SU1681375A1 - Digital frequency synthesizer - Google Patents

Digital frequency synthesizer Download PDF

Info

Publication number
SU1681375A1
SU1681375A1 SU894739000A SU4739000A SU1681375A1 SU 1681375 A1 SU1681375 A1 SU 1681375A1 SU 894739000 A SU894739000 A SU 894739000A SU 4739000 A SU4739000 A SU 4739000A SU 1681375 A1 SU1681375 A1 SU 1681375A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
code
accumulating adder
input
multiplexer
synchronization unit
Prior art date
Application number
SU894739000A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Васильевич Шумаев
Original Assignee
Марийский политехнический институт им.А.М.Горького
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 Марийский политехнический институт им.А.М.Горького filed Critical Марийский политехнический институт им.А.М.Горького
Priority to SU894739000A priority Critical patent/SU1681375A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1681375A1 publication Critical patent/SU1681375A1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике. Цель изобретени  - увеличение числа одновременно формируемых сигналов при упрощении устройства. Цифровой интегратор частот содержит опорный генератор 1, блок 2 синхронизации, преобразователь 3 кодов, блок 4 оперативной пам ти, мультиплексор 5, первый накапливающий сумматор б, второй накапливающий сумматор 7, цифроана- логовый преобразователь 8 и фильтр 9 нижних частот. Синтезируемый выходной сигнал представл ет собой сумму гармонических функций. Коды синтезируемых частот поступают на входы мультиплексора 5, который поочередно подключает их к входу второго накапливающего сумматора 7, который совместно с блоком 4 форомирует коды, соответствующие текущей фазе синусоид. Данный код поступает на вход преобразовател  3, преобразующего его в код. соответствующий уровню синусоиды. Цифровой синтезатор частот способен формировать многочастотный сигнал с большим количеством спектральных составл ющих без увеличени  аппаратурных затрат. 3 ил. СО СThe invention relates to radio engineering. The purpose of the invention is to increase the number of simultaneously generated signals while simplifying the device. The digital frequency integrator contains a reference generator 1, a synchronization unit 2, a 3 code converter, a RAM block 4, a multiplexer 5, a first accumulating adder b, a second accumulating adder 7, a digital-to-analog converter 8 and a low-pass filter 9. The synthesized output signal is the sum of the harmonic functions. Codes of synthesized frequencies are fed to the inputs of multiplexer 5, which in turn connects them to the input of the second accumulating adder 7, which, together with block 4, generates codes corresponding to the current phase of the sinusoids. This code is fed to the input of the converter 3, which converts it into a code. corresponding to the level of the sinusoid. A digital frequency synthesizer is capable of generating a multi-frequency signal with a large number of spectral components without an increase in hardware costs. 3 il. WITH S

Description

оabout

0000

U) XIU) XI

слcl

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в приемопередающих устройствах, в системах коротковолновой радиолокации.The invention relates to radio engineering and can be used in transceiver devices in shortwave radar systems.

Целью изобретени   вл етс  увеличение числа одновременно формируемых сигналов при упрощении устройства.The aim of the invention is to increase the number of simultaneously generated signals while simplifying the device.

На фиг. 1 представлена электрическа  структурна  схема цифрового синтезатора частот; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы; на фиг. 3 - пример выполнени  блока синхронизации.FIG. 1 is an electrical block diagram of a digital frequency synthesizer; in fig. 2 - time diagrams of his work; in fig. 3 shows an example of a synchronization unit.

Цифровой синтезатор частот содержит опорный генератор 1, блок 2 синхронизации , преобразователь 3 кодов, блок 4 оперативной пам ти (БОП), мультиплексор 5, первый накапливающий сумматор 6, второй накапливающий сумматор 7, цифроаналого- вый преобразователь (ЦАП) 8, фильтр 9 нижних частот.The digital frequency synthesizer contains a reference oscillator 1, a synchronization unit 2, a 3 code converter, a working memory unit (BOP) 4, a multiplexer 5, a first accumulating adder 6, a second accumulating adder 7, a digital analogue converter (DAC) 8, a lower filter 9 frequencies.

