Источник опорной частоты

Совместное использование опорной частоты 1 ГГц для получения фазово-когерентных сигналов – Application Card

Источник опорной частоты

Фазово-когерентные сигналы необходимы для тестирования устройств во многих приложениях в различных отраслях промышленности. В формировании множества тестовых сигналов задействован целый ряд источников сигналов, которые должны быть синхронизированы.

Ключевой характеристикой такой фазово-когерентной системы является стабильность фазы. Совместное использование сигнала общего гетеродина — метод, выбор которого обеспечивает великолепную стабильность фазы для нескольких источников сигналов вплоть до диапазона СВЧ.

Вместе с тем у большинства источников сигналов нет стандартного гетеродинного интерфейса, поэтому требуются дополнительные расходы на аппаратное и программное обеспечение.

С другой стороны, все генераторы сигналов обычно содержат опорные вход и выход для синхронизации, рассчитанные на опорную частоту 10 МГц.

Опорный гетеродинный сигнал с частотой 10 МГц также можно совместно использовать в различных генераторах сигналов. Но в большинстве случаев достижимая стабильность фазы для фазово-когерентных приложений недостаточна.

1 ГГц по сравнению с привязкой к опорной частоте 10 МГц

Компактный векторный источник ВЧ-сигналов R&S®SGT100A из серии SGMA от компании Rohde&Schwarz выдает не только опорный сигнал частотой 10 МГц, но еще и дополнительный опорный сигнал частотой 1 ГГц в качестве стандарта (эталона).

По сравнению с 10 МГц опорный сигнал частотой 1 ГГц существенно улучшает достижимую стабильность фазы между двумя источниками сигналов.

Так как уровень синхронизации повышается в 100 раз, возможно уменьшение относительных флуктуаций фазы между источниками.

Опорная частота 1 ГГц по сравнению с привязкой к гетеродину

Достижимые результаты при использовании опорной частоты 1 ГГц близки к великолепной стабильности фазы, обеспечиваемой с помощью привязки к гетеродину, особенно для кратковременных измерений.

Так как опорная частота 1 ГГц доступна в качестве стандарта (эталона), она является экономически эффективной альтернативой выбранным приложениям, которым необходимы фазово-когерентные сигналы. В частности, на более низких ВЧ-частотах, так как стабильность фазы улучшается на более низкочастотных ВЧ-сигналах. Итоговая стабильность фазы, например, на частоте 500 МГц, великолепна

Привязка к опорной частоте также необходима для фазово-когерентных систем с различными выходными ВЧ-частотами, так как системы, привязанные к гетеродину, поддерживают только идентичные ВЧ-частоты.

Опорный сигнал с частотой 1 ГГц устройства R&S®SGT100A делает возможным достижение великолепной стабильности фазы для таких приложений, в которых требуется фазовая когерентность с различными ВЧ-частотами.

R&S®SGT100A представляет собой компактное и экономически эффективное решение для фазово-когерентных систем с частотой до 6 ГГц..

Привязка Вход/выход Комментарий
Опорная частота 10 МГц вход/выход стандарт
Опорная частота 13 МГц вход стандарт
Опорная частота 100 МГц вход стандарт
Опорная частота 1 ГГц вход/выход стандарт
Гетеродин вход/выход дополнительно

Относительное изменение фазы во времени при выходном ВЧ-сигнале частотой 500 МГц и постоянной температуре

Загрузить рекомендации по применению

Источник: https://www.rohde-schwarz.com/cac/_56279-375425.html

SiTime предлагает самые миниатюрные и экономичные в отрасли МЭМС источники опорной частоты

» Новости » Электронные компоненты

31-08-2017

SiTime » SiT1569, SiT1576

  • Диапазон от 1 Гц до 2 МГц идеален для сверхмаломощных микроконтроллеров и аналоговых интерфейсов
  • При потребляемом токе 2 мкА генератор будет работать от таблеточной батарейки в течение 10 лет
  •  Стабильность ±5 ppm гарантирует высокую точность при минимальной мощности
  • Самый миниатюрный в отрасли генератор площадью 1.2 мм2

SiTime, дочерняя компания MegaChips, представила генератор SiT1569 и особо термостабильный резонатор SiT1576 с расширенными диапазонами частот. Эти уникальные источники синхросигналов, выпускаемые в крошечных корпусах CSP (корпуса с размерами кристалла), в составе датчиков Интернета вещей могут проработать до 10 лет от таблеточного элемента питания.

