Цифровой синтезатор частот

Цифровой синтезатор частот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ, содержащий последовательно соединенные блок установки частоты, накопитель и преобразователь кодов, выходы старших разрядов которого подключены к соответствующим адресным входам первого и второго блоков памяти , перемножитель кодов, первая группа входов которого подключена к соответствующем выходам второго блока памяти, последовательно соединенные регистр памяти, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, блок синхронизации,выход которого подключен к управляющим входам накопителя и регистра памяти, а выход знакового разряда преобразователя кодов подключён к входу знакового разряда регистра памяти, отличающийся тем, что, с целью повышения спектральной чистоты выходного сигнала, введен сз мматор, при этом выходы перемножителя кодов соединены поразрядно с первой групi . (Л пой входов сумматора, выходы которого соединены с соответствующими поразрядными входами регистра памяти, вторая группа входов сумматора соединена поразрядно с соответствующими выходами первого блока памяти, при этом выходы младших разрядов преобразователя кодов подключены к соответствующим входам второй группы входов перемножителя кодов. ;о о 41 СЛ

COOS СОВЕТСНИХ Я

PECllVSЛИН (! 9) (! 1) (>>)4 Н 03 В 19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

tlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3587827/24-09 (22) 05.05.83 (46) 07.11.85.Бвп. II 41 (71) Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова (72) В.С.Григорьев, В.II).Капустин, П.А.Гадяцкий и П.И.Молчанов . (53) 621.373.42(088..8) (56) Авторское свидетельство СССР

IP 813675, кл. Н 03 В 19/00, 25.10.78.

Авторское свидетельство СССР

IP 813677, кл. Н 03 В 19/00, 07.06.79. (54) (57) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ, содер)кащий последовательно соединенные блок установки частоты, накопитель и преобразователь кодов, выходы старших разрядов которого подключены к соответствующим адресным вхо дам первого и второго блоков памяти, перемножитель кодов, первая группа входов которого подключена к соответствующим выходам второго блока памяти, последовательно соединенные регистр памяти, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, блок синхронизации, выход которого подключен к управляющим входам накопителя и регистра памяти, а выход знакового разряда преобразователя кодов подключен к входу знакового разряда регистра памяти, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения спектральной чистоты выходного сигнала, введен сумматор, при этом выходы перемножителя кодов соединены поразрядно с первой группой входов сумматора, выходы которо- g го соединены с соответствующими поразрядными входами регистра памяти, вторая группа входов сумматора соединена поразрядно с соответствующими выходами первого блока памяти, при Я этом выходы младших разрядов преобразователя кодов подключены к соответствующим входам второй группы входов перемножителя кодов.

1190457

Изобретение относится к радиотезнике и можЪт. использоваться для получения сетки частот в системах связи, в устройствах вычислительной и измерительной те ники, 5

Цель изобретения — повышение спектрапьной чистоты выходного сигнала. ,На чертеже изображена структурная электрическая схема цифрового синтезатора частот. 10

Предлагаемое устройство содержит блок 1 синхронизации, блок 2 установки частоты, накопитель 3, преобразователь 4 кодов, первый 5 и второй 6 блоки памяти, перемножитель 7 кодов, 15 сумматор 8, регистр 9 памяти, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП7 10, фильтр нижних частот (ФНЧ)

11.

Цифровой. синтезатор частоты ра- 20 ботает следующим образом.

При помощи блока 2 установки частоты в двоичном коде устанавливается число А, определяющее значение выходной частоты синтезатора.При 25 работе на выходе накопителя3 результирующие значения чисел обновляются с частотой синхронизации f, задаваемой блоком 1 синхронизацйи. Код числа В с выходов накопителя 3 пос-. — З0 тупает иа входы преобразователя 4 кода. Старшие иэ выходных разрядов преобразователя 4 кодов образуют

2 слоев (по наибольшему возможному числу ступенчатых приращений на каждый линейный участок аппроксимируемой синусоидальной функции).