На фиг, 2а представлен период опорного генератора 1; на фиг, 26 - деление периода опорного генератора 1 на на фиг, 2в - деление периода дискретизации на N+1 временной интервал; на фиг, 2г - сигнал на входе Запись-считывание БОП 4; на фиг. 2д, е, ж - параллельный код, поступающий на адресные входы БОП 4 и мультиплексора 5; на фиго. 2з - (N+1)-e импульсы опорной последовательности, поступающие на тактируемый вход ЦАП 8; на фиг. 2и - импульсы опорной последовательности, поступающие на вход установки нул  первого накапливающего сумматора 6; на фиг 2к - напр жение на выходе ЦАП 8.FIG. 2a shows the period of the reference generator 1; FIG. 26 shows the division of the period of the reference oscillator 1 in FIG. 2c — division of the sampling period by the N + 1 time interval; Fig 2d - signal at the input Write-read BOP 4; in fig. 2e, f, f - a parallel code that arrives at the address inputs of the BOP 4 and multiplexer 5; on figo. 2h - (N + 1) -e pulses of the reference sequence, arriving at the clocked input of the DAC 8; in fig. 2i - pulses of the reference sequence, arriving at the input of the zero setting of the first accumulating adder 6; Fig 2k is the voltage at the output of the D / A converter 8.

Цифровой синтезатор частот работает следующим образом.Digital frequency synthesizer works as follows.

Сигнал на выходе цифрового синтезатора частот U(t)Bbix должен представл ть собой сумму гармонических функций, например синусоид, единичной амплитудыThe signal at the output of the digital frequency synthesizer U (t) Bbix should be the sum of harmonic functions, for example, sinusoids, of unit amplitude

U ( t )вых 2 U ( )l 5) Sln ( 2 П Fi + ) (1)U (t) output 2 U () l 5) Sln (2 P Fi +) (1)

J -1 J 1J -1 J 1

где j 1, ..., N - номер функции;where j 1, ..., N is the function number;

Fj, (f - соответственно частота и начальна  фаза j-й функции,Fj, (f is the frequency and the initial phase of the jth function, respectively,

Частоты F произвольны, не св заны какими-либо соотношени ми и задаютс  наThe frequencies F are arbitrary, not related by any relations, and are set to

кодовых входах 1, 2 Ы синтезируемыхcode inputs 1, 2 synthesized

частот FiFN.FiFN frequencies.

Пор док формировани  сигнала (1) в произвольном j-м шаге работы цифрового синтезатора частот следующий.The order of signal formation (1) in an arbitrary jth step of operation of the digital frequency synthesizer is as follows.

Мультиплексор 5 переключаетс  системой сигналов (фиг. 2 д, е, ж), поступающих с блока 2 синхронизации, и поочередно подключает коды 1,2N синтезируемых частот к входу второго накапливающего сумматора 7, и совместное БОП 4, включенным информационными входами между сумматором и регистром, представл ет собой N-канэльный накапливающий сумматор.По- следний замен ет N многоразр дныхMultiplexer 5 is switched by a system of signals (Fig. 2 d, e, g) coming from synchronization unit 2, and alternately connects 1,2N codes of synthesized frequencies to the input of the second accumulating adder 7, and a joint BOP 4 connected by information inputs between the adder and register , is an N-channel accumulator adder. The latter replaces the N multi-digit

накапливающих сумматоров (интегратор) и совместно с мультиплексором 5 выполн ет их функции, что существенно упрощает синтезатор , Количество адресных входов БОП 4 определ етс  количеством одновременноaccumulating adders (integrator) and together with multiplexer 5 performs their functions, which greatly simplifies the synthesizer. The number of address inputs of BOP 4 is determined by the number of simultaneously

формируемых сигналов (N) и при современной элементной базе БОП 4 может быть большим (до 2 j. Второй накапливающий сумматор 7 тактируетс  импульсами блока 2 синхронизации (фиг. 2в) и совместно с БОПgenerated signals (N) and with modern elemental base BOP 4 may be large (up to 2 j. The second accumulating adder 7 is clocked by the pulses of the synchronization unit 2 (Fig. 2c) and together with the BOP

