Цифровой синтезатор изменяющейся частоты

Цифровой синтезатор изменяющейся частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - формирование кусочнонепрерывной ф-ции изменения частоты выходного сигнала при одновременном повышении точности аппроксимации. Синтезатор содержит блоки памяти (БП) 1,4,7 и 17, датчик 2 кода длительности сигнала, делитель 3 частоты с переменным коэффициентом деления, датчик 5 кода диапазона частот, делители 6 и 10 частоты с дробно-переменным коэффициентом деления, датчик 8 кода начальной частоты, реверсивный счетчик 9, счетчик 11 приращения фазы, вычислитель 12 амплитуд, ЦАП 13, делитель 14 частоты, счетчик 15, датчик 16 адреса ф-ции и задающий г-р 18. Заданная ф-ция изменения выходной частоты разбивается на L линейных участков с учетом P разрядности счетчика 15. Каждый линейный участок независимо от смежного имеет свою длительность T<SB POS="POST">I</SB>, диапазон частот D<SB POS="POST">I</SB> и начальную частоту F<SB POS="POST">HI</SB>. Эти параметры через БП 1,4 и 7 и датчики 2,5 и 8 заносятся соттветственно в делители 3 и 6 и счетчик 9. При этом для кусочно-непрерывной ф-ции в счетчик 9 через БП 7 и датчик 8 достаточно занести только начальное значение F<SB POS="POST">H</SB> и начальные значения F<SB POS="POST">HI</SB> в точках разрыва T<SB POS="POST">J</SB>. Цель достигается введением БП 4 и 7. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ6ЛИН

А1 (191 00

150 4 Н 03 В 2 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛьСтвм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭ06РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4390304/24-09

- (22) 09.03.88 (46) 30.11.89, Бюл. И 44 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) В.С.Григорьев, В.Ю.Капустин, С.В.Попов и Л.В.Иволга (53) 621.373.42(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1298836, кл. Н 03 В 23/00. (54} ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ

1 (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — формирование кусочно-непрерывной ф-ции изменения частоты выходного сигнала при одновременном повышении точности аппроксимации, Синтезатор содерхит блоки памяти (БП) 1,4,7 и 17, датчик 2 кода длительности сигнала, делитель 3 частоты с переменным коэффициентом деления, датчик 5 кода диапазона частот, делители 6 и 10

2 частоты с дробно-переменным коэффициентом деления, датчик 8 кода начальной частоты, реверсивный счетчик

9, счетчик 11 приращения фазы, вычислитель 12 амплитуд, ЦАП 13, делитель 14 частоты, счетчик 15, датчик

16 адреса ф-ции и задающий r-p 18 °

Заданная ф-ция изменения выходной частоты разбивается на L линейных участков с учетом P разрядности счетчика 15. Калдый линейный участок независимо от смежного имеет свою длительность t„ диапазон частот

D„ н начальную частоту f . Эти параметры через БП 1,4 и 7 и датчики

2,5 и 8 заносятся соответственно в делители 3 и 6 и счетчик 9. При этом для кусочно-непрерывной ф-ции в счетчик 9 через БП 7 и датчик 8 достаточно занести только начальное значение f и начальные значения f; в точках разрыва t . Цель достигаетJ ся введением БП 4 и 7 ° 2 ил.

1525861

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для получения изменяющейся по произвольному закону частоты, в том числе с формированием кусочно-непрерывной функции изменения частоты в различных системах связи, гидролокации, в устройствах вычислительной и измерительной техники. l0

Цель изобретения — формирование кусочно-непрерывной функции изменения частоты выходного сигнала при одновременном повышении точности аппроксимации. 15

На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого цифрового синтезатора изменяющейся частоты; на фиг, 2 — произвольная .кусочно-непрерывная функция изменения выходной частоты с оптимальной аппроксимацией (неравномерной по вре менй и частоте) при L = 16, где L— число линейных участков, и трех разрывах первого рода в точках t» te 25

<и

Цифровой синтезатор частоты содержит первый блок 1 памяти, датчик 2 кода длительности сигнала, делитель

3 частоты с переменным коэффициентом 30 деления (ДПКД), третий блок 4 памяти, датчик 5.кода диапазона частот, первый делитель 6 частоты с дробнопеременным коэффициентом деления (ДЦПКД), четвертый блок 7 памяти, датчик 8 кода начальной частоты, реверсивный счетчик 9, второй делитель

10 частоты с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД), счетчик

11 приращения фазы, вычислитель 12 4 амплитуд, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, делитель частоты

14, счетчик 15, датчик 16 адреса функции, второй блок 17 памяти, задающий генератор 18 °

Цифровой синтезатор изменяющейся частоты работает следующим образом.

Заданная функция изменения выходной частоты (фиг, 2) разбивается на линейных участков с учетом р раз рядности счетчика 15, Каждый линей- ный участок независимо от смежного может иметь свою длительность г„, диапазон частот D; и начальную частоту fö . Эти параметры через блоки н» °

1,4,7 памяти и датчики 2,5,8 кодов заносятся соответственно через установочные входы в ДПКД 3, ДДПКД 6 и реверсивный счетчик 9.

