4.3. Функциональные возможности цвс
Применение на выходе ЦВС двух преобразователей ПК и двух ЦАП с парой инверсных квадратурных выходных сигналов в каждом из них даёт возможность на любой выходной частоте формировать ансамбль квадратурных сигналов одинаковых амплитуд, сдвинутых по фазе на 00, 900, 1800 и 2700. Такие ансамбли сигналов позволяют производить преобразование частоты с подавлением зеркального канала без полосовых фильтров, строить балансные модуляторы сигналов с одной боковой полосой, с малыми погрешностями формировать сигналы с квадратурной фазовой манипуляцией ФМ-4 и т.д.
Рис.
4.6.Спектрограммы выходного сигнала ЦВС
на микросхеме AD9834 с
тактовой частотой 50 МГц: а – для
и б – для
Повышение тактовой частоты интегральных ЦВС при высоких требованиях к её стабильности привело разработчиков к введению в состав кристалла ЦВС электронных компонентов формирования опорного сигнала: а) буферного автогенератора с подключаемым внешним кварцевым резонатором на частоту (1…50) МГц; б) программируемого умножителя частоты с ФАПЧ в 4…20 раз, выходной сигнал которого используется как тактовый. Таким образом, проблема создания стабильного тактового сигнала с более высокой частотой, чем выделяемая, решается внутри кристалла ЦВС.
Уникальные
возможности предоставляют ЦВС в отношении
установки частоты выходного сигнала:
соотношение максимальной и минимальной
выходных частот достигает 10-12 декад;
количество дискретов частоты всего в
2 раза ниже, чем объём накопительного
сумматора R; шаг по
частоте в R раз меньше,
чем тактовая частота. При этом относительная
погрешность формы и амплитуды сигнала
не изменяются по диапазону, поскольку
определяются разрядностью представления
формы сигнала в преобразователе ПК и
свойствами ЦАП. Для поддержания
постоянства формы выходного сигнала
при изменении выходной частоты на много
порядков в состав кристалла ЦВС вводят
корректирующий цифровой фильтр с
коэффициентом передачи
.
Для получения возможности автоматической перестройки частоты по линейному по времени закону (ЛЧМ) в ЦВС вводят (рис. 4.7) дополнительный накопитель кода частоты (НКЧ), входной код k которого определяет скорость ЛЧМ, а выходной код является кодом частоты kf для основного накопителя кода фазы НКФ. В таком ЦСЧ код фазы изменяется с ростом номера такта вместо (4.1) по следующему соотношению
,
(4.5)
где kf0 – код начальной частоты. В результате этого код фазы
изменяется с ростом номера i по квадратичному (ступенчатому с учётом дискретизации) закону, а частота выходного сигнала
ЦВС меняется по закону ЛЧМ.
Формирование сигналов с фазовой манипуляцией (ФМн) в рамках ЦВС производится благодаря введению (см. рис. 4.8) цифрового модулятора кода фазы МКФ в виде сумматора кода с выхода НКФ и кода фазы kмод. Изменение кода kмод уже на следующем дискрете счёта приводит к изменению фазы выходного сигнала.
Рис.4.7. ЦВС со средствами формирования сигналов с манипуляцией фазы или с модуляцией частоты по линейному закону
Рис. 4.8. ЦВС со средствами формирования ансамбля из четырёх квадратурных сигналов и высокоскоростной манипуляции частоты, фазы и/или амплитуды
Для повышения скорости передачи данных при манипуляции частоты, фазы и/или амплитуды сигналов в состав ЦВС вводят (рис. 4.8) модулятор кода частоты МКЧ, модулятор кода фазы МКФ и модулятор кода амплитуды МКА, цифровые входы которых соединены через мультиплексоры МП с регистрами, в которых записаны коды дискретных значений частоты, фазы или амплитуды. Информационный поток данных переключает нужные мультиплексоры.
Модулятор кода амплитуды МКА представляет собой аппаратный перемножитель кода ординаты на код выходной амплитуды. Этот же узел используется для статической установки нужной амплитуды выходного сигнала или для стабилизации амплитуды выходного сигнала всего устройства формирования сигналов при использовании системы автоматической регулировки уровня мощности.
В период бурного развития систем мобильной связи выявлены [44] значительные достоинства использования манипулированных по частоте сигналов с непрерывной фазой (ЧМНФ), манипуляции минимальным сдвигом частоты (МЧМ) и сигналов с амплитудно-фазовой манипуляцией (АФМ). Сигналы с такими видами модуляции легко формируются за счёт быстрого переключения кодов в структуре ЦВС вида рис. 4.7.
Продолжительность перехода на новую фазу, частоту или амплитуду в ЦВС после изменения кода – минимальна, то есть составляет несколько тактовых интервалов.
Сглаживание скачка частоты при ЧМН и МЧМ производится подключением на фронте частотной манипуляции режима перестройки частоты по линейному во времени закону.