4 формирует коды, соответствующие текущей фазе синусоид согласно (1),4 generates codes corresponding to the current phase of the sinusoids according to (1),

р (t ) 2 л FJ t + pip (t) 2 l FJ t + pi

(2)(2)

С поступлением первого параллельногоWith the arrival of the first parallel

кода с блока 2 синхронизации на адресные входы мультиплексора 5 и БОП 4 происходит подключение кода 1 первой частоты к информационному входу второго накапливающего сумматора 7, одновременно выбираетс  перва  зона пам ти БОП 4. Первую половину первого периода тактовой последовательности импульсов БОП 4 находитс  в режиме считывани .the code from the synchronization unit 2 to the address inputs of multiplexer 5 and the BOP 4, the code 1 of the first frequency is connected to the information input of the second accumulating adder 7, and the first memory zone of the BOP 4 is selected at the same time.

Значение кода первой зоны пам ти поступает на регистр второго накапливающего сумматора 7 и записываетс  импульсом S3 с блока 2 синхронизации (фиг. 2в).The code value of the first memory zone is fed to the register of the second accumulating adder 7 and is recorded by the pulse S3 from the synchronization unit 2 (Fig. 2c).

Сумматор в составе второго накапливающего сумматора 7 производит сложение кода первой частоты с существующим кодом первой зоны пам ти БОП 4. Во второй половине первого тактового интервала (фиг. 2г) происходит запись результата вычислени The adder in the composition of the second accumulating adder 7 adds the code of the first frequency with the existing code of the first memory zone BOP 4. In the second half of the first clock interval (Fig. 2d), the result of the calculation is recorded

(первого накопленного значени )в первую зону пам ти БОП 4. С поступлением второго параллельного кода с блока 2 синхронизации (S1) по нарастающему фронту тактового импульса (фиг. 2а) на адресные(first accumulated value) to the first memory area BOP4. With the arrival of the second parallel code from synchronization unit 2 (S1) on the rising edge of the clock pulse (Fig. 2a) to the address

входы мультиплексора 5 и БОП 4 происходит подключение кода второй частоты к информационному входу второго накапливающего сумматора 7 и одновременно выбираетс  втора  зона пам ти БОПthe multiplexer 5 and BOP 4 inputs connect the second frequency code to the information input of the second accumulating adder 7 and simultaneously select the second BOP memory area

4. Первую половину второго периода тактовой последовательности импульсов БОП 4 находитс  в режиме считывани . Значение кода второй зоны пам ти поступает на регистр второго накапливающего сумматора 74. The first half of the second period of the clock sequence of pulses BOP 4 is in read mode. The code value of the second memory zone is fed to the register of the second accumulating adder 7

и записываетс  импульсом S3 (фиг 2в) с блока 2 синхронизации.and is recorded by the pulse S3 (Fig. 2c) from the synchronization unit 2.

Сумматор второго накапливающего сумматора 7 производит сложение кода второй частоты с существующим кодом второйThe adder of the second accumulating adder 7 produces the addition of the code of the second frequency with the existing code of the second

зоны пам ти БОП 4. Во второй половине второго тактового интервала (фиг, 2г) происходит запись результата вычислени  {нового накопленного значени ) во вторую зону пам ти БОП 4 и т.д. BOP 4 memory zones. In the second half of the second clock interval (Fig. 2d), the result of calculating the {new accumulated value) is written to the second BOP 4 memory area, etc.

Таким образом, происходит вычисление текущей фазы всех N синтезируемых частот.Thus, the current phase of all N synthesized frequencies is calculated.

