SU1282322A2 - Цифровой синтезатор частот - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и  вл етс  дополнительным к изобретению по основному а.с № 799100.Цель изобретени  - улучшение подавлени  в диапазоне частот помех, кратных шагу сетки. Цифровой синтезатор частот (ЦСЧ) содержит (;ин- хронизируемые генератор 1, делитель частоты с дробным переменным коэф. делени  (ДЧДПКД) 2, импульсно-фазо- вый детектор (ИФД) 7, сумматор 8, фильтр 9 нижних частот, блок 10 пам ти , ЦАП 11, делитель 12 частоты,преобразователь 13 частоты в напр жение. ДЧДПКД 2 содержит блок 3 управлени , программирующий блок 4, состо щий из элемента И 14, управл емого счетчика 15, счетчика 16 дробных остатков и триггера 17, блок 5 исключени  импульсов и счетчик 6. Частота на выходе ЦСЧ равна F; бЫХ N (Р„ опорна  частота на входе ИФД 7, N - дробный коэф. делени  2) . ЦСЧ. i СО с 1чЭ 00 ю &0 ю чЭ м

Description

обеспечивает получение на вькоде ЦАП 11 ступенчатого напр жени , закон изменени  которого строго повтор ет закон изменени  напр жени  помехи дробности с выхода ИФД 7 во всем диапазоне частот ЦСЧ. Использование этого напр жени  в сумматоре

8 с противоположным знаком полностью компенсирует помеху дробности и нестабильность крутизны ИФД 7.Введены делитель 12 частоты и преобразователь 13 частоты в напр жение,2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1

Изобретение относитс  к радиотехнике , может быть использовано в системах радиосв зи и измерительной аппаратуре и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт.св. № 799100.

Целью изобретени   вл етс  улучшение подавлени  в- диапазоне частот помех, кратных шагу сетки.

На фиг. 1 представлена структурна  злектрическа  схема цифрового синтезатора частот; на фиг. 2 - структурна  электрическа  схема им- пульсно-фазового детектора; на .фиг. 3 - структурна  злектрическа  схема преобразовател  частоты в напр жение .

Цифровой синтезатор частот содержит синхронизируемые генератор 1, делитель 2 частоты с дробным переменным коэффициентом делени  (ДЕЩКД) состо щий из блока 3 управлени ,программирующего блока 4, блока 5 исключени  импульсов и счетчика 6, импуль сно-фазовый детектор 7, сумматор 8, фильтр 9 нижних частот, блок 10 пам ти , цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11, делитель 12 частоты, преобразователь 13 частоты в напр жение . При этом программирующий блок 4 содержит элемент И 14, управл емьш счетчик 15, счетчик 16 дробных остатков , триггер 17. Импульсно-фазовый детектор 7 состоит из формировател  18 импульсов запуска, генератора 19 пилообразного напр жени  (ГПН), блока 20 выборки-запоминани , формировател  21 импульсов выборки. Преобразователь 13 состоит из формировател  22 импульса выборки, формировател  23 импульсов запуска, (ГПН) 24, блока 25 выборки-запоминани .

Цифровой синтезатор частот работает следующим образом.

7

Частота на выходе цифрового синтезатора частот равна F д,,) FQ,- N,

где

Oh

- опорна  частота на входе импульсно-фазового детектора 7, N fj + d /b - коэффициент де ле- ни  ДЦПКД 2, N - целочисленный коэффициент делени  ДДПКД 2, а/Ь - дробна  часть коэффициента делени  ДЦПКД 2.

В режиме синхронизма частота срав5

нени  на входе импульсно-фазового

F

детектора 7 равна F F г--. ,

ср Oh NJ, + a/b

и период частоты сравнени  равен

0

N.

