RU2344541C1 - Digital synthesiser of frequencies - Google Patents
Digital synthesiser of frequencies Download PDFInfo
- Publication number
- RU2344541C1 RU2344541C1 RU2007137289/09A RU2007137289A RU2344541C1 RU 2344541 C1 RU2344541 C1 RU 2344541C1 RU 2007137289/09 A RU2007137289/09 A RU 2007137289/09A RU 2007137289 A RU2007137289 A RU 2007137289A RU 2344541 C1 RU2344541 C1 RU 2344541C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- inputs
- code
- adder
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в эффективных по скрытности передаваемых сообщений системах связи в качестве формирователя многочастотного сигнала, в котором в процессе передачи информации можно менять как количество моногармоник и номиналы их частот, так и начальные фазы для каждой из частот моногармоник независимо друг от друга, что делает данный сигнал практически неподдающимся расшифровке.The invention relates to radio communications and can be used in communication communications systems that are efficient in secrecy of transmitted messages as a multi-frequency signal shaper, in which during the transmission of information one can change both the number of monoharmonics and the nominal values of their frequencies, and the initial phases for each of the monoharmonics frequencies friend, which makes this signal almost indecipherable.
Известен цифровой синтезатор частот [Авторское свидетельство СССР №1205249, кл. Н03В 19/00, 1984], обеспечивающий формирование многочастотного сигнала, содержащий образцовый генератор, преобразователь кода, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), фильтр нижних частот, выход которого подключен к шине выходного сигнала синтезатора, N цифровых интеграторов, информационные входы которых соединены с N шинами кодов синтезируемых частот, мультиплексор, N информационных входов которого соединены с выходами соответствующих цифровых интеграторов, а выход - с входом преобразователя кодов, накапливающий сумматор, информационный вход которого соединен с выходом преобразователя кодов, а выход с информационным входом ЦАП, а также блок синхронизации, вход которого соединен с выходом образцового генератора, первая группа выходов соединена с входом тактирования каждого цифрового интегратора и ЦАП, вторая группа выходов соединена с адресным входом мультиплексора, а третья группа выходов соединена с входами тактирования мультиплексора и преобразователя кода, а также с входами тактирования и установки нуля накапливающего сумматора.Known digital frequency synthesizer [USSR Author's Certificate No. 1205249, class.
Однако данный цифровой синтезатор частот имеет низкую частоту дискретизации fд, которая зависит от времени занесения кода в накапливающий сумматор, т.е. от быстродействия последнего, а частота дискретизации согласно теореме В.А.Котельникова определяет максимальную синтезируемую частоту синтезатора Fmax<fд/2. Кроме того, частота дискретизации данного синтезатора, как это следует из формулы fд=f0/N+1, где f0 - частота следования импульсов на выходе образцового генератора; N - количество частот в выходном сигнале синтезатора, уменьшается с ростом N. Таким образом, недостатком данного синтезатора является ограниченный со стороны высоких частот Fmax диапазон синтезируемых колебаний, который уменьшается с ростом N.However, this digital frequency synthesizer has a low sampling frequency f d , which depends on the time the code is entered into the accumulating adder, i.e. from the speed of the latter, and the sampling frequency according to the theorem of V.A. Kotelnikov determines the maximum synthesized frequency of the synthesizer F max <f d / 2. In addition, the sampling frequency of this synthesizer, as follows from the formula f d = f 0 / N + 1, where f 0 is the pulse repetition rate at the output of the model generator; N is the number of frequencies in the output signal of the synthesizer, decreases with increasing N. Thus, the disadvantage of this synthesizer is the limited range of synthesized oscillations from the high frequencies F max , which decreases with increasing N.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является цифровой синтезатор частот [Патент РФ №2030092, кл. Н03В 19/00], содержащий опорный генератор, N цифровых интеграторов, N преобразователей кода, сумматор кодов с N информационными входами, последовательно соединенные ЦАП и фильтр нижних частот (ФНЧ), выход которого является выходом устройства, причем тактовый вход ЦАП подключен к выходу опорного генератора (ОГ) и соединен с тактовыми входами N цифровых интеграторов, информационные входы которых являются кодовыми шинами задания синтезируемых частот, а выходы соединены с соответствующими входами N преобразователей кодов, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам сумматора кодов с N информационными входами, выход которого соединен с информационным входом ЦАП, а тактовый вход с выходом ОГ.Closest to the proposed invention is a digital frequency synthesizer [RF Patent No. 2030092, cl.