Коды текущей фазы заданных частот поступают на вход преобразовател  3, кото- рый преобразует код, соответствующий фазе fi (t ) , в код, соответствующий уровню синусоиды sln((t))The codes of the current phase of the specified frequencies are fed to the input of the converter 3, which converts the code corresponding to the phase fi (t) to the code corresponding to the level of the sinusoid sln ((t))

Результат преобразовани  с учетом знака заноситс  импульсом S3 (фиг. 2в) с блока 2 синхронизации в первый накапливающий сумматор 6. После опроса мультиплексором 5 поочередно всех 1, 2 NThe result of the conversion, taking into account the sign, is entered by the pulse S3 (Fig. 2c) from the synchronization unit 2 to the first accumulating adder 6. After being polled by the multiplexer 5, alternately all 1, 2 N

кодов синтезируемых частот и занесени  соответствующих N кодов синусоиды в пер- вый накапливающий сумматор 6 в нем оказываетс  код выборки функции и(г)вых согласно (1) до момента t jTg, гдеТд (N+1)x Т, д 0, 1, 2, ... (Т - период последовательности тактовых импульсов).codes of synthesized frequencies and entering the corresponding N sinusoid codes into the first accumulating adder 6, it contains the sample code of the function and (d) output according to (1) until t jTg, whereTd (N + 1) x T, d 0, 1, 2, ... (T is the period of a sequence of clock pulses).

Далее этот код пересылаетс  в ЦАП 8 (S4), после чего первый накапливающий сумматор 6 сбрасываетс  в нулевое состо ние (N+1)-M импульсом S5 (фиг. 2м) с блока 2 синхронизации в нулевое состо ние.This code is then sent to the DAC 8 (S4), after which the first accumulating adder 6 is reset to the zero state (N + 1) -M S5 pulse (Fig. 2m) from the synchronization unit 2 to the zero state.

Аналогично происходит следующий цикл формировани  выборки функции и(г)вых дл  очередного момента времени (д+1) Тд. Сигнал на выходе ЦАП 8 представл ет собой ступенчато-посто нную аппрок- счимацию функции U(t)Bux с периодом дискретизации Та (фиг. 2к).Similarly, the following cycle of sampling the function and (d) out for the next time point (d + 1) Td occurs. The signal at the output of the D / A converter 8 is a step-wise approximation of the function U (t) Bux with the sampling period Ta (Fig. 2k).

Фильтр 9 отдел ет побочные компоненты спектра, св занные с дискретизацией.Filter 9 separates the side spectrum components associated with sampling.

Дл  возможности фильтрации необхо- димо выбирать значени  f(g) 1 /Tg и Рмакс в соответствии с теоремой В.В.Котёльнико- ваTo be able to filter, it is necessary to choose the values of f (g) 1 / Tg and Рmax in accordance with the V. Kotelnikov Theorem.

Fg г 2РмЭКС1Fg g 2RMEX1

где fg, Рмакс - частота дискретизации и наи- больша  частота из диапазона синтезируемых частот соответственно.where fg, Pmax is the sampling frequency and the highest frequency from the range of synthesized frequencies, respectively.

Основные процессы в устройстве по снены на фиг. 2 временными диаграммами дл  семичастотного сигнала (N 7). Период дискретизации Тд содержит 4(N+1) периодов Т последовательности тактовых импульсов . ЗначениеТ(фиг. 2а) выбрано из услови The main processes in the device are explained in FIG. 2 time diagrams for the seven-frequency signal (N 7). The sampling period Td contains 4 (N + 1) periods T of a sequence of clock pulses. The value of T (Fig. 2a) is selected from the condition

Т tsn + tcH Ate.T tsn + tcH Ate.

где tan, ten врем  записи и считывани  соответственно используемого ОЗУ 4;where tan, ten is the write and read time of the used RAM 4, respectively;

Ate - врем  задержки кода в накапливающий сумматор 6.Ate - code delay time in accumulating adder 6.

Импульсна  последовательность периода Т (фиг. 2а)  вл етс  исходной дл  блока 2 синхронизаци, который (фиг 3) содержит два делител  на два 10. 11, счетчик 12 и схему И 13.The pulse sequence of period T (Fig. 2a) is the initial synchronization unit 2, which (Fig. 3) contains two dividers by two 10. 11, counter 12, and circuit 13.