/Ь

вых

На выходе ДЦПКД 2 период ча сто- ты сравнени  имеет два значени ,вытекающие из принципа действи  из- 0 вестного делител 

Но

F

СР1fr

еыу

отличающиес  от периода 25 нени  на величину

d

Р.ых -Ь

Т. , т,,,

30 F b (N + /b)

лТ Т - Т - оро ср р 6ЫХ

(й/Ь - 1)

35

40

b -О

Fon Ь (N )

Так как величины F и b - постооп

ЯННЫ, ТО ошибки в сравнении величин TCP и Т , Т пропорциональны коэффициентам

b -а

(N + а/ь) (N + d/b)Скачок напр жени  так называемой помехи дробности, возникающий за один период частоты сравнени  из-за неравенства и . , на выходе импульсно-фазового детектора равен д и,

и дт

UHI on Ч

имди ,

рд

симальное

Oh

- мак7 равен д U. Цф, - л , F,

срг оп Де Ф,

напр жение на выходе пульсно-фазового детектора 7. Отсюда видно, что напр жение помехи дробности зависит от величины

д, , т.е. от коэффициента делени  ДЦПКД 2 и F

от стабильности ве - - крутизны импульс

личины UCP но-фазового детектора 7.

Дл  примера положим N 100,3, т.е. NO 100, с1 3, b 10. Установку нужного коэффициента делени  обеспечивает блок 3 управлени .Коэффициент делени  счетчика 6 устанавливаетс  равным 100, управл емого счетчика 15 - равным 3. Коэффициент делени  счетчика 16 дробных остатков беретс  равным b 10. Предположим, что система фазовой автоподстройки частоты находитс  в синхронизме и в счетчике 16 дробных остатков записано число, равное 0. В этом случае импульсы с выхода синхронизируемого генератора 1 будут поступать через блок 5 исключени  импульсов на сигнальньй вход счетчика 6 и одновременно на управл емый счетчик 15 и счетчик 16 дробных остатков через элемент И 14.

После поступлени  трех импульсов на управл емый счетчик 15 сигнал с его выхода установит триггер 17 в нулевое состо ние и тем самьм запретит прохождение импульсов через элемент И 14 на счетчик 16 дробных остатков и управл емый счетчик 15. В результате в счетчике 16 дробных остатков будет записано число З.Пос . ле поступлени  100 импульсов на вход счетчика 6, на выходе ДЦПКД 2 по витс  импульс, который поступит на импульсно-фазовый детектор 7, перепишет число 3 из счетчика 16 дробных остатков в блок 10 пам ти. В свзи с тем, что требуетс  коэффициент делени  100, 3 и первый цикл делени произведен с коэффициентом 100, то |На выходе импульсно-фазового детек- тора 7 образуетс  скачок напр жени  пропорциональный дробному остатку, т.е. числу А 3. Этот скачок напр 

15

20

25

30

35

40

50

жени  накладываетс  на выходное напр жение импульсно-фазового детектора 7 и существует в течение всего второго цикла делени . Блок 10 пам ти предназначен дл  хранени  в течение последующего цикла делени  числа зафиксированного в счетчике 16 дробных остатков за предыдущий цикл делени  .

Блок 10 пам ти непосредственно управл ет работой ЦАП 11. На выходе ЦАП 11 образуетс  напр жение, которое в аналоговой форме соответствует числу К, хранимому в блоке 10 пам ти. Это Напр жение вводитс  в сумматор 8 дл  компенсации скачков напр жени , возникающих на выходе импульсно-фазового детектора 7 из-за дробного делени  в кольце фазовой автопод- стройки частоты.

