Методы формирования цифровой последовательности | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 9 июля, печатный экземпляр отправим 13 июля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №48 (338) ноябрь 2020 г.

Дата публикации: 25.11.2020

Статья просмотрена: 32 раза

Библиографическое описание:

Аверченко, А. П. Методы формирования цифровой последовательности / А. П. Аверченко, В. А. Слисков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 48 (338). — С. 32-34. — URL: https://moluch.ru/archive/338/75659/ (дата обращения: 25.06.2022).



В статье рассказывается про основные методы формирования цифровой последовательности.

Ключевые слова: синтез, сигнал, метод.

Косвенный синтез частоты на основе фазовой автоподстройки (PLL)

Этот метод синтеза использует принцип сравнения частоты и фазы выходного сигнала, создаваемого генератором, управляемый напряжением (VCO), с сигналом опорного генератора.

Структурная схема такого синтезатора показана на рис. 1. Обнаружение ошибок обеспечивается с помощью фазового детектора (ФД), работающего на определенной частоте f c , называемой частотой сравнения. Эта частота получается путем деления частоты опорного генератора G на N. Выходная частота сначала делится на M, а затем сравнивается с частотой f c . При отклонении частоты на выходе ФД появляется управляющее напряжение, которое действует на управляющий элемент VCO до тех пор, пока отклонение не исчезнет. Поскольку делители частоты имеют целочисленные коэффициенты деления, шаг сетки такого синтезатора определяет частоту сравнения. Выходная частота определяется по формуле:

Где:

выходная частота;

частота сравнения;

— M коэффициент деления выходной частоты.

Фазовый детектор — дополнительный источник фазового шума. Попытка достичь небольшого шаг перестройки частоты заставляет работать при более низкой опорной частоте, который требует более низкой петлю фильтра частоты среза. Это еще больше увеличивает фазовый шум. В таком синтезаторе также очень сложно обеспечить перестройку частоты.

Синтезатор PLL [1]

Рис. 1. Синтезатор PLL [1]

Прямой цифровой синтез DDS

Суть таких генераторов предельно проста: сигнал хранится в памяти в цифровом виде и воспроизводится цифро-аналоговым преобразователем в аналоговом виде. Благодаря этому форма волны может быть абсолютно любой, а не просто обыкновенной синусоидой или прямоугольником.

Недостатком DDS является джиттер.

Джиттер — дрожание фазы, который происходит, когда отношение между частотой опорного генератора и частотой выходного сигнала является дробным.

В большинстве случаев этим показателем можно пренебречь.

Преимущества DDS:

— очень высокое разрешение по частоте и фазе с цифровым управлением;

— чрезвычайно быстрый переход на другую частоту (или фазу), перестройка частоты без разрыва фазы, без выброса и других аномалий, связанных со временем стабилизации;

— цифровой интерфейс упрощает управление микроконтроллером.

— для квадратурных синтезаторов есть DDS с выходами I и Q, которые работают вместе.

Частотное разрешение DDS составляет сотые и даже тысячные доли герца при выходной частоте порядка нескольких десятков мегагерц. Это разрешение недоступно для других методов синтеза. С DDS скорость настройки практически ограничена только скоростью цифрового интерфейса управления. Кроме того, каждый скачок частоты DDS происходит без прерывания фазы выходного сигнала. Поскольку выходной сигнал синтезируется в цифровом виде, очень легко выполнять различные типы модуляции

Структура DDS представлена на рис. 2.

Синтезатор DDS [1]

Рис. 2. Синтезатор DDS [1]

Эта структура DDS имеет очевидные недостатки. Основная из них — неудовлетворительная перестройка частоты. Поскольку тактовая частота делится на целое число, шаг настройки будет переменным, и чем ниже коэффициент деления, тем больше относительный размер шага. Этот шаг будет неприемлемым при низких коэффициентах разделения.

Кроме того, при настройке выходной частоты частота дискретизации также изменится. Это усложняет фильтрацию выходного сигнала, а также приводит к неоптимальному использованию скоростных характеристик ЦАП — они будут полностью задействованы только на максимальной выходной частоте. Гораздо логичнее всегда работать с постоянной частотой дискретизации, близкой к максимальной для используемого вами ЦАП, независимо от выходной частоты.

Все недостатки описанной выше конструкции можно устранить, предложив решение: заменить счетчик адресов ПЗУ на другое цифровое устройство, называемое накапливающим сумматором. Аккумулятор — это регистр, который перезагружается в каждом цикле устройства со значением, которое соответствует старому содержанию плюс постоянное добавление (рис. 3).

Синтезатор DDS с аккумулятором фазы [1]

Рис. 3. Синтезатор DDS с аккумулятором фазы [1]

Когда приращение фазы равно единице, поведение накапливающего сумматора не отличается от поведения двоичного счетчика. Например, если приращение фазы равно двум, код фазы будет изменяться в два раза быстрее. В этом случае коды поступают в ЦАП с той же частотой, но они не являются смежными, вместо этого они принимают счет функции sin. В этом случае частота генерируемого сигнала в два раза выше, а частота дискретизации остается прежней. Аккумулятор фазы работает с периодическими переполнениями и выдает арифметические операции по модулю 2N.

Выходная частота определяется формулой:

Где:

выходная частота;

тактовая частота;

код частоты;

разрядность.

Литература:

  1. Леонид, Ридко DDS: прямой цифровой синтез частоты / Ридко Леонид. — Текст: электронный // ra3ggi: [сайт]. — URL: http://ra3ggi.qrz.ru/UZLY/dds.htm (дата обращения: 24.11.2020).
  2. Ватутин В. Цифровая обработка сигналов помехоустойчивых космических радиолиний / В. Ватутин. — М.: Радиотехника, 2007. — 96 с.
Основные термины (генерируются автоматически): DDS, выходная частота, выходной сигнал, PLL, VCO, опорный генератор, перестройка частоты, частота, частота дискретизации, тактовая частота.