: В результате в произвольнь.й тактовый момент частоты f., на выходе преобразователя 4 кодов формируется 40

i-й адрес обращения к первому 5 и второму 6 блокам памяти и множи.тель 1, поступающий на вторые входы перемножителя 7 кодов (i 1,2...m, 3 * 1,2...р). В первый блок 5 памя- 45

Щ ти занесены 2 цифровых значений синусоидальной функции А; = sinX; равномерно расположенных на дуге единичной окружности аргументов в пределах одного квадранта. Во второй 50 блок 6 памяти занесены приращения синусоидальной функции от каждого линейного участка ее кусочно-линейный аппроксимации В; = А;„-А; .

Значение А и В одновременно выби- 55

1 1 раются иэ первого 5 и второго 6 блоков памяти адресными выходами старших разрядов преобразователя 4 кодов и поступают соответственно на первые входы перемножителя кодов 7 и на вторые входы сумматора 8.

Величина В; = sinXi,„ — sinX; умноженная на двоичную кодовую комбинацию j /2 числа j, образующегося на вьмодах младших разрядов преобразователя 4 кодов, дает положительную поправку к синусу грубого угла Х; при определении модуля функции А . для любого текущего аргу13 мента

A = A + 2 j B где сомножитель 2 - масштабный ко эффициент, учитывающий, что операции умножения и сложения выполняются над двоичными числами меньше единицы.

В результате на выходе сумматора 8 формируется последовательность дискретньм цифровых значений амплитуды линейной аппроксимации синусоидальной функции, которая поступает на вход регистра 9 памяти.

На выходе SGN преобразователя 4 кодов изменяется состояние на каждом втором импульсе переполнения накопителя 3 и в результате на выходе

SGN формируется импульсная последовательность, соответствующая изменению знака выходного сигнала, В регистре 9 памяти вычисленные значения модуля амплитуды А; и знака амплиту-. ды хранятся в теченйе времени 1/Е, после чего сменяются новыми. Код синусоиды с выхода регистра 9 памяти поступает на,разрядные входы ЦАП 10, причем выход SGN регистра 9 памяти поступает на знаковый вход ЦАП !О.

В результате на выходе последнего формируется синусоидальный сигнал, который через ФНЧ 11 поступает на выход синтезатора частоты.

Частота выходного сигнала Ез,„=

= аЕ /4N,ãäå N = 2" — емкость йакопителя 3, которая численно совпадает с максимальным числом дискретных точек формирования синусоидального сигнала в пределах одного квадранта.

Следовательно, если а = 1., то имеет случай синтеза минимальной выходной частоты, равной fc/4N то же выражение определяет и шаг дискретности частоты на выходе синтезатора частоты, Часть младших разрядов К накопителя можно не испольэовать, поэтому

m+p--n-k. з l I 9045

Максимальная погрешность отклонения каждого линейного участка (из

2 возможных} от синусоиды в пределах одного квадранта выражается зависимостью 5

7 4 надцати точным разрядам вычисления значений синусоиды.

В реальных синтезаторах частот погрешность вычисления синусоиды дополнительно увеличивается за счет ограничения разрядной сетки входящих в него блоков, поэтому в предлагаемом устройстве при m 5 (3,8) достигается 10 (6 ° 16} точных разрядов вычисления синусоиды, а в известном всего лишь 7 (5,10) точных разрядов.

В предлагаемом цифровом синтезаторе частот точность вычисления синусоиды возрастает на два двоичных разряда, при увеличении ш на единицу. 3а счет линейной аппроксимации синусоиды, как огибающей, на которой расположены дискретные значения функции А " (в результате об J разуется обобщенная линейно-ступенчатая аппроксимация), по сравнению с известным устройством при одних и тех же аппаратурных затратах, существенно повышается спектральная чистота (точность цифрового вычисления синусоиды) выходного сигнала. и

+ — -- - 0 5 sin(X +

2"" !

Д sin(X

sinX;

Ai s in О, 5 (X;, +1 ; 1 — О, 5 (sin X +

+ s1nX )

Наибольшее значение максимальной погрешности A макс. на линейном участке при Х Ф/2 и определяется иэ

1Л выражения

/ 1 и макс. cos — — - (1-соз — — -) .

2> 2 "

Значение погрешности A макс. зависит только от числа линейных участков .иа четверть периода и например, при 25

m 5 (32 линейных участка) h макс. 0,00031, что соответствует один-

ВНИИПИ Заказ 6999/55

Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент" г.ужгород, ул.Проектная, 4