radioelectronicsИзвестия высших учебных заведений России. РадиоэлектроникаJournal of the Russian Universities. Radioelectronics1993-89852658-4794Saint Petersburg Electrotechnical Universityradioelectronics-114Research ArticleРАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ, ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВRADIO ELECTRONIC FACILITIES FOR SIGNAL TRANSMISSION, RECEPTION AND PROCESSINGТеория и моделирование цифровых вычислительных синтезаторовTheory and Modeling of Direct Digital SynthesizersКлюжевЕ. С.KlyuzhevE. S.klyuz757@bk.ruРябовИ. В.RyabovI. V.ryabov22@mail.ruСтрельниковИ. В.StrelnikovI. V.str-i-v@yandex.ruЮрьевП. М.YurievP. M.pavelyuriev@yandex.ruПоволжский государственный технологический университетРоссияVolga State University of TechnologyRussian Federation201628082016041018Copyright © Клюжев Е.С., Рябов И.В., Стрельников И.В., Юрьев П.М., 20162016Клюжев Е.С., Рябов И.В., Стрельников И.В., Юрьев П.М.Klyuzhev E.S., Ryabov I.V., Strelnikov I.V., Yuriev P.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://re.eltech.ru/jour/article/view/114

Рассмотрено проектирование цифровых вычислительных синтезаторов (ЦВС), построенных на базе метода прямого цифрового синтеза частот и сигналов, расчета фазовых отклонений в ЦВС. Приведены структурная и функциональная электрические схемы указанного ЦВС, а также структуры ЦВС с коммутацией фазовых отсчетов и ЦВС с квадратурными выходами. Приводятся основные формулы расчета уровней побочных спектральных составляющих в ЦВС при формировании сложных сигналов.

The article considers the problems of the design of direct digital synthesizers, based on the method of the direct digital frequency and signal synthesis, the calculation of phase changes in DDS. Block and functional electrical diagrams of a direct digital synthesizer are presented. Basic formulas for the calculation of spurious spectral components levels in DDS, while forming complex signals, are given. Structures of DDS with the switching of phase samples and DDS with quadrature outputs are presented.

Прямой цифровой синтез частот и сигналовцифровые вычислительные синтезаторыуровень амплитудных шумовфазовый шумцифровой накопительцифроаналоговый преобразовательфункциональный преобразователь "код-синус"фильтр нижних частотмногоуровневые сигналыуровень побочных спектральных составляющихчастотно-модулированный сигналDirect digital frequency and signal synthesisdigital synthesizersamplitude noise levelphase noisedigital storagedigital-to-analog converterfunctional generator x-sin(x)low-pass filtermultilevel signalslevel of spurious spectral componentsFM signalReferencesФормирование прецизионных частот и сигналов: учеб. пособие / Н. П. Ямпурин, В. В. Болознев, Е. В. Сафронов, Е. Б. Жалнин. Нижний Новгород: ННГТУ, 2003. 187 с.Формирование прецизионных частот и сигналов: учеб. пособие / Н. П. Ямпурин, В. В. Болознев, Е. В. Сафронов, Е. Б. Жалнин. Нижний Новгород: ННГТУ, 2003. 187 с.Рябов И. В. Цифровой синтез прецизионных сигналов / Марийск. государств. технич. ун-т. Йошкар-Ола, 2005. 152 с.Рябов И. В. Цифровой синтез прецизионных сигналов / Марийск. государств. технич. ун-т. Йошкар-Ола, 2005. 152 с.Методы и средства цифрового синтеза прецизионных сигналов для аппаратуры дистанционного зондирования ионосферы. Дис. … д-ра техн. наук / КГТУ (КАИ). Казань, 2006. 291 с.Методы и средства цифрового синтеза прецизионных сигналов для аппаратуры дистанционного зондирования ионосферы. Дис. … д-ра техн. наук / КГТУ (КАИ). Казань, 2006. 291 с.Рябов И. В. Цифровые синтезаторы частотно-модулированных сигналов // Приборы и техника эксперимента, 2001. № 2. С. 62-69.Рябов И. В. Цифровые синтезаторы частотно-модулированных сигналов // Приборы и техника эксперимента, 2001. № 2. С. 62-69.Рябов И. В. Цифровой синтезатор с V-образным законом изменения частоты // Приборы и техника эксперимента, 2006, № 3. С. 88-90.Рябов И. В. Цифровой синтезатор с V-образным законом изменения частоты // Приборы и техника эксперимента, 2006, № 3. С. 88-90.Рябов И. В. Метод прямого цифрового синтеза прецизионных сигналов // Радиотехника, 2006. № 9. С. 14-17.