Опираясь на свою революционную МЭМС технологию TempFlat, SiTime создала устройства, не имеющие конкурентов по стабильности и энергоэффективности.

Сверхнадежные источники опорной частоты SiT1576 и SiT1569 с низким джиттером предназначены для синхронизации микроконтроллеров и аналоговых модулей обработки сигналов в портативных приложениях и устройствах Интернета вещей, включая интерфейсы сейсмических датчиков и персональные средства медицинской диагностики.

Заменяя объемные кварцевые генераторы с ограниченным выбором частот или внутренние генераторы микроконтроллеров, потребляющие большую мощность и требующие дополнительных выводов, эти МЭМС источники синхронизации обеспечивают беспрецедентное снижение размеров и увеличение ресурса батарей.

Блок-схема SiT1576.

Основные характеристики

  • Самый миниатюрный в отрасли корпус CSP-4; до 80% меньше, чем у решений на основе кварца:
    • 1.5 мм × 0.8 мм (площадь 1.2 мм2),
    • низкий профиль 0.60 мм;
  • Ток потребления:
    • 2.5 мкА (100 кГц, SiT1569),
    • 5.5 мкА (100 кГц, SiT1576);
  • Диапазон частот (программируется при изготовлении):
    • 1 Гц … 2 МГц (SiT1576),
    • 1 Гц … 462 кГц (SiT1569);
  • Исключительная стабильность частоты и начального смещения в диапазоне температур от –40 °C до +85 °C:
    • ±5 ppm (SiT1576),
    • ±50 ppm (SiT1569);
  • Отличные характеристики джиттера:
    • период джиттера 2.2 нс с.к.з. (100 кГц, SiT1576),
    • период джиттера 4.0 нс с.к.з. (100 кГц, SiT1569);
  • Время выхода не режим на 65% меньше:
  • Высокая надежность и устойчивость; масса МЭМС резонатора в 500…1000 раз меньше, чем у кварца:
    • устойчивость к ударам и вибрации в 30 раз выше,
    • надежность в 30 раз выше, средняя наработка на отказ 1 млрд часов.

Термокомпенсированный резонатор SiT1576 и генератор SiT1569 запущены в серийное производство. Цены предоставляются по запросу.

Источник: https://www.rlocman.ru/news/new.html?di=363263

Пво в четвертом поколении

Какими бы особенностями ни обладала современная война, в ней первыми применяются средства воздушного и воздушно-космического нападения (СВН, СВКН) как один из решающих факторов достижения целей вооруженной борьбы.

Окончание самой кровопролитной в истории Второй мировой войны не завершилось, казалось бы, долгожданным и длительным миром. К сожалению, всю последующую историю захлестнула череда холодных и горячих войн и конфликтов, особенно интенсивно возникавших в последние десятилетия и продолжающихся по сей день.

На характер вооруженной борьбы существенно повлияло бурное развитие науки и технологий. Современные войны и конфликты по своему масштабу, способам ведения боевых действий, вооружению и военной технике (ВВТ) обрели широкий спектр форм. Это, увы, повседневность многих стран и целых континентов.

Появились различные термины и определения: от бесконтактных войн 5 и 6-го поколений до гибридных, асимметричных, прокси-войн и даже бандстолкновений. Сейчас говорят об альтернативной роботизированной, кибервойне. В обиход прочно входит понятие «высокотехнологичная война».

Читайте также:  Управление светодиодом на мк attiny13

Роевые игрыВсем известна эффективность применения российских ВКС в Сирии, в результате боевых действий которых регулярная армия САР добилась ощутимых успехов.

Даже в такой гибридной войне, фактически переросшей в гражданскую, которую ведет Киев против народа своей же территории – Донбасса, нашлось место для применения украинских СВН.