При этом сумматор кодов с N информационными входами выполнен в виде log2N суммирующих блоков, каждый из которых выполнен на N/2r регистрах памяти, где r - номер суммирующего блока, при этом первый и второй входы сумматоров первого суммирующего блока являются соответствующими из N информационных входов сумматора кодов с N информационными входами, выход каждого из сумматоров в каждом из суммирующих блоков подключен к входу соответствующего регистра памяти, выход каждого из регистров памяти с нечетным номером r-го суммирующего блока соединен с первым входом соответствующего сумматора (r+1)-го суммирующего блока, выход каждого из регистров памяти с четным номером r-го суммирующего блока соединен со вторым входом соответствующего сумматора (r+1)-го суммирующего блока, тактовые входы всех регистров памяти всех суммирующих блоков объединены и являются тактовым входом сумматора кодов с N информационными входами, выходом которого является выход регистра памяти (log2N)-го суммирующего блока.In this case, the adder of codes with N information inputs is made in the form of log 2 N summing blocks, each of which is executed on N / 2 r memory registers, where r is the number of the summing block, and the first and second inputs of the adders of the first summing block are corresponding from N information inputs of a code adder with N information inputs, the output of each of the adders in each of the summing blocks is connected to the input of the corresponding memory register, the output of each of the memory registers with an odd number of the rth summing block is connected to the first input of the corresponding adder of the (r + 1) -th summing block, the output of each of the memory registers with an even number of the r-th summing block is connected to the second input of the corresponding adder of the (r + 1) -th summing block, clock inputs of all memory registers of all summing blocks are combined and are the clock input of the code adder with N information inputs, the output of which is the output of the memory register (log 2 N) th summing block.
Кроме того, каждый из N цифровых интеграторов содержит последовательно соединенные умножитель кода, первый сумматор, первый регистр памяти, второй регистр памяти, мультиплексор, блок синхронизации, Р каналов, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных корректора кода, сумматора и регистра памяти, выход которого подключен к соответствующему информационному входу мультиплексора, при этом входы умножителя кода и корректоров кода Р каналов объединены и являются информационным входом цифрового интегратора, другой вход первого сумматора объединен с другими входами сумматоров Р каналов и подключен к выходу первого регистра памяти, тактовые входы первого и второго регистров памяти и регистров памяти Р каналов объединены и подключены к первому выходу блока синхронизации, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами мультиплексора, выход которого является выходом цифрового интегратора, а тактовый вход блока синхронизации является входом тактирующего сигнала цифрового интегратора.In addition, each of the N digital integrators contains a series-connected code multiplier, a first adder, a first memory register, a second memory register, a multiplexer, a synchronization unit, P channels, each of which is made in the form of a series-connected code corrector, an adder and a memory register, an output which is connected to the corresponding information input of the multiplexer, while the inputs of the code multiplier and the P channel code correctors are combined and are the information input of the digital integrator, the other input is the first adder is combined with other inputs of the adders of the P channels and connected to the output of the first memory register, the clock inputs of the first and second memory registers and memory registers of the P channels are combined and connected to the first output of the synchronization unit, the second and third outputs of which are connected respectively to the first and second control the inputs of the multiplexer, the output of which is the output of the digital integrator, and the clock input of the synchronization unit is the input of the clock signal of the digital integrator.
Данный цифровой синтезатор частот обеспечивает получение многочастотного сигнала с расширенным в область высоких частот Fmax диапазоном синтезируемых колебаний при обеспечении независимости максимальной синтезируемой частоты синтезатора от количества частот в формируемом многочастотном сигнале, в состав которого могут включаться моногармоники из диапазона частот Fmin-Fmax работы синтезатора в любом наборе, частоты отдельных составляющих которых можно менять независимо друг от друга посредством изменения управляющих кодов установки частоты KFi.This digital frequency synthesizer provides a multi-frequency signal with a range of synthesized oscillations extended to the high frequency range F max while ensuring the maximum synthesized frequency of the synthesizer is independent of the number of frequencies in the generated multi-frequency signal, which can include monoharmonics from the frequency range F min -F max of the synthesizer in any set, the frequencies of the individual components of which can be changed independently from each other by changing the control codes of the installation K Fi frequencies.
Однако недостатком данного синтезатора многочастотных сигналов является то, что он не имеет возможности изменения начальных фаз моногармоник из диапазона рабочих частот. В результате указанного недостатка при использовании данного устройства в системах связи не удается, как показано в работе [Н.П.Суворов. О развитии теории сигналов. - Радиотехника, 1985, вып.72, с.47-53], обеспечить такую же скрытность при передаче сообщений, как в помехозащищенных системах связи, в которых в процессе передачи информации можно менять как количество частот (моногармоник) в излучаемом сигнале, так и их начальные фазы.However, the disadvantage of this multi-frequency signal synthesizer is that it does not have the ability to change the initial phases of monoharmonics from the operating frequency range. As a result of this drawback, the use of this device in communication systems fails, as shown in [N.P. Suvorov. On the development of signal theory. - Radio engineering, 1985, issue 72, pp. 47-53], to provide the same secrecy in the transmission of messages, as in noise-protected communication systems, in which during the transmission of information you can change both the number of frequencies (monoharmonics) in the emitted signal, and their initial phases.
