А.В. Королев1

1 АО «Всероссийский НИИ радиотехники» (Москва, Россия)

1 teleret@mail.ru

Постановка проблемы. Цифровые вычислительные синтезаторы (ЦВС) - неотъемлемая часть синтезаторов частот и сигналов современных радиотехнических систем, в которых требуются гибкость управления, большая скорость изменения параметров выходного сигнала и высокое разрешение по частоте при достаточно низкой стоимости реализации. В то же время дискретность формируемых ЦВС сигналов приводит к появлению в их спектре побочных составляющих, приводящих к ухудшению качественных показателей синтезаторов. Одним их источников побочных составляющих являются ошибки квантования, связанные с конечной разрядностью цифро-аналогового преобразователя ЦВС.

Цель. Исследовать влияние ошибок квантования по амплитуде на спектр выходного колебания ЦВС.

Результаты. Выполнен анализ дискретных побочных спектральных составляющих (ПСС) при синтезе гармонических колебаний с использованием ЦВС, возникающих в результате квантования по амплитуде. Проведено моделирование спектра выходного колебания ЦВС с учетом квантования по амплитуде и конечной разрядности аккумулятора фазы. Показано, что для корректной оценки вклада ПСС ошибок квантования в спектр выходного колебания ЦВС целесообразно представлять их в виде дискретных составляющих.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании синтезаторов частот с использованием ЦВС для радиочастотных трактов различного назначения.

Королев А.В. Моделирование регулярных составляющих спектра выходного колебания цифрового вычислительного синтезатора // Успехи современной радиоэлектроники. 2025. T. 79. № 7. С. 73–79. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202507-05

1. Groulx R., Mason S., Collins R. Minimization of DDS Spurious Content in Multi-Channel Systems // High Frequency Electronics. 2006. Р. 18-28.
2. Rohde U.L., Rubiola E., Whitaker J.C. Microwave and wireless synthesizers: theory and design. John Wiley & Sons. 2021.
3. Clara M. High-performance D/A-converters: Application to digital transceivers. Springer Science & Business Media. 2012. V. 36.
4. Смекалов А.И. Метод прямого цифрового синтеза гармонического сигнала. Анализ и математическое моделирование // Радио-техника. 2011. № 1. С. 16−29.
5. Bennett W.R. Spectra of quantized signals // The Bell System Technical Journal. 1948. V. 27. № 3. P. 446-472.
6. Van de Plassche R.J. Integrated analog-to-digital and digital-to-analog converters // Springer Science & Business Media. 2012. V. 264.
7. Claasen T., Jongepier A. Model for the power spectral density of quantization noise // IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing. 1981. V. 29. № 4. P. 914-917.
8. Clavier A.G., Panter P.F., Grieg D.D. Distortion in a pulse count modulation system // Transactions of the American Institute of Electrical Engineers. 1947. V. 66. № 1. P. 989-1005.
9. Bellan D., Brandolini A., Gandelli A. Quantization theory-a deterministic approach // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 1999. V. 48. № 1. P. 18-25.
10. Widrow B., Kollár I. Quantization noise: roundoff error in digital computation, signal processing, control, and communications. Cambridge University Press. 2008.
11. Delos P., Liner J. Improved DAC phase noise measurements enable ultralow phase noise DDS applications // Analog Dialogue. 2017. V. 51. № 3. P. 31-35.
12. Calosso C.E., Olaya A.C.C., Rubiola E. Phase-noise and amplitude-noise measurement of DACs and DDSs // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2019. V. 67. № 2. P. 431-439.
13. Королев А.В., Рыков С.Г. Фазовые шумы цифровых вычислительных синтезаторов при изменении частот тактового и выходного колебания // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 5. С. 100-116. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202105-10.
14. Королев А.В., Рыков С.Г. Экспериментальное определение коэффициентов формулы для расчета фазовых шумов цифровых вычислительных синтезаторов // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 6. С. 96-108. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202206-13.
15. Грошков И.Д. Моделирование спектральной плотности мощности фазовых шумов формирователей сигналов на основе высокоскоростных ЦАП // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2024. № 3. С. 80-86.
16. Королев А.В., Рыков С.Г. Экспериментальное исследование фазовых и амплитудных шумов многорежимных цифро-аналоговых преобразователей в режимах RZ, NRZ и RF // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 7. С. 177-194. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202407-27.