Типаж СВН и СВКН в составе ВВС ряда государств мира существенно обновился.

Кроме самолетов поколений «4+», «4++» и 5-го, стало широко использоваться высокоточное оружие (ВТО) воздушного базирования, которое изменило стиль их боевого применения. Сами носители, как правило, перестали входить в зоны поражения средств ПВО, запуская («выстреливая») боеприпас с больших расстояний. Появилось дальнобойное оружие для борьбы с бронетанковой техникой на поле боя (дальнобойные ПТРК) – его размещают на вертолетах огневой поддержки нового поколения и самолетах армейской авиации, беспилотниках.

ВТО благодаря бурному развитию средств информационно-коммуникационных технологий превратилось в основной поражающий фактор и по своей эффективности соизмеримо с тактическим ядерным оружием. Возросли масштабы применения ВТО нового поколения.

Так, если в операции «Буря в пустыне» доля ВТО составляла семь – девять процентов, то при агрессии против Югославии все сто процентов ударов СВН были нанесены высокотехнологичным оружием.Но двухэшелонный способ поражения целей – СВН+ВТО, хотя и эффективен, слишком затратен и под силу только экономически развитым странам.

Менее богатые делают ставку на оснащение войск баллистическими ракетами средней и меньшей дальности (БРСМД), которые рассматриваются как оружие устрашения и первого (превентивного) удара.

Такие ракетные комплексы в производстве и эксплуатации дешевле, чем современные пилотируемые СВН с ВТО, всепогодны, обладают достаточной дальностью и высокой точностью поражения, особенно при использовании современных информационных технологий.Кроме этих видов вооружений в состав СВН и СВКН широко внедряются беспилотные летательные аппараты различных классов и назначения.

Сегодня около 30 государств разрабатывают и производят до 150 типов БЛА. 80 из них стоят на вооружении 50 армий мира. Только в ВС США, основного инициатора гибридных войн и «цветных революций», числится более 11 тысяч БЛА. 9700 из них – малого или сверхмалого класса, то есть предназначенные для действий непосредственно над полем боя и в ближайшей тактической глубине.

Кроме классических БЛА в последнее время все большее применение стали находить так называемые беспилотные барражирующие боеприпасы (ББ). По сути – альтернатива БЛА, оснащенным оружием, но более простое и дешевое средство борьбы, совмещающее функции разведки, наблюдения и поражения.

С их помощью максимально сокращается цикл «обнаружение-поражение» и эффективно решаются задачи, требующие оперативных действий в быстро меняющейся боевой обстановке, свойственной гибридным войнам и «малым» вооруженным конфликтам.

ББ являются более высокоточным и избирательным оружием, чем, например, артсистемы, их использование позволяет снизить сопутствующие потери, в том числе среди гражданского населения.Увеличение числа и типов БЛА в составе ВВС ряда стран побуждает к поиску принципиально новых форм и способов их боевого применения.

В последние годы заговорили о внедрении в системы управления беспилотниками так называемого роевого интеллекта («И грянет дрон», «ВПК», № 42, 2016), заменяющего одноканальные системы.

Технология интеллектуального управления группой (роем) БЛА должна обеспечить совместные действия отдельных аппаратов за счет обмена информацией и оптимизации выполнения общей задачи на основе коллективного «разума», как это происходит в стаях (коллективах) естественных особей (пчел, птиц и рыб, волков и др.). Предполагается, что с роем БЛА сможет справляться всего один оператор.

Эксперты, занимающиеся внедрением роевого интеллекта в системы управления БЛА, полагают, что полномасштабная реализация этих принципов может обесценить многие дорогостоящие системы ПВО. Появление над полем боя роя высокоорганизованных сравнительно недорогих беспилотников, осуществляющих противоракетное маневрирование, ставящих помехи и наносящих удары как по средствам ПВО, так и по прикрываемым объектам, вызывает сомнения в эффективности действий существующих систем ПВО.