Предлагаемым изобретением решается задача расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения независимой регулировки как количества моногармоник и величин их частот посредством изменения управляющих кодов KFi, так и обеспечения независимой регулировки в пределах от 0 до 360° начальных фаз моногармоник посредством изменения Kφi кодов установки фазы. Это, при использовании предлагаемого устройства в системах связи, повышает скрытность радиосвязи. Объясняется это тем, что формируемый предлагаемым устройством сложный многочастотный сигнал, в котором в процессе передачи сообщения можно менять как количество частот моногармоник и их номиналы в излучаемом сигнале, так и начальные фазы для каждой частоты, практически не поддается расшифровке.The present invention solves the problem of expanding the functionality of the device by providing independent adjustment of both the number of monoharmonics and the values of their frequencies by changing the control codes K Fi , and providing independent adjustment in the range from 0 to 360 ° of the initial phases of the monoharmonics by changing the Kφ i phase setting codes. This, when using the proposed device in communication systems, increases the secrecy of radio communications. This is explained by the fact that the complex multi-frequency signal generated by the proposed device, in which during the transmission of a message it is possible to change both the number of monoharmonics frequencies and their nominal values in the emitted signal, and the initial phases for each frequency, can hardly be deciphered.
Для достижения этого технического результата в цифровой синтезатор частот, содержащий опорный генератор, N цифровых интеграторов, N преобразователей кода, сумматор кода с N информационными входами, последовательно соединенные ЦАП и ФНЧ, выход которого является выходом устройства, причем тактовый вход ЦАП подключен к выходу ОГ и соединен с тактовым входом сумматора кодов с N информационными входами, выход которого соединен с информационным входом ЦАП, а соответствующие информационные входы соединены с соответствующими выходами N преобразователей кодов, выход ОГ также подключен к тактовым входам N цифровых интеграторов, информационные входы которых являются кодовыми шинами задания синтезируемых частот, при этом сумматор кодов с N информационными входами выполнен в виде log2N суммирующих блоков, каждый из которых выполнен на N/2r сумматорах и N/2r регистрах памяти, где r - номер суммирующего блока, при этом первый и второй входы сумматоров первого суммирующего блока являются соответствующими из N информационных входов сумматора кодов с N информационными входами, выход каждого из сумматоров в каждом из суммирующих блоков подключен к входу соответствующего регистра памяти, выход каждого из регистров памяти с нечетным номером r-го суммирующего блока соединен с первым входом соответствующего сумматора (r+1)-го суммирующего блока, выход каждого из регистров памяти с четным номером r-го суммирующего блока соединен со вторым входом соответствующего сумматора (r+1)-го суммирующего блока, тактовые входы всех регистров памяти всех суммирующих блоков объединены и являются тактовым входом сумматора кодов с N информационными входами, выходом которого является выход регистра памяти (log2N)-го суммирующего блока, а каждый из N цифровых интеграторов содержит последовательно соединенные умножитель кода, первый сумматор, первый регистр памяти, второй регистр памяти и мультиплексор, а также блок синхронизации и Р каналов, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных корректора кода, сумматора и регистра памяти, выход которого подключен к соответствующему информационному входу мультиплексора, при этом входы умножителя кода и корректоров кода Р каналов объединены и являются информационным входом цифрового интегратора, другой вход первого сумматора объединен с другими входами сумматоров Р каналов и подключен к выходу первого регистра памяти, тактовые входы первого и второго регистров памяти и регистров памяти Р каналов объединены и подключены к первому выходу блока синхронизации, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами мультиплексора, выход которого является выходом цифрового интегратора, а тактовый вход блока синхронизации является входом тактирующего сигнала цифрового интегратора, дополнительно введены N блоков установки начальных фаз моногармоник синтезируемых колебаний, первые информационные входы которых являются кодовыми сигналами задания начальных фаз моногармоник из диапазона синтезируемых частот, а вторые информационные входы, тактовый вход и выход которого подключены соответственно к выходам соответствующих N цифровых интеграторов, выходу опорного генератора и к информационным входам соответствующих N преобразователей кодов.To achieve this technical result, a digital frequency synthesizer containing a reference generator, N digital integrators, N code converters, a code adder with N information inputs, connected in series by the DAC and low-pass filter, the output of which is the output of the device, the clock input of the DAC connected to the exhaust output and connected to the clock input of the code adder with N information inputs, the output of which is connected to the information input of the DAC, and the corresponding information inputs are connected to the corresponding outputs of the N converter ovateley codes exhaust gas outlet is also connected to the clock inputs of the N digital integrators data inputs of which are code tires job synthesized frequency, the adder codes with N data inputs configured in the form of log 2 N summing blocks, each of which is formed on the N / 2 r adders and N / 2 memory registers r where r - number summing unit, wherein first and second inputs of the adders summing the first block are the corresponding N data inputs of the adder codes with N data inputs, each output of adders in each of the summing blocks is connected to the input of the corresponding memory register, the output of each of the memory registers with an odd number of the rth summing block is connected to the first input of the corresponding adder