 1 (7) and Ф 2 (8). As a result of the processing of signals with this phase shift in the phase detector 6, a voltage is generated at its output that is directly proportional
Figure 00000072
. 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, pp. 39-41]).

Этим же тактирующим сигналом логическая “1” продвигается в следующие триггеры КРС

Figure 00000073
, тем самым число k в коде СОК увеличивается на 1, и процесс формирования дискретных отсчетов синтезируемого гармонического колебания повторяется аналогично изложенному выше.With the same clocking signal, logical “1” advances to the following cattle triggers
Figure 00000073
, thereby increasing the number k in the RNS code by 1, and the process of generating discrete samples of synthesized harmonic oscillations 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; m3=5 и m4=7; А=3; FT=210 МГц.Example: Let m 1 = 2; m 2 = 3; m 3 = 5 and m 4 = 7; A = 3; F T = 210 MHz.

ПолучаемWe get

М=m1· m2· m3· m4=210; fвых=FT· А/М=3 МГц;M = m 1 · m 2 · m 3 · m 4 = 210; f o = F T · A / M = 3 MHz;

a1=(A)mod m1=1; а2=0; a3=3; а4=3;a 1 = (A) mod m 1 = 1; a 2 = 0; a 3 = 3; a 4 = 3;

μ 1=1; μ 2=1; μ 3=3; μ 4=4.μ 1 = 1; μ 2 = 1; μ 3 = 3; μ 4 = 4.

При включении синтезатора частоты в КРС 2.1-2.4 записывается номер отсчета k=010 в унитарном коде СОК k=(0, 0, 0, 0). Остатки числа k по основаниям m1, m2, m3 и m4 умножаются на соответствующие остатки a1, a2, a3 и а4 в умножителях 3.1-3.4. Получаем число в коде СОК С[0]=(0, 0, 0, 0). В управляемых фазовращателях 5.1-5.4 устанавливаются сдвиги фазы φ 1=0; φ 2=0; φ 3=0 и φ 4=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 КРС 2.1-2.4 продвигаются на один такт, что соответствует номеру отсчета k=110=(1, 1, 1, 1).When you turn on the frequency synthesizer in the cattle 2.1-2.4, the reference number k = 0 10 is written in the unit code of the RNS k = (0, 0, 0, 0). The residues of the number k on the bases m 1 , m 2 , m 3 and m 4 are multiplied by the corresponding residues a 1 , a 2 , a 3 and a 4 in the factors 3.1-3.4. We get the number in the SOK code C [0] = (0, 0, 0, 0). In controlled phase shifters 5.1-5.4, phase shifts are set φ 1 = 0; φ 2 = 0; φ 3 = 0 and φ 4 = 0. Accordingly, at the output of PD 6 there 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 RNS 2.1-2.4 are advanced by the same clock signal one cycle, which corresponds to the reference number k = 1 10 = (1, 1, 1, 1).

Это число перемножается по соответствующим основаниям в умножителях 3.1-3.4 с остатками числа А=(1, 0, 3, 3). Получаем: C[1]=(1, 0, 3, 3). В УФ 5.7-5.4 устанавливаются сдвиги фазыThis number is multiplied for appropriate reasons in the multipliers 3.1-3.4 with the remainders of the number A = (1, 0, 3, 3). We get: C [1] = (1, 0, 3, 3). UV 5.7-5.4 sets phase shifts

Figure 00000074
φ 2=0;
Figure 00000075
Figure 00000076
Figure 00000074
φ 2 = 0;
Figure 00000075
Figure 00000076

Разность фазы гармонических сигналов на входе ФД 6 будет равна

Figure 00000077
. Соответственно с приходом следующего тактирующего сигнала с выхода тактового генератора 1 в устройство выборки и хранения запишется напряжение, прямо пропорциональноеThe phase difference of the harmonic signals at the input of the PD 6 will be equal to
Figure 00000077
. Accordingly, with the arrival of the next clock signal from the output of the clock generator 1, a voltage directly proportional to

Figure 00000078
. Процесс формирования отсчетов будет продолжаться до k=209, а затем повторяться вновь с k=0. Из этой последовательности дискретных отсчетов в ФНЧ 8 формируется гармоническое колебание с частотой fвых=3 МГц.
Figure 00000078
. The process of forming samples will continue until k = 209, and then repeat again with k = 0. From this sequence of discrete samples in the low-pass filter 8, a harmonic oscillation with a frequency f o = 3 MHz is formed.

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 // Radio Electronics (Izv. Vyssh. Ucheb. Institutions), - 2002, - vol. 45, No. 4, p. 18-24.

2. Стариков О. Прямой цифровой синтез частоты и его применение // CHIP news. Инженерная микроэлектроника. - 2002, - № 3, с.56-64.2. Starikov O. Direct digital synthesis of frequency and its application // CHIP 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, RBB Mazepa, EPOvsyannikov 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 s.

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)

Цифровой синтезатор гармонических колебаний, содержащий тактовый генератор и фильтр нижних частот, выход которого является выходом устройства, отличающийся тем, что в него введены N кольцевых регистров сдвига, N табличных умножителей по модулю, N управляемых фазовращателей, генератор гармонического сигнала, фазовый детектор и устройство выборки и хранения, причем i-й кольцевой регистр сдвига, где i = 1, 2,..., N, содержит mi разрядов, где m1, m2,..., mN - взаимно простые целые положительные числа, при этом выход j-го разряда, где j = 0, l,..., mi - 1, i-го кольцевого регистра сдвига соединен с j-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, причем выход i-го табличного умножителя по модулю подключен к первому входу i-го управляемого фазовращателя, при этом выход генератора гармонического сигнала соединен со вторыми входами первого, а также
Figure 00000079
-го – при N - четном, или
Figure 00000080
-го - при N - нечетном, управляемых фазовращателей, выходы р-го и q-го управляемыхфазовращателей, где
A digital harmonic synthesizer containing a clock and a low-pass filter, the output of which is the output of the device, characterized in that N ring shift registers, N modular table multipliers, N controlled phase shifters, a harmonic signal generator, a phase detector and a sampling device are introduced into it and storage, and the ith ring shift register, where i = 1, 2, ..., N, contains m i bits, where m 1 , m 2 , ..., m N are coprime positive integers, for this output j-th bit, where j = 0, l, ..., m i - 1, i-th ring th shift register is connected to the j-th discharge unitary code first operand i-th table multiplier modulo, to the corresponding bits of the second operand is connected one-hot residue modulo m i values of frequency synthesizer, the output of i-th table multiplier modulo connected to the first input of the i-th controlled phase shifter, while the output of the harmonic signal generator is connected to the second inputs of the first, as well as
Figure 00000079
-th - at N - even, or
Figure 00000080
-th - at N - odd, controlled phase shifters, outputs of the rth and qth controlled phase shifters, where
Figure 00000081
Figure 00000081
Figure 00000082
Figure 00000082
подключены соответственно ко вторым входам (р+1)-го и (q+l)-гo управляемых фазовращателей, а выходы
Figure 00000083
-го - при N - четном, или
Figure 00000084
-го - при N - нечетном, и N-го управляемых фазовращателей соединены соответственно с первым и вторым входом фазового детектора, выход которого подключен к первому входу устройства выборки и хранения, причем выход тактового генератора соединен с тактовыми входами кольцевых регистров сдвига и вторым входом устройства выборки и хранения, выход которого подключен ко входу фильтра нижних частот.
connected respectively to the second inputs of the (p + 1) th and (q + l) th guided phase shifters, and the outputs
Figure 00000083
-th - at N - even, or
Figure 00000084
-th - when N is odd, and the Nth controlled phase shifters are connected respectively to the first and second input of the phase detector, the output of which is connected to the first input of the sampling and storage device, and the output of the clock generator is connected to the clock inputs of the ring shift registers and the second input of the device sampling and storage, the output of which is connected to the input of the low-pass filter.
RU2003100242/09A 2003-01-04 2003-01-04 Digital harmonic-wave synthesizer RU2239281C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003100242/09A RU2239281C2 (en) 2003-01-04 2003-01-04 Digital harmonic-wave synthesizer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003100242/09A RU2239281C2 (en) 2003-01-04 2003-01-04 Digital harmonic-wave synthesizer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003100242A RU2003100242A (en) 2004-07-20
RU2239281C2 true RU2239281C2 (en) 2004-10-27

Family

ID=33537455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003100242/09A RU2239281C2 (en) 2003-01-04 2003-01-04 Digital harmonic-wave synthesizer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2239281C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2616877C1 (en) * 2015-12-07 2017-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Digital generator of harmonic signals
RU174149U1 (en) * 2017-05-03 2017-10-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук (ИПА РАН) DIGITAL HETERODINES FOR VIDEO CONVERTER
RU2744475C1 (en) * 2020-08-05 2021-03-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Digital-to-analog converter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЖОДЗИШСКИЙ М.И., ПАЗЕПА Р.Б. и др./ Под ред. М.П. ЖОДЗИШСКОГО. Цифровые радиоприемные системы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1990 г., с.72, 89-92. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2616877C1 (en) * 2015-12-07 2017-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Digital generator of harmonic signals
RU174149U1 (en) * 2017-05-03 2017-10-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук (ИПА РАН) DIGITAL HETERODINES FOR VIDEO CONVERTER
RU2744475C1 (en) * 2020-08-05 2021-03-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Digital-to-analog converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3882403A (en) Digital frequency synthesizer
US4998072A (en) High resolution direct digital synthesizer
JPS5923614A (en) Dimension filter circuit
RU2682847C1 (en) Digital synthesizer with m-shape law of frequency changes
EP0712211B1 (en) Phase modulation having individual placed edges
RU2058659C1 (en) Digital oscillator
RU2239281C2 (en) Digital harmonic-wave synthesizer
RU2628216C1 (en) Direct digital synthesizer with frequency modulation
EP0391524B1 (en) Phase accumulation dual tone multiple frequency generator
RU2566962C1 (en) Digital computational synthesiser of frequency-modulated signals
RU2237972C2 (en) Frequency synthesizer
RU2701050C1 (en) Digital synthesizer of phase-shift keyed signals
RU2721408C1 (en) Digital computer synthesizer with fast frequency tuning
RU2710280C1 (en) Digital computing synthesizer for double-frequency signals
Pejić et al. A proposal of a novel method for generating discrete analog uniform noise
RU2718461C1 (en) Digital computing synthesizer of frequency-modulated signals
RU2294054C1 (en) Digital quadrature-output computing synthesizer
RU2149503C1 (en) Digital frequency synthesizer
RU177630U1 (en) The device for the formation of a multi-frequency quasi-noise signal
JP3536426B2 (en) Waveform generator
RU2143173C1 (en) Digital frequency synthesizer
RU2271602C2 (en) Arbitrary-shape periodic-signal generator in residual-class system
RU2597670C1 (en) Digital synthesizer of variable frequency
SU1636992A1 (en) Discrete frequency signal synthesizer
SU599335A1 (en) Digital double-phase sine-shaped signal generator

Legal Events

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

Effective date: 20070105