Рябов И. В. Метод прямого цифрового синтеза прецизионных сигналов // Радиотехника, 2006. № 9. С. 14-17.Рябов И. В., Юрьев П. М., Толмачев С. В. Методы повышения быстродействия цифровых вычислительных синтезаторов // Радиотехника. 2013. № 9. С. 46-52.Рябов И. В., Юрьев П. М., Толмачев С. В. Методы повышения быстродействия цифровых вычислительных синтезаторов // Радиотехника. 2013. № 9. С. 46-52.Рябов И. В., Юрьев П. М. Системы синтеза частот и сигналов как основные узлы современных радиоэлектронных средств // Вестн. Марийск. гос. технолог. ун-та. 2009. № 2. С. 11-15.Рябов И. В., Юрьев П. М. Системы синтеза частот и сигналов как основные узлы современных радиоэлектронных средств // Вестн. Марийск. гос. технолог. ун-та. 2009. № 2. С. 11-15.Рябов И. В., Юрьев П. М. Рекурсивный синтезатор частот для формирования сигналов с линейной частотной модуляцией // Фундаментальные исследования. 2012. № 9. Ч. 3. С. 685-689.Рябов И. В., Юрьев П. М. Рекурсивный синтезатор частот для формирования сигналов с линейной частотной модуляцией // Фундаментальные исследования. 2012. № 9. Ч. 3. С. 685-689.Рябов И. В., Толмачев С. В., Чернов Д. А. Цифровой вычислительный синтезатор сложных широкополосных сигналов // Приборы и техника эксперимента. 2014. № 2. С. 88-91.Рябов И. В., Толмачев С. В., Чернов Д. А. Цифровой вычислительный синтезатор сложных широкополосных сигналов // Приборы и техника эксперимента. 2014. № 2. С. 88-91.Tierney J., Rader C., Gold B. A Digital Frequency Synthesizer // IEEE Trans. on Audio Electroacoustic. 1971. Vol. AE-19, № 1. P. 48-57.Tierney J., Rader C., Gold B. A Digital Frequency Synthesizer // IEEE Trans. on Audio Electroacoustic. 1971. Vol. AE-19, № 1. P. 48-57.A Technical Tutorial on Digital Signal Synthesis. Analog Devices, Inc. 1999 URL: http://www.analog.com /media/en/training-seminars/design-handbooks/DDS-tutorial.pdf (дата обращения 18.06.2016).A Technical Tutorial on Digital Signal Synthesis. Analog Devices, Inc. 1999 URL: http://www.analog.com /media/en/training-seminars/design-handbooks/DDS-tutorial.pdf (дата обращения 18.06.2016).Langlois J. M. P., Al-Khalili D. Phase to Sinusoid Amplitude Conversion Techniques for Direct Digital Frequency Synthesis // IEE Proc. Circuits Devices Syst. 2004. Vol. 151, №. 6. P. 519-528.Langlois J. M. P., Al-Khalili D. Phase to Sinusoid Amplitude Conversion Techniques for Direct Digital Frequency Synthesis // IEE Proc. Circuits Devices Syst. 2004. Vol. 151, №. 6. P. 519-528.Макаренко В. Синтезаторы частоты прямого цифрового синтеза // Электронные компоненты и системы. 2004. № 1. С. 3-7.Макаренко В. Синтезаторы частоты прямого цифрового синтеза // Электронные компоненты и системы. 2004. № 1. С. 3-7.Макаренко В. Синтезаторы частоты прямого цифрового синтеза // Электронные компоненты и системы. 2004. № 2. С.13-18.Макаренко В. Синтезаторы частоты прямого цифрового синтеза // Электронные компоненты и системы. 2004. № 2. С.13-18.Murphy E., Slattery C. Direct Digital Synthesis (DDS) Controls Waveforms in Test, Measurement, and Communications // Analog dialogue. 2005. Vol. 39, № 3. P. 12-15.Murphy E., Slattery C. Direct Digital Synthesis (DDS) Controls Waveforms in Test, Measurement, and Communications // Analog dialogue. 2005. Vol. 39, № 3. P. 12-15.Мерфи Е. Все о синтезаторах DDS; пер. А. Власенко // Компоненты и технологии. 2005. № 45. С. 28-32.Мерфи Е. Все о синтезаторах DDS; пер. А. Власенко // Компоненты и технологии. 2005. № 45. С. 28-32.Ридико Л. DDS: прямой цифровой синтез частоты // Компоненты и технологии. 2001. № 17. С. 50-56.Ридико Л. DDS: прямой цифровой синтез частоты // Компоненты и технологии. 2001. № 17. С. 50-56.Стариков О. Прямой цифровой синтез частоты и его применение // Chip News. 2002. Т. 33, № 3. Р. 56-64.Стариков О. Прямой цифровой синтез частоты и его применение // Chip News. 2002. Т. 33, № 3. Р. 56-64.Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986. 512 с.Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986. 512 с.Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник для вузов. М.: Высш.шк., 2000. 462 с.Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник для вузов. М.: Высш.шк., 2000. 462 с.Кочемасов В. Н. , Белов Л. А., Оконешников В. С. Формирование сигналов с линейной частотной модуляцией. М.: Сов. радио, 1983. 192 с.Кочемасов В. Н. , Белов Л. А., Оконешников В. С. Формирование сигналов с линейной частотной модуляцией. М.: Сов. радио, 1983. 192 с.Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. М.: Сов. радио, 1971. 568 с.Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. М.: Сов. радио, 1971. 568 с.Иванов Д. В., Иванов В. А., Чернов А. А. Теоретические основы метода прямого цифрового синтеза радиосигналов для цифровых систем связи // Вестн. Поволжск. гос. технолог. ун-та. Сер. Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2012. № 2. С. 3-34.Иванов Д. В., Иванов В. А., Чернов А. А. Теоретические основы метода прямого цифрового синтеза радиосигналов для цифровых систем связи // Вестн. Поволжск. гос. технолог. ун-та. Сер. Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2012. № 2. С. 3-34.Vankka J., Halonen K. A. I. Direct Digital Synthesizers: Theory, Design and Applications. Heidelberg: Springer, 2001. 216 р.Vankka J., Halonen K. A. I. Direct Digital Synthesizers: Theory, Design and Applications. Heidelberg: Springer, 2001. 216 р.Fogarty J. D. Digital Synthesizers Produce Wide Frequency Range from Single Source // Computer Design, 1975. 102 p.Fogarty J. D. Digital Synthesizers Produce Wide Frequency Range from Single Source // Computer Design, 1975. 102 p.Cordesses L. Direct Digital Synthesis: A Tool for Periodic Wave Generation. Pt. 1 // IEEE Signal Processing Magazine, DSP Tips & Tricks colum. 2004. Vol. 21, № 4. P. 50-54.Cordesses L. Direct Digital Synthesis: A Tool for Periodic Wave Generation. Pt. 1 // IEEE Signal Processing Magazine, DSP Tips & Tricks colum. 2004. Vol. 21, № 4. P. 50-54.Kroupa V. F. Direct Digital Frequency Synthesizers. Wiley, 1998. 396 p.Kroupa V. F. Direct Digital Frequency Synthesizers. Wiley, 1998. 396 p.Chenakin A. Frequency Synthesizers: From Concept to Product. Norwood: Artech House, 2010. 305 p.Chenakin A. Frequency Synthesizers: From Concept to Product. Norwood: Artech House, 2010. 305 p.O’Leary P., Maloberti F. A direct-digital synthesizer with improved spectral performance // IEEE Trans. on Commun. 1991. Vol. СOM-39, № 7. P. 1046-1048.O’Leary P., Maloberti F. A direct-digital synthesizer with improved spectral performance // IEEE Trans. on Commun. 1991. Vol. СOM-39, № 7. P. 1046-1048.Зильберберг Я. Е., Теаро В. И., Ямпурин Н. П. Прямой цифровой синтез частот: учеб. пособие / Омск. политехнич. ин-т. Омск, 1991. 76 с.Зильберберг Я. Е., Теаро В. И., Ямпурин Н. П. Прямой цифровой синтез частот: учеб. пособие / Омск. политехнич. ин-т. Омск, 1991. 76 с.Маклеллан Д., Рейдер У. Применение теории чисел в цифровой обработке сигналов. М.: Радио и связь, 1983. 264 с.Маклеллан Д., Рейдер У. Применение теории чисел в цифровой обработке сигналов. М.: Радио и связь, 1983. 264 с.Формирование радиоэлектроники. Радиоэлектроника в ее историческом развитии. М.: Наука, 1988. 380 с.Формирование радиоэлектроники. Радиоэлектроника в ее историческом развитии. М.: Наука, 1988. 380 с.Пат. RU 2058659 C1 МПК6 Н03В19/00. Цифровой синтезатор частот / И. В. Рябов, П. А. Фищенко. Опубл. 20.04.1996. Бюл. № 11.Пат. RU 2058659 C1 МПК6 Н03В19/00. Цифровой синтезатор частот / И. В. Рябов, П. А. Фищенко. Опубл. 20.04.1996. Бюл. № 11.Пат. RU 2346381 C1 (2006.01) H03B19/00. Цифровой синтезатор частот с коммутацией фазовых отсчетов / И. В. Рябов, А. Н. Дедов. Опубл. 10.02.2009. Бюл. № 4.Пат. RU 2346381 C1 (2006.01) H03B19/00. Цифровой синтезатор частот с коммутацией фазовых отсчетов / И. В. Рябов, А. Н. Дедов. Опубл. 10.02.2009. Бюл. № 4.Пат. RU 2490789 C1 (2006.01) Н03L7/18. Цифровой синтезатор фазомодулированных сигналов / И. В. Рябов, А. Н. Дедов, С. В. Толмачев. Опубл. 20.08.2013. Бюл. № 23.Пат. RU 2490789 C1 (2006.01) Н03L7/18. Цифровой синтезатор фазомодулированных сигналов / И. В. Рябов, А. Н. Дедов, С. В. Толмачев. Опубл. 20.08.2013. Бюл. № 23.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.