of the (r + 1) th summing block, the output of each of the memory registers with even the number of the rth summing block is connected to the second input of the corresponding adder of the (r + 1) th summing block, the clock inputs of all memory registers of all summing blocks are combined and are the clock input of the code adder with N information inputs, the output of which is the output of a memory register (log 2 N) -th adder block, and each of the N digital integrator comprises a series connected multiplier code, a first adder, a first memory register, the second memory register and a multiplexer, as well as block synchronization channel and P , each of which is made in the form of series-connected code corrector, adder and memory register, the output of which is connected to the corresponding information input of the multiplexer, while the inputs of the code multiplier and code corrector R channel The channels are combined and are the information input of the digital integrator, the other input of the first adder is combined with other inputs of the adders of the P channels and connected to the output of the first memory register, the clock inputs of the first and second memory registers and memory registers of the P channels are combined and connected to the first output of the synchronization unit, the second and the third outputs of which are connected respectively to the first and second control inputs of the multiplexer, the output of which is the output of a digital integrator, and the clock input of the synchronization unit and is the input of a clock signal of a digital integrator, N blocks for setting the initial phases of monoharmonics of synthesized oscillations are introduced, the first information inputs of which are code signals for setting the initial phases of monoharmonics from the range of synthesized frequencies, and the second information inputs, the clock input and output of which are connected respectively to the outputs of the corresponding N digital integrators, the output of the reference generator and to the information inputs of the corresponding N code converters.
При этом каждый из N блоков установки начальных фаз моногармоник синтезируемых колебаний содержит последовательно соединенные сумматор-вычитатель и регистр памяти, выход и тактовый вход которого являются соответственно выходом и тактовым входом блока установки начальных фаз, первыми и вторыми информационными входами которого являются соответственно первый и второй входы сумматора-вычитателя.Moreover, each of the N units for setting the initial phases of the monoharmonics of the synthesized oscillations contains a series-connected adder-subtracter and a memory register, the output and clock input of which are respectively the output and clock input of the unit for setting the initial phases, the first and second information inputs of which are the first and second inputs, respectively adder-subtractor.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый синтезатор отличается наличием новых блоков: N блоков установки начальных фаз моногармоник синтезируемых колебаний и их связями с остальными элементами схемы. Таким образом, заявляемый синтезатор соответствует критерию изобретения «новизна».Comparative analysis with the prototype shows that the inventive synthesizer is characterized by the presence of new blocks: N blocks of installation of the initial phases of the monoharmonics of the synthesized oscillations and their relationships with other elements of the circuit. Thus, the inventive synthesizer meets the criteria of the invention of "novelty."
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что сумматоры-вычитатели и регистры памяти, входящие в состав каждого из N блоков установки начальных фаз моногармоник синтезируемых колебаний, широко известны и их схемотехническая реализация не вызывает затруднений. Однако, при соединении данных блоков в соответствии с указанными связями с остальными элементами схемы в заявляемом цифровом синтезаторе частот они, в составе блоков установки начальных фаз, проявляют новые свойства, что приводит к расширению функциональных возможностей устройства путем получения многочастотного сигнала с возможностью независимого оперативного изменения начальных фаз моногармоник из диапазона рабочих частот синтезатора при сохранении диапазона синтезируемых колебаний и обеспечении независимости максимальной синтезируемой частоты синтезатора от количества частот в формируемом многочастотном сигнале. В результате этих новых технических возможностей предлагаемый цифровой синтезатор частот при его использовании в системах связи позволяет повысить скрытность передаваемой информации от противоположной стороны. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «существенные отличия».Comparison of the proposed solution with other technical solutions shows that the adders-subtracters and memory registers that are part of each of the N units of the installation of the initial phases of the monoharmonics of the synthesized oscillations are widely known and their circuit implementation does not cause difficulties. However, when these blocks are connected in accordance with the indicated connections with the rest of the circuit elements in the inventive digital frequency synthesizer, they, as part of the initial phase setting blocks, exhibit new properties, which leads to the expansion of the device’s functionality by obtaining a multi-frequency signal with the possibility of independent operational change of the initial monoharmonic phases from the operating frequency range of the synthesizer while maintaining the range of synthesized oscillations and ensuring independence of the maximum syn the synthesized frequency of the synthesizer as a function of the number of frequencies in the generated multi-frequency signal. As a result of these new technical capabilities, the proposed digital frequency synthesizer, when used in communication systems, can increase the secrecy of the transmitted information from the opposite side. This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "significant differences".
На фиг.1 представлена структурная электрическая схема цифрового синтезатора частот.Figure 1 presents the structural electrical circuit of a digital frequency synthesizer.
Цифровой синтезатор частот (фиг.1) содержит шины 1-1, 1-2,…,1-N кодов синтезируемых частот, цифровые интеграторы 2-1, 2-2,…,2-N, опорный генератор 3, преобразователи 4-1, 4-2,…,4-N кода, сумматор 5 кодов с N информационными входами, ЦАП 6,фильтр 7 нижних частот и шину 8 выходного сигнала, блоки установки начальных фаз моногармоник 9-1, 9-2,…,9-N, шины 10-1, 10-2,…,10-N кодов задания начальных фаз моногармоник синтезируемых частот. Выход опорного генератора 3 соединен с тактовыми входами ЦАП 6, сумматора 5 кодов с N информационными входами, блоков 9-1, 9-2,…,9-N установки начальных фаз и тактовыми входами N цифровых интеграторов 2-1, 2-2,…,2-N, информационные входы которых являются кодовыми шинами 1-1, 1-2,…,1-N задания синтезируемых частот, а выходы соединены с входами соответствующих блоков 9-1, 9-2,…,9-N установки начальных фаз моногармоник. Выходы последних подсоединены к входам соответствующих преобразователей 4-1, 4-2,…,4-N кода, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам сумматора 5 кодов с N информационными входами, выход которого соединен с информационным входом ЦАП 6. Выход ЦАП соединен с входом фильтра 7 нижних частот, выход которого является выходной шиной 8 цифрового синтезатора частот.The digital frequency synthesizer (figure 1) contains buses 1-1, 1-2, ..., 1-N codes of the synthesized frequencies, digital integrators 2-1, 2-2, ..., 2-N, the
Каждый из N блоков 9 установки начальных фаз моногармоник синтезируемых колебаний содержит последовательно соединенные сумматор-вычитатель 12 и регистр памяти 11, выход и тактовый вход которого являются соответственно выходом и тактовым входом блока 9 установки начальных фаз, первыми и вторыми информационными входами которого являются соответственно первый и второй входы сумматора-вычитателя 12.Each of the N blocks 9 of the installation of the initial phases of the monoharmonics of the synthesized oscillations contains a series-connected adder-subtractor 12 and a
Количество блоков установки начальных фаз 9-1, 9-2,…,9-N равно количеству цифровых интеграторов 2-1, 2-2,…,2-N и количеству блоков 4-1, 4-2,…,4-N преобразователей кода и равно наибольшему числу моногармоник в синтезируемом многочастотном сигнале.The number of installation blocks for the initial phases 9-1, 9-2, ..., 9-N is equal to the number of digital integrators 2-1, 2-2, ..., 2-N and the number of blocks 4-1, 4-2, ..., 4- N code converters and equal to the largest number of monoharmonics in the synthesized multi-frequency signal.
При этом сумматор кодов 5 с N информационными входами и каждый из N цифровых интеграторов 2 для сохранения верхней границы диапазона синтезируемых колебаний и обеспечения независимости максимальной синтезируемой частоты синтезатора от количества частот в формируемом многочастотном сигнале выполнен в соответствии со схемами прототипа [Патент РФ №2030092], приведенными на фиг.2, 3.Moreover, the adder codes 5 with N information inputs and each of the N
Сумматор 5 кодов с N информационными входами (фиг.2) выполнен в виде log2N суммирующих блоков 13, каждый из которых выполнен на N/2r сумматорах 14 и N/2r регистрах 15 памяти, где r - номер суммирующего блока. Первый и второй входы сумматоров 14 первого суммирующего блока 13-1 являются соответствующими из N информационных входов сумматора 5 кодов с N информационными входами, выход каждого из сумматоров 14 в каждом из log2N суммирующих блоков 13 подключен к входу соответствующего регистра 15 памяти. Выход каждого из регистров памяти с нечетным номером r-го суммирующего блока соединен с первым входом соответствующего сумматора 14 (r+1)-го суммирующего блока, выход каждого из регистров памяти с четным номером r-го суммирующего блока соединен с вторым входом соответствующего сумматора 14 (r+1)-го суммирующего блока. Тактовые входы всех регистров 15 памяти всех суммирующих блоков объединены и являются тактовым входом сумматора 5 кодов с N информационными входами, выходом которого является выход регистра памяти 13-log2N суммирующего блока.The adder 5 codes with N information inputs (figure 2) is made in the form of log 2 N summing blocks 13, each of which is made on N / 2 r
Каждый из N цифровых интеграторов 2 (фиг.3) содержит последовательно соединенные умножитель 19 кода, первый сумматор 16, первый регистр 17 памяти, второй регистр 18 памяти и мультиплексор 22, а также блок 23 синхронизации и Р каналов, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных корректора 20 кода, сумматора 21 и регистра 24 памяти, выход которого подключен к соответствующему информационному входу мультиплексора 22. Входы умножителя 19 кода и корректоров 20-1, 20-2,…,20-Р кода Р каналов объединены и являются информационным входом цифрового интегратора 2. Другой вход первого сумматора 16 объединен с другими входами сумматоров 21-1, 21-2,…,21-Р Р каналов и подключен к выходу первого регистра 17 памяти. Тактовые входы первого 17 и второго 18 регистров памяти и регистров 24-1, 24-2,…,24-Р памяти Р каналов объединены и подключены к первому выходу блока 23 синхронизации, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами мультиплексора 22. Выход мультиплексора является выходом цифрового интегратора 2, а тактовый вход блока 23 синхронизации - входом тактирующего сигнала цифрового интегратора.Each of the N digital integrators 2 (Fig. 3) contains a series-connected
Принцип действия цифрового синтезатора частот, как и устройства прототипа, основан на одновременном вычислении кодов выборок N колебаний заданных частот и последующем формировании суммарного многочастотного сигнала.The principle of operation of a digital frequency synthesizer, as well as a prototype device, is based on the simultaneous calculation of sample codes N oscillations of given frequencies and the subsequent formation of the total multi-frequency signal.