Для кусочно-непрерывной функции

f(t) в областях ее непрерывности на границах смежных участков частоты совпадают, в точках t„ разрыва первого рода Е(г — О) т f(t. + О), Практически имеем дело не с идеальной кусочно-непрерывной функцией, а функцией, имеющей в области точек с (на фиг. 2 точки t» tz, г, ) резкие скачки функции в интервале

3t; между импульсами на выходе

ДЦПКД 10.

Т,О

- -<»t > т

/ где Тс = 1/1

2" /Q. — коэффициент деления д второго ДДПКД 10 ° — код на установочном входе реверсивного счетчика 9, соответсти вующий у

2 — емкость ДЦПКД 10.

Таким образом, в реверсивный счетчик 9 через блок 7 памяти и датчик 8 достаточно заносить только начальное значение f и начальные

1 начения частот f в точкаМ разрыва 1

t., занесение в реверсивный счетчик 9 всех f; избыточно, что однако повышает надежность работы за счет самовосстанавливаемости функции при случайных сбоях в тракте ее формирования.

Импульсы с выхода ДПКД 3 поступают одновременно на вход ДДПКД 6 и на вход делителя частоты 14. Через 2 име пульсов по каждому i-му линейному участку функции на выходе ДПКД 3 отрабатывается длительность участка

2 К Tq, где T = 1/f, на выходе ДДПКД 6 отрабатывается диапазон частот D; K ., счетчик 15 получает приращение на единицу и через блоки 1,4,7 памяти и датчики 2,5,8 кодов выбирает новые коэффициенты

К („, 1 ° Ка (с +в) э 0 С+<) ь одновременно по выходу блока 17 памяти сменяется (подтвердится) знак приращения импульсов, поступающих на счетный вход реверсивного счетчика 9, Смена кода на р -разрядных выходах счетчика 15 обеспечивает в устройстве аппроксимацию функции линейными участками с независимыми

D„ К ;. Таким образом, обеспечи-. вается оптимальная по погрешности и разрядности 1, р блоков аппроксима25861

5 15 ция функции изменения выходной частоты.

Длительность отрабатываемого сиг/Ъ нала бс опРеДелЯетсЯ как сУмма бс, число импульсов N на выходе первого

ДДПКД 6 и поступающих на вход реверсивного счетчика 9 — как сумма К ., ба где i 1,2,..., 2 . Удобно выбирать коды К, численно равными D; тогда

N> численно соответствует сумме модулей приращения девиацией Di за время бс.

В реверсивном счетчике 9 код Ц за время с изменяется от своего начального до конечного значения со скоростью поступления импульсов на его счетный вход, знаков приращения на входе управления реверсом его скачков в областях точек разрыва с, Функция изменения результирующего кода на выходе реверсивного счетчика 9 соответствует линейно-ступенчатой аппроксимации кусочно-непрерывной функции изменения выходной частоты на участках ее непрерывности.

Отработка участков Г„ с нулевым приращением девиации (участок тонального сигнала) обеспечивается подачей на установочные входы ДЦПКД 6 К„ = О.

Импульсы частоты синхронизации

f поступают с второго выхода задающего генератора 18 на тактовый вход

И второго ДЦПКД 10 емкостью 2, средняя частота импульсов на выходе которого й, feQ/2". Счетчик 11 приращения фазы емкостью 2 подсчитывает- число импульсов, поступающих на его вход, полное заполнение счетчика 11 соответствует отсчету периода синусоиды выходной частоты f „ синтезатора.

Вычислитель 12 амплитуд преобразует непрерывно нарастакицие числа счетчика 11 приращения фазы в текущие цифровые значения амплитуды, которые преобразуются ЦАЛ 13 в непрерывный выходной сигнал с частотой f „ /P+ a

Разрядности 1 и р выбираются иэ условий обеспечения необходимой точности аппроксимации исходной функции. Чем больше р, тем больше линейных участков аппроксимации, Чем больше 1, тем большую девиацию можно задать на i-м линейном участке, но одновременно уменьшается минимальное значение а;„„„ 2 Та при установленном f 1/Та.

Емкость 2" ДДЛКД 10 определяется исходя из требуемого шага дискретности приращения частоты, равной минимально возможной выходной частоте мин = fr/2 ", при этом величина ш, как правило, берется равной 6-8 для обеспечения требуемой спектральной чистоты сигнала на выходе ЦАЛ 13.