Таким образом, на выходе ЦАП 11 в течение всего второго цикла делени  будет напр жение, пропорциональное также дробному остатку, т.е. числу а 3. Поступление выходного импульса ДЦПКД 2 в программирующий блок 4 обеспечит переключение триггера 17 и открывание элемента И 14. Во втором цикле делени  в управл - - емый счетчик 15 и счетчик 16 дробных остатков поступит еще 3 импульса . В счетчике 16 дробных остатков будет записано число 2а 6 и т.д. В четвертом цикле делени  на вход счетчика 16 дробных остатков поступ т очередные 3 импульса. В результате образуетс  импульс переполнени  счетчика 16 дробных импульсов, который воздействует на блок 5 исключени  импульсов, обеспечива  выполнение этого цикла с коэффициентом делени , равным 101. При этом в счетчике 16 дробных остатков запищетс  дробный остаток Ь 4 х X 3 - 10 2. Так как в четвертом цикле делени  произойдет коррекци  фазы, то на выходе импульсно-фазового детектора 7 скачок напр жени  тоже станет пропорциональным дробному остатку, т.е. I и т.д. В результате на выходе ЦАП 11 получаетс  ступенчатое напр жение, пропорциональное числу q , 2а, За, 4а - Ъ и т.д. Чтобы напр жение на выходе ЦАП 11 было пропорционально напр жению скачков с выхода импульсно-фазового детектора 7 во всем диапазоне частот, его нужно умножить на

-. величину, пропорциональную-гу1

+ «/b

Умножение на данную величину производитс  в ЦДЛ 11. Он представл ет собой цифроаналоговый преобразователь с дополнительным входом по опорному напр жению. Опорное напр жение формируетс  преобразователем 13.

На вход преобразовател  13 через делитель 12 частоты поступает частота синхронизируемого генератора 1, котора  в режиме синхронизма равна F F (N + ) . Соответствен ВЫХ ОГ1 о ,

НО период частоты

1

вых F, (N, + q /b) тн 24 формирует пилу с максимальньш периодом

Р . ,

п.макс

N.

де N

коэффициент делени , соответствующий низшей частоте F- диапазона часто- 25

о Ь| X J /

ты цифрового синтезатора частот;

коэффициент делени  делител  12 частоты.

. 35

Импульсы запуска пилы формируют  по заднему фронту импульсов выбори в формирователе 23 импульсов зауска . Во врем  импульса запуска форируетс  задний фронт пилообразного напр жени , таким образом период пиообразного напр жени  будет равен

величине ---.-гт- . Р1мпульсы выборOh

ки формируютс  по приходу импульсов с делител м 12 частоты и их период

Р

также равен величине

F . N

Он

Импульсы выборки предшествуют импульсам запуска пилы и по времени приход тс  на участок пилообразного напр жени  с максимальной амплитудой. Импульсы выборки и пилообразное напр жение подаютс  на блок 25 выборки- запоминани  и на его выходе формируетс  напр жение, пропорциональное периоду пилообразного напр жени , а значит, выходное напр жение преобразовател  13 пропорционально вер личине Т :;;- -тг и равно

F

СП

N

и

MdKC

где и„с„( максимальна   мплитуда пилообразного напр жени .

Выходное напр жение ЦАП 11 равно

и

и

К q,

где и

опорное напр жение,подаваемое на ЦАП 11, в данном случае U U :

on пр

код, управл емый выходным напр жением ЦАП 11; коэффициент, завис щий от построени  ЦАП 11 (q 1).

Значит

и

К -q

Г

К q,

5

0

0

Это напр жение с соответствующим коэффициентом вводитс  в сумматор 8 дл  компенсации скачков напр жени , возникающих на выходе импульсно-фазо- вого детектора 7 из-за дробного делени  в кольце фазовой автоподстройки частоты. Как видно из формулы, это напр жение пр мо пропорционально коду дробных остатков, поступающему в счетчик 16 дробных остатков и об- . ратно пропорционально коэффициенту 5 делени  ДЦПКД 2, что отражает изменение напр жени  скачков с выхода . импульсно-фазового детектора 7 в диапазоне частот цифрового синтезатора частот.

Импульсно-фазовый детектор 7 выполнен по схеме выборка-запоминание с линейной пилообразной амплитудно- фазовой характеристикой. Опорные импульсы запускают ГПН 19.