Ключевые слова

метод, синтез, сигнал

Похожие статьи

К вопросу обеспечения термокомпенсации синтезатора частоты...

- диапазон перестройки (полоса частот выходного сигнала)

Синтезаторы частот, построенные по методу DDS и обладающие рядом преимуществ, показанных выше

Учитывая малый шаг перестройки по частоте в DDS, открывается возможность параметрической...

Применение системы фазовой автоподстройки частоты при...

Ключевые слова: фазовая автоподстройка частоты, PLL, отслеживание частоты и фазы. В настоящее время система фазовой автоподстройки

Если выходная частота отклоняется от опорной, то сигнал ошибки увеличивается, воздействуя на ГУН в сторону уменьшения ошибки.

Система синхронизации псевдослучайной последовательности...

Относительность принципиально не требует стабильности тактовой частоты, поэтому многие каналы имеют разность между тактами на входе и на выходе.

После каждого принятия решения генерировать тактовый сигнал на опорный генератор ПСП (импульс).

Цифровой синтезатор частот | Статья в журнале «Молодой ученый»

Ключевые слова: цифровой синтезатор частот, DDS, ПЛИС. Цифровой синтезатор частоты (DDFS — direct digital frequency synthesis) или прямой цифровой синтез Direct Digital Synthesis, DDS) выдает на выходе цифровые отсчеты заданной частоты f, является составной частью...

Система синхронизации по абсолютному точному времени

Обыкновенно сигналы тактовой, кадровой и цикловой синхронизации связаны по фазе.

Еще один метод тактовой синхронизации заключается в том, чтобы извлечь информацию о

Опорные генераторы служат вторичными эталонами частоты передатчика и приёмника...

Аналого-цифровое преобразование | Статья в журнале...

Fнайкв — частота выборки, Fвх.сигнал — максимальная частота входного сигнала. В случае если частота дискретизации значительно выше

Чем выше частота дискретизации, тем лучше затем удастся на основании цифровой формы звука восстановить аналоговый сигнал.

Преобразование Фурье и преобразование Хартли

Где ɷ может быть угловой частотой и это косинус и синус или ядро Хартли. С инженерной точки зрения, это преобразование принимает сигнал (функцию) из временной области в спектральной области Хартли.

Преимущества рубидиевых стандартов частоты | Молодой ученый

Определение частоты стало наиболее точным измерительным процессом. Поэтому все шире проявляется тенденция сведения измерений самых разнообразных физических величин к измерению частоты. Это в свою очередь предъявляет все более жесткие требования к...

Основные методы измерения мощности высокочастотного сигнала

На низких частотах для перемножения можно использовать ферродинамические приборы, на высоких частотах получили распространение различные электронные устройства. В то же время, на основе измерения напряжения и тока неприемлемы в СВЧ диапазоне.

Похожие статьи

К вопросу обеспечения термокомпенсации синтезатора частоты...

- диапазон перестройки (полоса частот выходного сигнала)

Синтезаторы частот, построенные по методу DDS и обладающие рядом преимуществ, показанных выше

Учитывая малый шаг перестройки по частоте в DDS, открывается возможность параметрической...

Применение системы фазовой автоподстройки частоты при...

Ключевые слова: фазовая автоподстройка частоты, PLL, отслеживание частоты и фазы. В настоящее время система фазовой автоподстройки

Если выходная частота отклоняется от опорной, то сигнал ошибки увеличивается, воздействуя на ГУН в сторону уменьшения ошибки.

Система синхронизации псевдослучайной последовательности...

Относительность принципиально не требует стабильности тактовой частоты, поэтому многие каналы имеют разность между тактами на входе и на выходе.

После каждого принятия решения генерировать тактовый сигнал на опорный генератор ПСП (импульс).

Цифровой синтезатор частот | Статья в журнале «Молодой ученый»

Ключевые слова: цифровой синтезатор частот, DDS, ПЛИС. Цифровой синтезатор частоты (DDFS — direct digital frequency synthesis) или прямой цифровой синтез Direct Digital Synthesis, DDS) выдает на выходе цифровые отсчеты заданной частоты f, является составной частью...

Система синхронизации по абсолютному точному времени

Обыкновенно сигналы тактовой, кадровой и цикловой синхронизации связаны по фазе.

Еще один метод тактовой синхронизации заключается в том, чтобы извлечь информацию о

Опорные генераторы служат вторичными эталонами частоты передатчика и приёмника...

Аналого-цифровое преобразование | Статья в журнале...

Fнайкв — частота выборки, Fвх.сигнал — максимальная частота входного сигнала. В случае если частота дискретизации значительно выше

Чем выше частота дискретизации, тем лучше затем удастся на основании цифровой формы звука восстановить аналоговый сигнал.

Преобразование Фурье и преобразование Хартли

Где ɷ может быть угловой частотой и это косинус и синус или ядро Хартли. С инженерной точки зрения, это преобразование принимает сигнал (функцию) из временной области в спектральной области Хартли.

Преимущества рубидиевых стандартов частоты | Молодой ученый

Определение частоты стало наиболее точным измерительным процессом. Поэтому все шире проявляется тенденция сведения измерений самых разнообразных физических величин к измерению частоты. Это в свою очередь предъявляет все более жесткие требования к...

Основные методы измерения мощности высокочастотного сигнала

На низких частотах для перемножения можно использовать ферродинамические приборы, на высоких частотах получили распространение различные электронные устройства. В то же время, на основе измерения напряжения и тока неприемлемы в СВЧ диапазоне.

Задать вопрос