При переполнении счетчик 15, а соответственно, и остальные блоки устанавливаются в исходное состояние, тем самым обеспечивается при необ ходимости периодическое повторение кусочно-непрерывной функции изменения выходной частоты

Сменой кода на выходе датчика 16 адреса функции можно обеспечить последовательный перебор всех функций, занесенных в цифровой синтезатор изменяющейся частоты через последовательность параметров ;, D f и знаков приращения линейных участков, Блоки 1, 4, 7, 17 памяти могут быть выполнены на основе полупроводниковых постоянных или оперативных запоминающих устройств с произвольной выборкой, в которые заносятся соответственно необходимые адреса обращения к датчикам 2, 5, 8 или непосредственно коды выходных параметров датчиков 2, 5, 8, а также одноразрядный код управления реверсом реверсивного счетчика 9. В этом случае в качестве датчиков 2, 5, 8 могут быть использованы аналогичные блоки памяти, в которые занесены параметры длительности сигнала, диапазона частот и начальной частоты либо параллельные регистры (повторители) сигналов. Датчик 15 однотипен остальным датчикам и используется для обеспечения оперативной смены функций из числа записанных в устройство через их параметры.

ДПКД 3 может быть выполнен на основе любой пересчетной схемы, ДДПКД 6 и 10 выполнены либо на основе накапливающего сумматора с использованием выхода по переполнению или делителей типа двоичных перемножителей, преобразователей код-частота. Выходная частота этих делителей определяется как произведение входной частоты на отношение числа (кода), занесенного на управляющие входы, к емкости делителя.

1 5? .5861

Реверсивный счетчик 9 выполнен по обычной счетной схеме, имеющей управляющие входы предварительной установки кода и направление его приращения н начальный момент, а также реверса при смене знака приращения в другой.

Счетчики 11 и 15 — это обычные двоичные счетчики. Емкость счетчика

".1 приращения фазы равна числу отс - етов синусоидальной функции на период, Число р разрядов счетчика 15 определяется количеством линейньк

F участков L = 2 аппроксимируемои функции, При необходимости счетчик

P-

15 можно организовать на 2 с L < с 2 разрядов, г

Разрядность делителя частоты 1ч совпадает с разрядностью ДДПКД Ь.

Следовательно, делитель частоты 14 это обычнь1й двоичный делитель °

Вычислитель 12 амплитуд может быть выполнен либо на основе блока постоянного запоминания с произволь-ной выборкой, в который записаны выборки текущей амплитуды синусоидальной функции в пределах периода, либо реалиэован на основе пецвычислителя cèí соиды по квадрантам, ис.пользующего„ например, линейно-ступенчатую апнр ксимацию выходного сигнала, ЦАП 13 выполнен, например, на ос-." нове интегральной микросхемы ЦАП 10, Задающий гене;. - . -р 18 — это, например, кварцевый i å. åðàòoð с двумя делителями частоты, обеспечивающими выходные частоты Й и Кс.

Предлагаемый цифровой синтезатор изменяющейся частоты дает возможность синтезировать изменяющуюся частоту как непрерывной, так и кусочно-непрерывной функции при одновременном повышении точности аппроксимации требуемой функции из зрения выходной частоты, Формула и з обре т е н и я

Цифровой синтезатор изменяющейся частоты, содержащий последовательно соединенные датчик кода длительности .t сигнала, делитель частоты с пере,менным коэффициентом деления, дели5

50 тель частоты и счетчик, последовательно соединенные датчик кода диапазона частот, первый делитель частоты с дробно-переменным коэффициентом деления, реверсивный счетчик, второй делитель частоты с дробно-переменным коэффициентом деления, счетчик приращения фазы, вычислитель амплитуд и цифроаналоговый преобразователь, а также датчик кода начальной частоты, поразрядные выходы которого соединены с соответствующими установочными входами реверсивного счетчика, датчик адреса функции, первый и второй блоки памяти, первые группы входов которых соединены с поразрядными выходами датчика адреса функции, а выход второго блока памяти соединен с входом управления реверсом реверсивного счетчика, задающий генератор, первый и второй выходы которого соединены соответ— ственно с тактовыми входами делителя частоты с переменным коэффициентом деления и второго делителя частоты с дробно-переменным коэффициентом деления, причем вторые группы входов первого и второго блоков памяти соединены с поразрядными выходами счетчика, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью формирования кусочно-непрерывной функции изменения частоты выходного сигнала при одновременном повышении точности аппроксимации, введены третий и четвертый блоки памяти, первые группы входов которых соединены с поразрядными выходами датчика адреса функции, а вторые группы входов — с поразрядными выходами счетчика, при этом поразрядные выходы первого, третьего и четвертого блоков памяти соединены с поразрядными адресными входами соответственно датчика кода длительности сигнала, датчика кода диапазона частот и датчика кода начальной частоты, выход делителя частоты с переменным коэффициентом деления соединен с тактовым входом первого делителя частоты с дробно-переменным коэффициентом деления, а выход делителя частоты соединен с входом предварительной установки реверсивного счетчика.

1525861

Редактор В,Ковтун

Заказ 7241/53 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 нй+4

rill Составитель Г.Захарченко

Техред М. Ходанич Корректор В.Гирняк