В свете американской концепции быстрого глобального удара можно ожидать, что в ближайшее время в арсенале средств нападения ВВС США наряду с дозвуковыми КР дальнего радиуса действия (типа «Томагавк») могут появиться гиперзвуковые крылатые ракеты (ГЗКР). ГЗКР способны в планирующем полете преодолевать многие тысячи километров на гиперзвуковой скорости (как минимум в три – пять раз превышающей распространение звука) и наносить точные удары по целям. Подобные средства создаются и в других странах.

По заданию ВВС США активно разрабатывается также малоразмерный воздушно-космический самолет (ВКС), уже начали испытывать его прототип. ВКС предполагается использовать для быстрого и эффективного уничтожения спутников и других космических объектов противника.

Вооруженные ядерным или обычным оружием самолеты могут наносить удары по стратегически важным (высокопотенциальным) наземным целям.Кроме существенного расширения палитры СВКН кардинально меняется характер огневого поражения объектов, совершенствуются формы и способы их боевого применения.

В соответствии с новой стратегией национальной безопасности в США считают, что борьба за контроль над воздушным пространством и космосом – приоритет № 1. И это не просто слова.

Всесторонние испытания в боевых условиях новых высокоточных систем оружия, разведки, управления, связи, навигации, РЭБ, всех видов обеспечения, вопросов взаимодействия СВКН и были для США, их союзников по НАТО главной целью войны в Югославии. Стратеги альянса опробовали концепцию адаптивных разведывательно-ударных боевых систем.

Этот подход принят и реализуется в США и странах НАТО. Теперь формы, способы и структура разведывательно-ударных боевых систем могут практически создаваться и гибко уточняться в зависимости от конкретной военно-политической обстановки.

Таким образом, в современных условиях СВКН остаются основным ударным эшелоном агрессии и главной составляющей воздушно-наземных операций независимо от форм, видов, способов и масштабов войн.

Этим средствам должна противостоять полномасштабная система противоракетной и противовоздушной обороны (ПРО-ПВО) стран в целом, театров военных действий, районов проведения локальных операций. Разнообразие современных и перспективных форм и способов ведения войн, построение боевых порядков, их «лоскутность» при отсутствии типового переднего края, сочетание на одной территории военных объектов и гражданской инфраструктуры исключают использование в построении систем и группировок ПРО-ПВО стереотипов.

Читайте также:  Бегущая строка на atmega168

Оборона по всем направлениям

Очевидно, что возможности ПРО-ПВО должны быть адекватны наступательным возможностям разнотипных и разноплановых группировок СВКН, участвующих в операции. Или превосходить их.

Это относится и к СВКН, обладающим элементами искусственного интеллекта и «разумно» применяющим средства борьбы с системами ПРО-ПВО (противорадиолокационные и другие огневые средства поражения, средства радиоэлектронной борьбы, «роевый» интеллект и др.).

Кроме того, нетрадиционные подходы к ПРО-ПВО связаны еще и с тем, что с развертыванием соединений и частей Сухопутных войск, зачастую сводных, группировки ПВО автоматически не образуются, как это было ранее при классическом развертывании и ведении боевых действий. Достаточно вспомнить чеченские кампании, когда в районы БД направлялись подразделения и части со всей России.

Группировки и системы ПРО-ПВО теперь требуется формировать и создавать каждый раз специально и адаптировать их под конкретные задачи.Формирование группировок и систем ПРО-ПВО ТВД, фронтов, объединений и соединений СВ, районов проведения современных локальных операций лежит на войсках ПВО, созданных в 1958 году как самостоятельный род войск.

Для успешного решения поставленных задач потребовалась разработка специализированной системы вооружения (ВВТ), обеспечивающей надежное прикрытие объектов.

Проведенные исследования показали, что система ВВТ войск ПВО СВ должна иметь в составе ЗРС (комплексы) дальнего действия фронтового звена, средней дальности армейского звена, малой дальности дивизионного звена, зенитные ракетные и зенитные артиллерийские комплексы ближнего действия, переносные зенитные ракетные комплексы (ПЗРК) полкового звена.

В состав ВВТ должны также входить средства разведки воздушного противника, автоматизированного управления и связи.Одним-двумя типами зенитных комплексов надежно и дешево прикрыть разномасштабные войсковые объекты и структуры СВ в различных формах ведения боевых действий оказалось невозможно.