Блок 2 синхронизации формирует группы сигналов S1,...,S5: 32 - импульсы записи- считывани  БОП 4 (фиг. 2г); S3 - импульсы записи в регистры первого 6 и второго 7 накапливающих сумматоров (фиг. 2в); S4 - импульсы записи в ЦАП 8 (фиг. 2з) с периодом следовани  Tg; S5 - импульсы обнулени  (фиг. 2м) первого накапливающего сумматора 7 с периодом следовани  Т; S1 - многоразр дный (Iog2N) параллельный двоичный код (фиг, 2д, е, ж), поступающий на адресные входы мультиплексора 5 и БОП 4, причем дл  мультиплексора 5 последний параллельный двоичный код, соответствующий всем нул м на адресных входах, соответствует нерабочему состо нию.The synchronization unit 2 forms groups of signals S1, ..., S5: 32 — write-read pulses of the BOP 4 (Fig. 2d); S3 - write pulses to the registers of the first 6 and second 7 accumulating adders (Fig. 2c); S4 - write pulses in the DAC 8 (Fig. 2h) with the period of the following Tg; S5 - zeroing pulses (Fig. 2m) of the first accumulating adder 7 with the period of following T; S1 is a multi-bit (Iog2N) parallel binary code (figs, 2d, e, g) arriving at the address inputs of multiplexer 5 and BOP 4, and for multiplexer 5 the last parallel binary code corresponding to all zeroes at the address inputs corresponds to the idle state niyu.

Из фиг. 2 видно, что оно совпадает с восьмым интервалом (дл  N 7), в котором результат пересылаетс  из первого накапливающего сумматора 6 в ЦАП 8.From FIG. 2 that it coincides with the eighth interval (for N 7), in which the result is sent from the first accumulating adder 6 to the DAC 8.

Его выходной сигнал (фиг. 2д) в процессе работы синтезатора проходит через фильтр 9 нижних частот и фильтрует многочастотный аналоговый сигнал (1).Its output signal (Fig. 2d) during the operation of the synthesizer passes through the low-pass filter 9 and filters the multi-frequency analog signal (1).

Таким образом, в цифровом синтезаторе частот существенно уменьшаютс  аппаратные затраты с одновременным повышением надежности работы и существенными упрощени ми конструкции прибора .Thus, in a digital frequency synthesizer, hardware costs are significantly reduced, while at the same time increasing reliability of operation and significant simplifications in the design of the instrument.

Цифровой синтезатор частот способен формировать многочастотный сигнал с большим количеством спектральных составл ющих . Причем любое сколь угодно большое увеличение количества формируемых спектральных составл ющих в выходном сигнале не увеличивает аппаратные затраты .A digital frequency synthesizer is capable of generating a multi-frequency signal with a large number of spectral components. Moreover, any arbitrarily large increase in the number of generated spectral components in the output signal does not increase hardware costs.

В цифровом синтезаторе частот можно мен ть частоту отдельных составл ющих посредством изменени  управл ющих кодов независимо друг от друга и по любому закону. В частности, можно формировать полигармонический ЛЧМ-сигнал, используемый в системах, примен ющих сложные сигналы.In a digital frequency synthesizer, it is possible to change the frequency of individual components by changing the control codes independently of each other and according to any law. In particular, it is possible to form a polyharmonic chirp signal used in systems using complex signals.

Claims (1)