Как видно из построени  преобразовател  13, все узлы, вход щие в него, аналогичны узлам, вход щим в импульсно-фазовый детектор 7, и принципы работы этих устройств одинаковы. Следовательно, зависимость выходных напр жений импульсно-фазового детектора 7 и преобразовател  13 от вли ни  дестабилизирующих факторов должна быть идентична, особенно сильно э та идентичность про вл етс  при изготовлении этих устройств в виде гибридной микросборки частотного применени  на одной подложке. Это озна5

0

5

что уходы напр жений помехи

чает,

дробности вследствие нестабильности крутизны импульсно-фазового детектора 2 .компенсируютс  такими же уходами напр жени  компенсации помехи дробности вследствие такой же нестабильности опорного напр жени , подаваемого на ЦАП 1 1 с преобразовате.- л  13 частоты. Коэффициент делени  делител  12 .частоты выбираетс  таким , чтобы вьтолн лось приблизительное равенство

выхср

F

вых.ср.

- средн   частота диапазона цифрового синтезатора частот.

По сравнению с известным предлагаемый цифровой синтезатор частот обеспечивает получение на выходе циф- роаналогового преобразовател  ступенчатого напр жени , закон измене- ни  которого- строго повтор ет закон изменени  напр жени  помехи дробности с выхода импульсно-фазового детектора во всем диапазоне частот цифрового синтезатора частот,Позтому введение такого напр жени  в сумматор с противоположным знаком полностью компенсирует помеху дробности

40

во всем диапазоне выходных частот циф-35 последовательно соединенные формиро- рового синтезатора частот.Напр жение компенсации помехи дробности также учитывает нестабильндсть напр жени  помехи дробности вследствие нестабильности крутизны импульсно-фазового детектора из-за воздействи  дестабилизирующих факторов . Тем самым улучшаетс .подавление в выходном сигнале помех, кратных шагу сетки частот в диапазоне . частот синтезатора и при воздействии дестабилизирующих факторов (тем45

ватель импульсов запуска, генератор пилообразного напр жени  и блок выборки-запоминани , а также формирователь импульсов выборки, выход которого соединен с вторым входом блока выборки-запоминани , при этом вход формировател  импульсов запуска , вход формировател  импульсов выборки и выход блока выборки-запоми- ни   вл ютс  соответственно первым и вторым входами и выходом импульсно-фазового детектора.

5

0

5

0

5

0

пературы, нестабильности источников питани  и др.).

Claims (3)

1.Цифровой синтезатор частот по авт. св. № 799100, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  подавлени  в диапазоне частот помех, кратньк шагу сетки, межДу выходом синхронизируемого генератора и входом опорного напр жени  цифро- аналогового преобразовател  введены последовательно соединенные делитель-частоты и преобразователь частоты в напр жение.

2.Синтезатор по п. 1, о т л и- . чающийс  тем, что преобразователь частоты в напр жение содержит последовательно соединенные формирователь импульсов выборки, формирователь импульсов запуска, генератор пилообразного напр жени  и блок выборки-запоминани  второй вход которого также соединен с выходом формировател  импульсов выборки, при этом вход формировател  импульсов выборки и выход блока выборки-запоминани   вл ютс  соответственно вход1М и выходом преобразовател  частоты

в напр жение.

3.Синтезатор по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что им- пульсно-фазовый детектор содержит

последовательно соединенные формиро-

ватель импульсов запуска, генератор пилообразного напр жени  и блок выборки-запоминани , а также формирователь импульсов выборки, выход которого соединен с вторым входом блока выборки-запоминани , при этом вход формировател  импульсов запуска , вход формировател  импульсов выборки и выход блока выборки-запоми- ни   вл ютс  соответственно первым и вторым входами и выходом импульсно-фазового детектора.

J

0i/e.J

Фиг.2