Кроме того, эти средства должны не только обладать требуемой эффективностью, но быть высокомобильными, способными вести боевую работу в движении, с короткими остановками или с неподготовленных, занимаемых с ходу позиций.Такая концепция, как показало время, оказалась оптимальной, в последующем была скопирована зарубежными армиями и сейчас конкурентна на мировом рынке.

Она с трудом, но вписалась в новую структуру Сухопутных войск ВС РФ.За время существования войск ПВО СВ как самостоятельного рода войск их система вооружения претерпела ряд последовательных стадий развития.

Сейчас в соответствии с гособоронзаказом (ГОЗ-2020) производятся ВВТ четвертого поколения: ЗРС дальнего действия С-300В4, ЗРС средней дальности «Бук-М2/М3», ЗРК малой дальности «Тор-М2», ЗПРК ближнего действия «Тунгуска-М1», переносные ЗРК «Верба», а также средства автоматизированного управления этими системами и комплексами («Поляна-Д4М», «Ранжир-М», ПУ-12М7 и др.).

Эта совокупность ВВТ совместно с ВВТ ПВО ВКС, соединения и части которых дислоцированы на ТВД, и должна противостоять современным и перспективным СВКН.

Анализ показывает, что принципиально система ВВТ ПВО СВ четвертого поколения не только способна решать поставленные задачи, но и может быть модернизирована. Однако развитие СВКН, форм и способов их боевого применения привело к тому, что возникли принципиально новые задачи, которые современными средствами ПВО сегодня в должной мере не решаются. Это требует незамедлительных мер инженерно-технического, организационного и тактического характера, направленных на совершенствование боевых характеристик образцов ВВТ ПВО СВ, форм и способов их применения в составе группировок ПВО необходимых конфигураций, определяемых характером и структурой войн и вооруженных конфликтов. Проведенные исследования и анализ ситуации позволили выработать предложения для обеспечения высокой эффективности ПРО-ПВО ТВД, фронтов, войск, войсковых и потенциально значимых гражданских объектов в современных условиях и в среднесрочной перспективе.

Источник: https://topwar.ru/109338-pvo-v-chetvertom-pokolenii.html

Терминология: “Опорный” в измерительных системах

Распространённые в электронике термины опорный канал, опорный сигнал, опорный уровень (Reference) имеют в своей основе общий технический принцип построения системы, когда один из переменных периодичных или постоянных сигналов в системе играет роль задающего (эталонного) по частоте, фазе или постоянному уровню, и преобразование остальных сигналов в системе происходит относительно данного опорного периодического сигнала или постоянного уровня. Периодический опорный сигнал синхронизирует процессы в устройстве по частоте или фазе. Постоянный опорный уровень (например, напряжения, тока) привязывает передаточную функцию преобразования сигналов в системе по смещению или масштабу.

Очевидно, канал измерения системы или выделенный канал выполняет роль опорного канала, когда периодический сигнал или постоянный уровень данного канала используется как опорный.

 Нередко сама физика специфической схемы измерений диктует необходимость опорного канала, как например, в случае измерения температуры термопарой, когда канал измерения температуры холодного спая по сути является опорным каналом измерения.

На фото выше приведён фрагмент задней панели генератора сигналов AFG1022 с входом опорной частоты (Ref Clk/Counter In) и выходом (Ref Clk Out). В генераторах и частотомерах вход опорной частоты (и соответствующий ему канал) является входом синхронизации счётной логики.

При использовании канала опорной частоты генераторов и частотомеров относительная погрешность воспроизведения или измерения частоты этих приборов будет равняться относительной погрешности частоты сигнала внешнего источника опорной частоты.

Это даёт возможность засинхронизировать несколько приборов от одной высокостабильной опорной частоты, возможно, задействовав выходы опорной частоты для трансляции опорного сигнала на вход опорного канала частоты другого прибора.

Синхронизация частот генераторов в измерительной системе делается также с целью уменьшения интермодуляционных искажений сигналов.