Формула изобретени  Цифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные опорный генератор и блок синхронизации, последовательно соединенные преобразователь кодов, первый накапливающий сумматор , цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, мультиплексор, адресный вход которого подключен к кодовому выходу блока синхронизации, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с установочным входом первого накапливающего сумматора, входом записи первого накапливающего сумматора и входом записи цифроаналогового преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  числа одновременно формируемых сигналов при упрощении синтезатора, введены последовательно соединенные второй накапливающий сумматор и блок оперативной пам ти, адресныйDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION are connected respectively with the installation input of the first accumulating adder, the input of the record of the first accumulating adder and the input recording digital-to-analog converter, characterized in that, in order to increase the number of simultaneously generated signals while simplifying the synthesizer, serially connected second accumulating adder and RAM are introduced, address 10 выходом блока синхронизации, а мационных входов мультиплекс ютс  кодовыми входами ци синтезатора частот,10 by the output of the synchronization unit, and the mapping inputs of the multiplex are the code inputs of the frequency synthesizer, входи вход управлени  которого соответст I I И i И I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I It i И njnj JOJOJTJTJnJ JlJ JI / I and I / I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I And I And IIIIIIIIIL.S3IIIIIIIIIL.S3 S2S2 а бa b д г д е жd g de f з иh and SS т „ Запись В ЦАПt „Record In DAC венно подключены к кодовому и к четвертому выходам блока синхронизации, первый информационный вход второго накапливающего сумматора и вход преобразовател are connected to the code and to the fourth outputs of the synchronization unit, the first information input of the second accumulating adder and the converter input кодов подключены к выходу блока оперативной пам ти, второй информационный вход и вход записи второго накапливаю- щего сумматора соединены соответственно с выходом мультиплексора и с вторымcodes are connected to the output of the ram storage unit, the second information input and the input of the recording of the second accumulating adder are connected respectively to the output of the multiplexer and to the second выходом блока синхронизации, а N информационных входов мультиплексора  вл ютс  кодовыми входами цифрового синтезатора частот,the output of the synchronization unit, and the N information inputs of the multiplexer are the code inputs of the digital frequency synthesizer, S1S1 ЛL Редактор А. Маковска Editor A. Makovska Составитель Ю.Ковалев Техред М.МоргенталCompiled by Y. Kovalev Tehred M. Morgental Фиё.ЗFiyo.Z Корректор М. Кучер ва Proofreader M. Kucher va
SU894739000A 1989-09-21 1989-09-21 Digital frequency synthesizer SU1681375A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894739000A SU1681375A1 (en) 1989-09-21 1989-09-21 Digital frequency synthesizer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894739000A SU1681375A1 (en) 1989-09-21 1989-09-21 Digital frequency synthesizer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1681375A1 true SU1681375A1 (en) 1991-09-30

Family

ID=21470528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894739000A SU1681375A1 (en) 1989-09-21 1989-09-21 Digital frequency synthesizer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1681375A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент US Nfe 3671871, кл. 328-25, 20.06.72. Авторское свидетельство СССР N 1205249, кл. Н 03 В 19/00, 30.08.84. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5126960A (en) Generation of phase related waveforms
GB2308248A (en) Waveform-generating apparatus
SU1681375A1 (en) Digital frequency synthesizer
SU1550625A1 (en) Harmonic signal code-to-frequency converter
SU1354434A1 (en) Apparatus for shaping frequency-manipulated signal in multichannel communication system
SU886190A1 (en) Digital two-phase generator of sinusoidal signals
SU1241518A1 (en) Device for generating signal with multiple differential phase shift modulation
SU1236541A1 (en) Device for displaying information
SU1401554A1 (en) Multifrequency signal shaper
SU1220115A1 (en) Device for generating time signals
SU1356220A1 (en) Analog-digital delay device
SU1696891A1 (en) Device for generating harmonic signal for vibration test table
SU1647918A1 (en) Frequency-to-code transducer
SU1239833A1 (en) Synthesizer of frequency-modulated signals
SU1343541A1 (en) Digital three-phase oscillator
SU1617430A1 (en) Multichannel measuring device
SU1200390A1 (en) Digital spectrum generator
SU1557537A1 (en) Digital generator of harmonic signal having linear law of frequency change
SU983692A1 (en) Complex shaped signal generator
SU1394393A1 (en) Digital frequency synthesizer
SU1195433A1 (en) Pulse sequence converter
SU1728964A2 (en) Pulse repetition frequency multiplier
SU1614095A2 (en) Infralow frequency signal generator
SU1130881A1 (en) Device for reproducing periodic signals
SU1069125A1 (en) Non-stationary signal generator