Синтезатор работает следующим образом.The synthesizer works as follows.
Сигнал на шине 8 выходного сигнала синтезатора U(t)вых представляет собой сумму гармонических функций, например синусоид единичной амплитуды:The signal on the bus 8 of the output signal of the synthesizer U (t) output is the sum of harmonic functions, for example, a sinusoid of unit amplitude:
где t - текущее время, соответствующее моментам nT0 (n=0, 1, 2,…);where t is the current time corresponding to the moments nT 0 (n = 0, 1, 2, ...);
Fi и φi - соответственно синтезируемая частота и начальная фаза i-й функции.F i and φ i are the synthesized frequency and the initial phase of the i-th function, respectively.
Частоты Fi произвольны, не связаны какими-либо соотношениями и задаются на шинах 1-1, 1-2,…,1-N кодов КFi синтезируемых частот F1, F2,…,FN.The frequencies F i are arbitrary, not connected by any relations and are set on the buses 1-1, 1-2, ..., 1-N of the codes K Fi of the synthesized frequencies F 1 , F 2 , ..., F N.
Начальные фазы φi, каждой i-й функции также произвольны, не связаны какими-либо соотношениями и задаются на шинах 10-1, 10-2,…,10-N кодов Kφi задания начальных фаз моногармоник синтезируемых колебаний.The initial phases φ i , of each i-th function are also arbitrary, are not connected by any relations and are set on the buses 10-1, 10-2, ..., 10-N codes Kφ i to specify the initial phases of the monoharmonics of the synthesized oscillations.
Цифровые интеграторы 2-1, 2-2,…,2-N по тактовым импульсам, поступающим от опорного генератора 3 с частотой дискретизации fo, формируют на своих выходах коды, соответствующие фазе синусоидального колебания в дискретные моменты времени.Digital integrators 2-1, 2-2, ..., 2-N on clock pulses coming from the
Код текущей фазы синтезируемой частоты Fi с выхода цифровых интеграторов 2-1, 2-2,…,2-N поступает на вторые информационные входы соответствующих блоков 9-1, 9-2,…,9-N установки начальных фаз моногармоник синтезируемых колебаний. В сумматорах-вычитателях 12-1, 12-2,…,12-N данных блоков код фазы каждой i-й функции корректируется кодом Kφi, поступающим на первые информационные входы сумматоров-вычитателей 12-1, 12-2,…,12-N с шин 10-1, 10-2,…,10-N задания начальных фаз моногармоник синтезируемого колебания, на соответствующую величину сдвига фазы φi. В результате этого на выходах сумматоров-вычитателей 12-1, 12-2,…,12-N формируется код текущей фазы синтезируемой моногармоники с учетом добавки φi, которая может меняться в каждом канале устройства от 0 до 360°. Таким образом, изменяя φi путем изменения кода Kφi, можно менять фазы моногармоник в синтезируемом многочастотном сигнале.The code of the current phase of the synthesized frequency F i from the output of digital integrators 2-1, 2-2, ..., 2-N is fed to the second information inputs of the corresponding blocks 9-1, 9-2, ..., 9-N of the installation of the initial phases of monoharmonics of the synthesized oscillations . In adders-subtractors 12-1, 12-2, ..., 12-N of these blocks, the phase code of each i-th function is corrected by the code Kφ i received at the first information inputs of adders-subtractors 12-1, 12-2, ..., 12 -N from tires 10-1, 10-2, ..., 10-N of setting the initial phases of the monoharmonics of the synthesized vibration, by the corresponding phase shift φ i . As a result of this, the code of the current phase of the synthesized monoharmonic is formed at the outputs of the adders-subtractors 12-1, 12-2, ..., 12-N, taking into account the addition φ i , which can vary from 0 to 360 ° in each channel of the device. Thus, by changing φ i by changing the code Kφ i , it is possible to change the phases of monoharmonics in the synthesized multi-frequency signal.
Код текущей фазы с выхода сумматоров-вычитателей 12-1, 1 2-2,…,1 2-N, равный:The code of the current phase from the output of the adders-subtractors 12-1, 1 2-2, ..., 1 2-N, equal to:
гдеWhere
Ki - код синтезируемой частоты;K i is the synthesized frequency code;
R - параметр (емкость) цифрового интегратора;R is the parameter (capacity) of the digital integrator;
через буферные регистры 11-1, 1-2,…,11-N памяти, тактируемые частотой f0 ОГ, поступает на соответствующие входы преобразователей 4-1, 4-2,…,4-N кода фазы.through the buffer registers 11-1, 1-2, ..., 11-N memory, clocked by a frequency f 0 OG, it goes to the corresponding inputs of the converters 4-1, 4-2, ..., 4-N phase code.
Введение дополнительных регистров 11-1, 11-2,…,11-N позволяет снизить требования к быстродействию устройства за счет известного приема «конвеерного» построения цифровых схем.The introduction of additional registers 11-1, 11-2, ..., 11-N allows you to reduce the performance requirements of the device due to the well-known method of "pipeline" construction of digital circuits.
Преобразователи 4-1, 4-2,…,4-N кода представляют собой фазосинусные преобразователи и осуществляют переход от отсчетов коды фазы к отсчетам кодов амплитуд моногармоник генерируемых колебаний.Converters 4-1, 4-2, ..., 4-N codes are phase-sinus converters and carry out the transition from samples of phase codes to samples of amplitude codes of monoharmonics of generated oscillations.
Сумматор 5 кодов в каждый тактовый момент времени nT0 вычисляет сумму кодов выборок N синусоид и формирует на выходе коды К(nT0), соответствующие выборкам суммарного сигнала в данные моменты времени.An adder of 5 codes at each clock time point nT 0 calculates the sum of the codes of the samples N sinusoids and generates at the output codes K (nT 0 ) corresponding to the samples of the total signal at these times.
Сигнал на выходе ЦАП 6 представляет собой ступенчато постоянную аппроксимацию функции U(t)вых с периодом дискретизации Т0.The signal at the output of the DAC 6 is a stepwise constant approximation of the function U (t) output with a sampling period T 0 .
Фильтр 7 нижних частот отделяет побочные компоненты спектра, связанные с дискретизацией.A low-pass filter 7 separates the side components of the spectrum associated with sampling.
В предложенном синтезаторе, принцип действия которого, как и прототипа, основан на одновременном формировании кодов выборок всех N колебаний заданных частот и последующем формировании суммарного многочастотного сигнала, тактовая частота (частота дискретизации) не зависит от количества частот в формируемом сигнале и определяется выражениемIn the proposed synthesizer, the principle of which, like the prototype, is based on the simultaneous formation of sample codes of all N oscillations of the given frequencies and the subsequent formation of the total multi-frequency signal, the clock frequency (sampling frequency) does not depend on the number of frequencies in the generated signal and is determined by the expression
где tmax - наибольшее время срабатывания одного из функциональных узлов синтезатора.where t max is the longest response time of one of the functional units of the synthesizer.
В результате этого максимальная синтезируемая частота предлагаемого синтезатора, во-первых, равна максимальной синтезируемой частоте прототипа и, во-вторых, не зависит от количества частот в многочастотном сигнале.As a result of this, the maximum synthesized frequency of the proposed synthesizer, firstly, is equal to the maximum synthesized frequency of the prototype and, secondly, does not depend on the number of frequencies in the multi-frequency signal.
При этом преимущество предложенного цифрового синтезатора частот по сравнению с прототипом состоит в следующем.The advantage of the proposed digital frequency synthesizer compared with the prototype is as follows.
В прототипе отсутствует возможность изменения начальных фаз моногармоник из диапазона рабочих частот синтезатора, что ограничивает его применение в перспективных системах радиосвязи с повышенной помехоустойчивостью.The prototype lacks the ability to change the initial phases of monoharmonics from the operating frequency range of the synthesizer, which limits its use in promising radio communication systems with increased noise immunity.
В предложенном цифровом синтезаторе частот, во-первых, как и в прототипе, обеспечивается независимая друг от друга установка количества моногармоник и величин их частот посредством изменения управляющих кодов КFi установки частоты и, во-вторых, за счет введения дополнительных N блоков установки начальных фаз моногармоник синтезируемого колебания и соединении их в соответствии с указанными связями с остальными элементами схемы обеспечивается независимая регулировка в пределах от 0 до 360° начальных фаз моногармоник посредством изменения кодов Kφi установки фазы. Это существенно расширяет функциональные возможности устройства и повышает при его использовании в системах радиосвязи помехозащищенность последних. Достигается это тем, что формируемый предлагаемым цифровым синтезатором сложный многочастотный сигнал, в котором в процессе передачи информации можно менять как количество частот и их номиналы, так и начальные фазы каждой из частот, практически не поддается расшифровке [Н.П.Суворов. О развитии теории сигналов. - Радиотехника, 1985, вып.72, с.47-53].In the proposed digital frequency synthesizer, firstly, as in the prototype, independent setting of the number of monoharmonics and their frequency values is ensured by changing the control codes K Fi of the frequency setting and, secondly, by introducing additional N units for setting the initial phases monoharmonics of the synthesized oscillations and their connection in accordance with the indicated relationships with the remaining elements of the circuit provides independent adjustment in the range from 0 to 360 ° of the initial phases of the monoharmonics by changing codes Kφ i installation phase. This significantly expands the functionality of the device and increases the noise immunity of the latter when used in radio communication systems. This is achieved by the fact that the complex multi-frequency signal generated by the proposed digital synthesizer, in which both the number of frequencies and their denominations, and the initial phases of each frequency can be changed during the transmission of information, is practically impossible to decipher [N.P. Suvorov. On the development of signal theory. - Radio engineering, 1985, issue 72, p. 47-53].
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007137289/09A RU2344541C1 (en) | 2007-10-08 | 2007-10-08 | Digital synthesiser of frequencies |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007137289/09A RU2344541C1 (en) | 2007-10-08 | 2007-10-08 | Digital synthesiser of frequencies |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2344541C1 true RU2344541C1 (en) | 2009-01-20 |
Family
ID=40376161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007137289/09A RU2344541C1 (en) | 2007-10-08 | 2007-10-08 | Digital synthesiser of frequencies |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2344541C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2540796C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" | Digital synthesiser of double-level signals |
| RU2670389C1 (en) * | 2018-03-26 | 2018-10-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Digital integrator |
| RU2710990C1 (en) * | 2019-09-23 | 2020-01-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Digital integrator |
-
2007
- 2007-10-08 RU RU2007137289/09A patent/RU2344541C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2540796C1 (en) * | 2013-11-07 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" | Digital synthesiser of double-level signals |
| RU2670389C1 (en) * | 2018-03-26 | 2018-10-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Digital integrator |
| RU2710990C1 (en) * | 2019-09-23 | 2020-01-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Digital integrator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100865662B1 (en) | Noise-shaped digital frequency synthesis | |
| US9432043B2 (en) | Sample rate converter, an analog to digital converter including a sample rate converter and a method of converting a data stream from one data rate to another data rate | |
| JP2776515B2 (en) | Digital frequency synthesizer | |
| MY126186A (en) | Digital frequency multiplier | |
| RU2344541C1 (en) | Digital synthesiser of frequencies | |
| US7151399B2 (en) | System and method for generating multiple clock signals | |
| KR20170086580A (en) | Apparatus and method for efficient waveform portability between different platforms | |
| KR100973725B1 (en) | Device for generating clock using dds | |
| CN113890548B (en) | Device for signal up-conversion and field programmable gate array | |
| RU2628216C1 (en) | Direct digital synthesizer with frequency modulation | |
| CN106716292B (en) | The generation of high-speed sine curve sequence | |
| RU2566962C1 (en) | Digital computational synthesiser of frequency-modulated signals | |
| CN115001491B (en) | Synchronous sampling method and device for multiple ADC sampling clock arrays | |
| RU2030092C1 (en) | Digital frequency synthesizer | |
| CN107800429B (en) | Signal generator with external trigger synchronization function and signal generation method | |
| WO2006068196A1 (en) | Convolutional calculation circuit | |
| RU2423782C1 (en) | Digital synthesiser of multiphase signals | |
| RU2452085C1 (en) | Digital computing synthesizer for multifrequency telegraphy | |
| RU2718461C1 (en) | Digital computing synthesizer of frequency-modulated signals | |
| RU2701050C1 (en) | Digital synthesizer of phase-shift keyed signals | |
| RU2149503C1 (en) | Digital frequency synthesizer | |
| RU177630U1 (en) | The device for the formation of a multi-frequency quasi-noise signal | |
| RU135468U1 (en) | FAST FREQUENCY SYNTHESIS | |
| RU127557U1 (en) | SOLID SOLID FORMING DEVICE WITH DIRECT DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS | |
| 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: 20101009 |