Привязка по фазе опорного периодического сигнала широко применяются в системах фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), фазовых детекторах, фазовых модуляторах, фазометрах, в системах измерения задержек сигналов — во всех системах, где критически важным условием функционирования является сохранение заданных задержек по отношению к опорному сигналу. Привязка частоты синхронизации в измерительной системе по фазе опорного периодического сигнала также применяется для обеспечения когерентности измерений.

Привязка по уровню опорного сигнала широко используется в измерительных системах и методах измерений, основанных на сравнении с эталоном (типично эталоном является источник опорного напряжения). Полезной возможностью реализации такого метода является применение АЦП с входным коммутатором каналов, у которого часть каналов используется в роли опорных с целью повышения точности измерений.

Читайте также:  Автомобильный пробник-индикатор с дискретностью 1 в

Подметим, что практически всегда доступен хотя бы один недорогой, но высокопрецизионный источник опорного напряжения — это источник нулевого напряжения в виде короткозамкнутого соединения для измерения собственного смещения нуля вольтметра или АЦП с входом напряжения. Также всегда доступен один практически идеальный источник нулевого опорного тока в виде обрыва цепи для входа измерения тока.

Общий технический принцип, заложенный в пришедшую из радиотехники группу терминов со словом “опорный”, широко применяется в метрологии: в калибровке, тарировке, в методиках поверки Средств измерений и в методах измерений вообще. 

Источник: http://www.lcard.ru/lexicon/reference_term

Простое и эффективное формирование сигналов при помощи синтезаторов прямого цифрового синтеза частот

2012 №1

Технология прямого цифрового синтеза используется для формирования колебаний с высоким качеством и изменения их параметров в широком спектре самых разнообразных областей, например в медицине, промышленности, измерительной технике, системах связи и оборонной отрасли. В статье дается обзор технологии прямого цифрового синтеза, описываются ее достоинства и ограничения, а также рассматриваются некоторые примеры применения и новые продукты, делающие ее более доступной для потребителей.

Ключевым требованием во многих отраслях промышленности является способность точно формировать колебания различной частоты и формы, легко и быстро изменяя их параметры.

Независимо от того, требуется ли источник частоты с быстрой перестройкой, малым фазовым шумом и превосходным свободным от побочных составляющих динамическим диапазоном для широкополосного приемопередатчика, или возбуждающий сигнал со стабильной частотой для промышленной системы управления, возможность быстро, просто и без применения дорогостоящих средств генерировать сигнал с регулируемыми параметрами, поддерживая при этом неразрывность его фазы, является критическим критерием проекта, которому удовлетворяет технология прямого цифрового синтеза частот.

Задача синтеза частот

Растущая занятость частотного спектра наряду с неизменным спросом на более качественное измерительное оборудование, обладающее меньшим энергопотреблением, требует работы в новых частотных диапазонах и лучшего использования уже имеющихся.

Это порождает необходимость в поиске более эффективных способов формирования сигналов заданной частоты. В большинстве случаев эта задача решается при помощи синтезаторов частот.

Данные устройства формируют из сигнала фиксированной частоты fC сигнал на связанной с ней желаемой частоте (и с желаемой фазой) fOUT. В общем случае взаимосвязь может быть описана простым выражением:

где εx — масштабирующий множитель, который иногда называют нормированной частотой.

Это выражение всегда реализуется при помощи алгоритмов пошаговой аппроксимации вещественных чисел.

Когда масштабирующий множитель является рациональным числом, то есть отношением двух простых целых чисел, частота выходного сигнала и опорная частота будут гармонически связаны друг с другом.

В то же время в большинстве случаев εx может принадлежать более широкому набору вещественных чисел, и тогда процесс аппроксимации останавливается, когда результирующее значение множителя попадает в пределы допустимой погрешности.

Прямой цифровой синтез частот

Одним из возможных способов практической реализации синтезатора частот является технология прямого цифрового синтеза частот (Direct Digital Frequency Synthesis, DDFS), которую иногда сокращенно именуют прямым цифровым синтезом (Direct Digital Synthesis, DDS).

Этот метод основан на использовании цифровой обработки данных для формирования выходного сигнала с перестраиваемыми частотой и фазой из сигнала фиксированной опорной частоты (тактового сигнала) fC.

В архитектуре DDS опорная частота (частота системного тактового сигнала) подвергается делению на масштабирующий коэффициент, который определяется программируемым двоичным словом настройки.

Говоря простым языком, синтезатор DDFS преобразует последовательность импульсов тактового сигнала в аналоговое колебание, как правило, синусоидальной, треугольной или прямоугольной формы. Как показано на рис.

 1, основными составными частями синтезатора являются: фазовый аккумулятор, формирующий число, соответствующее фазовому углу выходного колебания; преобразователь фазы в цифровой код, формирующий мгновенное значение цифрового кода амплитуды, соответствующее фазовому углу; цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), который преобразовывает этот цифровой код в соответствующий дискретный уровень аналогового сигнала.

Рис. 1. Функциональная блок-схема системы DDS

В случае синусоидальных выходных сигналов преобразователь фазы в цифровой код обычно представляет собой таблицу значений синуса (рис. 2). Фазовый аккумулятор осуществляет суммирование текущего значения с величиной N для формирования частоты, которая связана с fC выражением:

где М — разрешение слова настройки (24–48 бит); N — количество импульсов частоты fC, соответствующее приращению выходного значения фазового аккумулятора.

Рис. 2. Типичная архитектура синтезатора DDS и этапы преобразования сигнала

Поскольку изменение N приводит к мгновенному изменению частоты и фазы выходного сигнала, архитектура, по определению, не дает разрывов фазы, что является критическим требованием для многих задач. Кроме того, в отличие от аналоговых систем, таких как системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), синтезатор DDS не требует времени на стабилизацию контура.

ЦАП обычно представляет собой высококачественную схему, спроектированную специально для работы с ядром DDS (фазовый аккумулятор и преобразователь фазы в амплитуду). В большинстве случаев комбинацию ЦАП и ядра DDS, которая часто реализуется на одном кристалле, называют полнофункциональным DDS (Complete DDS, C-DDS).

На практике интегральные микросхемы (ИМС) синтезаторов DDS часто содержат набор интегрированных регистров, при помощи которых реализуются различные схемы частотной и фазовой модуляции. Содержимое регистра фазы, если он присутствует, прибавляется к результату на выходе фазового аккумулятора.

Это позволяет задерживать выходной синусоидальный сигнал по фазе в соответствии с записанным словом настройки фазы. Данная функция крайне полезна для систем связи с фазовой модуляцией.

Количество бит в слове настройки фазы, а следовательно, и разрешение задержки по фазе определяются разрешением схемы сумматора.

Интеграция ядра DDS и ЦАП в одном устройстве имеет свои достоинства и недостатки, однако независимо от того, интегрирован ЦАП или нет, он должен формировать аналоговый сигнал высокого качества с исключительной чистотой спектра.

ЦАП преобразовывает цифровой синусоидальный выходной сигнал ядра DDS в аналоговое синусоидальное колебание и может иметь несимметричный или дифференциальный выход.

Некоторыми из ключевых требований, предъявляемых к ЦАП, являются малый фазовый шум, превосходный свободный от побочных составляющих динамический диапазон (Spurious Free Dynamic Range, SFDR) в широкой и узкой полосе, а также малое энергопотребление.

Если ЦАП является внешним компонентом, то он должен иметь достаточное быстродействие для работы с выходным цифровым сигналом ядра DDS, поэтому в данном случае обычно используются ЦАП с внешним портом.

Сравнение DDS с другими решениями

Другими возможными способами формирования сигналов заданной частоты являются использование аналоговых схем фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), генераторов тактовых сигналов, а также применение микросхем FPGA для динамического программирования выходного уровня ЦАП. Простое сравнение технологий можно произвести на основании спектральных характеристик и потребления мощности, как показано в таблице 1.

Таблица 1. Высокоуровневое сравнение DDS и конкурирующих технологий

Потребление мощности Чистота спектра

Источник: http://wireless-e.ru/articles/sheme/2012_1_59.php

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector