Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии

Приведены результаты исследования возможности применения синтезатора прямого цифрового синтеза (ПЦС) в качестве опорного источника в спектрометре миллиметрового диапазона. Показано, что при комбинации ПЦС и узкополосной фазовой автоподстройки частоты можно получать высокую кратность умножения частот...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2007
Автори:	Алексеев, Е.А., Захаренко, В.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Радіоастрономічний інститут НАН України 2007
Теми:	Динамический хаос в радиофизике и электронике
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8364
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии / Е.А. Алексеев, В.В. Захаренко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2007. — Т. 12, № 2. — С. 205-213. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859916241090641920
author	Алексеев, Е.А. Захаренко, В.В.
author_facet	Алексеев, Е.А. Захаренко, В.В.
citation_txt	Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии / Е.А. Алексеев, В.В. Захаренко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2007. — Т. 12, № 2. — С. 205-213. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.
collection	DSpace DC
description	Приведены результаты исследования возможности применения синтезатора прямого цифрового синтеза (ПЦС) в качестве опорного источника в спектрометре миллиметрового диапазона. Показано, что при комбинации ПЦС и узкополосной фазовой автоподстройки частоты можно получать высокую кратность умножения частоты (вплоть до 600) выходного сигнала синтезатора ПЦС без влияния его побочных спектральных компонент. Разработанный синтезатор успешно применен в спектрометре для исследования вращательных спектров молекул. Спектральная чистота несущей оценена по записям молекулярных спектров и оказалась не хуже, чем при использовании прямого аналогового синтеза, при этом значительно уменьшились размеры, масса и энергопотребление синтезатора. Наведено результати дослідження можливості застосування синтезатора прямого цифрового синтезу як опорного джерела у спектрометрі міліметрового діапазону. Показано, що комбінуючи прямий цифровий синтез та вузькосмугову фазову автокорекцію частоти можна отримати високу кратність множення частоти (до 600 та вище) вихідного сигналу синтезатора прямого цифрового синтезу без впливу його побічних спектральних компонент. Розроблений синтезатор успішно застосовано у спектрометрі для дослідження обертальних спектрів молекул. Спектральна чистота вихідного сигналу оцінювалась за записами молекулярних спектрів і виявилась не гіршою, ніж із застосуванням прямого аналогового синтезу, при цьому значно зменшились розміри, маса та енергоспоживання синтезатора. The results of investigation of the possibility of application of a direct digital synthesizer (DDS) as a reference source in a millimeterwave spectrometer are shown. It is also shown that combining the direct digital synthesis with the narrow-band phase lock loop will allow to reach a large factor of frequency multiplication (up to 600) of the DDS output signal. The new synthesizer is successfully applied as a reference source for a millimeter-wave spectrometer which is intended for investigation of rotational spectra of molecules. The spectral purity was estimated by molecular spectra records and had shown to be not worth than that of the synthesizer of direct analog synthesis. At the same time, a new synthesizer has much more smaller size, weight, and power consumption.
first_indexed	2025-12-07T16:05:35Z
format	Article
fulltext	Радиофизика и радиоастрономия, 2007, т. 12, №2, с. 205-213 © Е. А. Алексеев, В. В. Захаренко, 2007 УДК 539.107; 539.194 Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии Е. А. Алексеев, В. В. Захаренко Радиоастрономический институт НАН Украины, ул. Краснознаменная, 4, г. Харьков, 61002, Украина E-mail: alekseev@rian.kharkov.ua Статья поступила в редакцию 2 апреля 2007 г. Приведены результаты исследования возможности применения синтезатора прямого цифрового синтеза в качестве опорного источника в спектрометре миллиметрового диапа- зона. Показано, что при комбинации прямого цифрового синтеза и узкополосной фазовой автоподстройки частоты можно получать высокую кратность умножения частоты (вплоть до 600) выходного сигнала синтезатора прямого цифрового синтеза без влияния его побоч- ных спектральных компонент. Разработанный синтезатор успешно применен в спектро- метре для исследования вращательных спектров молекул. Спектральная чистота несу- щей оценивалась по записям молекулярных спектров и оказалась не хуже, чем при ис- пользовании прямого аналогового синтеза, при этом значительно уменьшились размеры, масса и энергопотребление синтезатора. Введение Современную экспериментальную микро- волновую спектроскопию уже невозможно представить без применения новейших син- тезаторов частоты. Спектрометры всех веду- щих лабораторий мира построены на основе синтезаторов частоты. Здесь можно упомя- нуть и лабораторию в Кельнском универси- тете (Германия) [1, 2], и Лабораторию физи- ки лазеров, атомов и молекул (г. Лилль, Фран- ция) [3, 4], Департамент химии в Университе- те г. Болоньи (Италия) [3, 5], лабораторию в Институте физики (г. Варшава, Польша) [6], лабораторию в Химико-технологическом институте (г. Прага, Чехия) [7] и т. д. В спек- трометрах всех перечисленных лабораторий используются синтезаторы частоты, причем синтезаторы на основе фазовой автоподст- ройки частоты (ФАПЧ). Для получения вы- сокого частотного разрешения такие син- тезаторы строятся с применением делите- лей с дробным коэффициентом деления частоты при сравнительно низкой частоте сравнения ФАПЧ. Для синтезаторов такого рода характерен относительно высокий уро- вень фазовых шумов и побочных спектраль- ных составляющих [8]. Следует отметить, что в настоящее вре- мя наблюдается бурное развитие в области прямого цифрового синтеза частоты. Этот метод синтеза частоты становится все более и более популярным. Принципы прямого цифрового синтеза частот предложены еще в 1971 г. [9], однако только в последнее де- сятилетие, благодаря серьезным успехам в области микроэлектроники, они были ус- пешно реализованы на практике [10-14]. По- явление дешевых микросхем синтезаторов прямого цифрового синтеза и удобных средств разработки делает их сегодня привле- кательными для различных сфер применения. Е. А. Алексеев, В. В. Захаренко 206 Радиофизика и радиоастрономия, 2007, т. 12, №2 Синтезаторы прямого цифрового синте- за (в англоязычной литературе – direct digital synthesis – DDS) уникальны своей цифровой определенностью. Частота, амп- литуда и фаза сигнала в любой момент вре- мени известны с высокой точностью и легко управляются. DDS практически не подвер- жены температурному дрейфу и старению. Их высокие технические характеристики ста- ли причиной того, что в последнее время в ряде применений DDS вытесняют традици- онные аналоговые синтезаторы частот. Частотное разрешение DDS составляет 1 610 10− −÷ Гц при выходной частоте до не- скольких сотен мегагерц. Такое разрешение недостижимо для других методов синтеза. Другой характерной особенностью DDS является очень высокая скорость перехода на другую частоту, которая ограничена только быстродействием цифрового управ- ляющего интерфейса. При этом, например, синтезаторы на основе ФАПЧ используют обратную связь и фильтрацию сигнала ошибки, что существенно замедляет про- цесс переключения частоты. Серьезное пре- имущество DDS заключается в том, что все перестройки по частоте происходят без раз- рыва фазы выходного сигнала. Архитекту- ра этих синтезаторов позволяет осуществ- лять модуляцию различных видов. Если принять во внимание перечислен- ные выше достоинства синтезаторов пря- мого цифрового синтеза, то применение таких приборов для синтеза частот в мил- лиметровом диапазоне длин волн выгля- дит весьма заманчивым. Однако, несмот- ря на все достоинства, DDS пока не нашли применения в спектроскопии в качестве опорных источников. По нашему мнению, основная причина этого – их недостатки. Наиболее существенными из этих недостат- ков являются следующие: – в настоящее время максимальное зна- чение основной рабочей частоты DDS не превышает 400 МГц [14, 15]; – отдельные побочные спектральные составляющие на выходе DDS могут быть значительными по сравнению со спектраль- ными составляющими синтезаторов других типов [10]. Поскольку процесс синтеза частот в мик- роволновом диапазоне в настоящее время неразрывно связан с умножением частоты, наиболее серьезным препятствием на этом пути оказывается наличие в спектре опорных синтезаторов побочных спектральных ком- понент со значительной амплитудой. Основной целью настоящей работы яв- ляется поиск такого способа умножения ча- стоты синтезаторов прямого цифрового синтеза, который не повышает уровень по- бочных компонент в спектре генерации. До- полнительной целью исследования была модернизация спектрометра миллиметро- вого диапазона Радиоастрономического института НАНУ. 1. Особенности использования синтезатора прямого цифрового синтеза в системах с умножением частоты Синтез частот в миллиметровом диа- пазоне длин волн осуществляется , как правило, путем умножения частоты вы- ходного сигнала синтезаторов диапазона 100 10000÷ МГц [16]. При таком подходе кратность умножения частоты опорного синтезатора может достигать нескольких сотен и даже тысяч. Именно поэтому осо- бые требования предъявляются к первич- ному синтезатору, поскольку именно его качеством в конечном счете и будет опре- деляться чистота спектра выходного сиг- нала в миллиметровом диапазоне. Наиболее серьезным недостатком синте- заторов прямого цифрового синтеза час- тоты является наличие побочных спект- ральных компонент, связанных с особен- ностями их внутренней архитектуры. Вот почему при использовании DDS в системах с высокой кратностью умножения частоты как правило возникают серьезные пробле- мы [10] – результирующий спектр содержит большое количество паразитных составля- ющих с большой амплитудой. Мы решили проверить возможность при- менения синтезаторов частоты прямого циф- рового синтеза в системах с высокой крат- ностью умножения частоты на основе срав- Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии 207Радиофизика и радиоастрономия, 2007, т. 12, №2 нительно недорогой микросхемы AD9851. Характерные записи спектров генерации синтезатора прямого цифрового синтеза AD9851 приведены на рис. 1 [17]. Как сле- дует из рис. 1, б и из [17], уровень побоч- ных спектральных компонент в полосе частот ±0.05 МГц от несущей не превосхо- дит уровня –85 дБ. При этом в полном ра- бочем диапазоне 0 72÷ МГц (см. рис. 1, а) уровень побочных спектральных компо- нент достигает 60 42− ÷ − дБ [17]. Вот поче- му для сохранения высокой спектральной чистоты необходимо применять узкополос- ную адаптивную фильтрацию. Такая филь- трация может быть обеспечена при помо- щи узкополосной системы ФАПЧ (см. ниже в разделе 2). Прямое умножение частоты, например, от 40 до 240000 МГц (т. е. в 6000 раз) при- ведет к росту уровня побочных компонент на 75 дБ (и это при условии применения относительно узкополосной адаптивной фильтрации, ограничивающей полосу час- тот вблизи основной компоненты значени- ями не более 0.05± МГц). При этом отно- шение сигнал/помеха станет не более, чем 10 дБ. Вот почему необходимо понизить кратность умножения частоты как минимум на порядок. Как известно [10], в выходном спектре синтезатора прямого цифрового синтеза с опорной частотой reff помимо основного сигнала с частотой outf содержатся также дополнительные компоненты с частотами ref out ,nf f± где 1, 2, 3, ... .n = Распределение амплитуд этих компонент представлено на рис. 2 для out 50f = МГц и ref 180f = МГц (при использовании AD9851). В целом та- кой синтезатор обеспечивает работу в диа- пазоне 0 72÷ МГц. Для применения в спек- трометре нам желательно сместить его ра- бочий диапазон в область порядка 400 МГц (см. ниже раздел 2). Это означает, что сле- дует использовать компоненту ref out2 .f f+ Прежде всего мы попытались выделить ее фильтрами (см. рис. 2) и усилить. Однако Рис. 1. Спектр генерации синтезатора прямого цифрового синтеза AD9851 в широкой (а) и уз- кой (б) полосах [17] при частоте выходного сиг- нала 40.1 МГц Рис. 2. Спектр генерации идеального синтезато- ра прямого цифрового синтеза при частоте вы- ходного сигнала 50 МГц (тактовая частота равна 180 МГц) Е. А. Алексеев, В. В. Захаренко 208 Радиофизика и радиоастрономия, 2007, т. 12, №2 наша попытка оказалась неудачной, по- скольку на практике уровень компоненты ref out2 f f+ из-за неидеальности цифроана- логового преобразователя AD9851 оказал- ся ниже теоретического примерно на 20 дБ. Это привело к соответствующему ухудше- нию отношения сигнал/шум и в конечном счете к невозможности получить приемле- мое качество сигнала после умножения частоты. Получить спектральную компоненту ref out2 f f+ можно и другим способом, на- пример, при использовании преобразова- теля с повышением частоты. Функциональ- ная схема такого преобразователя на ос- нове синтезатора AD9851 приведена на рис. 3. Суть решения состоит в следующем: на смеситель подается выходной сигнал DDS и синтезированный сигнал с частотой 360 МГц, а полосовым фильтром выделя- ется суммарная компонента результата пре- образования частоты (385 430÷ МГц). В ка- честве опорного сигнала для DDS исполь- зовался сигнал с частотой 180 МГц, кото- рый получался при делении на 2 частоты сигнала 360 МГц. Применение преобразователя с повыше- нием частоты оказалось успешным, поэто- му все приведенные ниже результаты полу- чены именно с использованием этого опор- ного синтезатора. 2. Микроволновый спектрометр и методы контроля чистоты спектра Основой спектрометра РИ НАНУ [18, 19] также является синтезатор частоты. В тече- ние многих лет этот спектрометр успешно использовался для исследований спектров молекул (см., например, [20-22]), подверга- ясь неоднократной модернизации. Ниже мы приведем описание современной структуры Рис. 3. Функциональная схема преобразователя частоты вверх Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии 209Радиофизика и радиоастрономия, 2007, т. 12, №2 нашего спектрометра, а также результаты его последней модернизации. Упрощенная функциональная схема син- тезатора частоты (в составе спектрометра) приведена на рис. 4. Синтез частот в мил- лиметровом диапазоне длин волн осуще- ствляется при помощи двухступенчатого умножения частоты промышленного син- тезатора диапазона 390 400÷ МГц в двух кольцах ФАПЧ. Для повышения отноше- ния сигнал/шум при последующем умно- жении частоты, а также для эффективной фильтрации фазовых шумов опорного син- тезатора на первой ступени умножения ис- пользуется клистронный генератор диапа- зона 3400 5200÷ МГц. Максимально воз- можная широкополосность спектрометра достигается при использовании на второй ступени умножения частоты ряда сменных ламп обратной волны (ЛОВ). Выбирая раз- личные комбинации кратностей умноже- ния в обоих кольцах ФАПЧ, удавалось синтезировать частоты практически во всем диапазоне от 49000 до 149000 МГц. Применение удвоителя частоты позволя- ет расширить диапазон рабочих частот до 250000 МГц. Для достижения макси- мальной точности измерений все опорные сигналы синхронизированы по рубидиево- му стандарту частоты. Спектрометр (см. рис. 4) построен по так называемой “классической схеме” абсорбци- онных спектрометров: излучение синтезато- ра частоты диапазона 49000 149000÷ МГц (или же до 250000 МГц при использова- нии удвоителя частоты) пропускается че- рез поглощающую кювету, содержащую исследуемый газ, и детектируется приемной системой. Детектором излучения служит неохлаждаемый диод с барьером Шоттки. Выходной сигнал детектора усиливается малошумящим усилителем и, после анало- го-цифрового преобразования (АЦП), ре- гистрируется компьютером. Запись спект- ров поглощения молекул осуществляется следующим образом: в заданном диапазо- не частота синтезатора изменяется управ- ляющим компьютером с заданным шагом, Рис. 4. Функциональная схема спектрометра миллиметрового диапазона Е. А. Алексеев, В. В. Захаренко 210 Радиофизика и радиоастрономия, 2007, т. 12, №2 при этом в каждой точке регистрируются изменения уровня сигнала, прошедшего через поглощающую кювету. При записи спектров молекул выходное излучение син- тезатора модулировано по частоте, а в при- емной системе используется синхронное де- тектирование, поэтому линии поглощения регистрируются в виде первой производной по частоте от их формы. Серьезным недостатком нашего синтеза- тора является наличие так называемых “мер- твых зон” – сравнительно небольших участ- ков диапазона, в которых невозможен син- тез частот. Появление этих “мертвых зон” вызвано узким диапазоном рабочих час- тот опорного синтезатора: 390 400÷ МГц. В качестве этого синтезатора мы применя- ли модифицированный промышленный синтезатор прямого аналогового синтеза частоты Ч6-31. Предпринимавшиеся ранее попытки заменить его прибором с более широким диапазоном рабочих частот (как правило на основе ФАПЧ) всякий раз за- вершались неудачей, поскольку выясня- лось, что спектральная чистота нового синтезатора намного хуже, чем исходного. Построенный в рамках настоящей работы синтезатор (см. рис. 3) предназначен для замены применявшегося ранее опорного синтезатора (см. рис. 4, опорный синтеза- тор выделен жирными линиями). Следует от- метить, что благодаря низкому уровню фа- зовых шумов клистрона, именно его ФАПЧ с полосой пропускания около 1 2÷ кГц используется в качестве адаптивного уз- кополосного фильтра. Такое решение по- зволило нам сохранить чистоту спектра ге- нерации при высокой кратности умножения частоты, которая на максимальной рабочей частоте спектрометра (около 250000 МГц) достигает ~ 600. При разработке синтезаторов частоты немаловажным вопросом является метод контроля чистоты спектра построенного прибора. Поскольку промышленные ана- лизаторы спектра, позволяющие прово- дить измерения уровня фазовых шумов, яв- ляются весьма дорогостоящим и малодос- тупным оборудованием, нам пришлось вы- работать свои методы сравнения качества опорных синтезаторов. Заметим, что наш синтезатор частоты является составной частью спектрометра для исследования молекулярных спектров. По этой причи- не для контроля качества спектра генера- ции мы решили использовать записи спек- тров поглощения молекул: наличие регу- лярных побочных компонент в спектре синтезатора приведет к регистрации лож- ных линий, а при нерегулярной природе этих компонент мы заметим ухудшение от- ношения сигнал/шум. 3. Результаты и обсуждение Для того чтобы сравнить спектраль- ную чистоту опорных синтезаторов мы за- писали участки спектра молекулы 3 3CF CH в диапазоне частот около 124 ГГц (рис. 5) и 228 ГГц (рис. 6). На каждом рисунке пред- ставлено по две записи, одна из которых Рис. 5. Записи участка спектра молекулы 3 3CF CH на частотах около 124 ГГц, полученные при ис- пользовании нового опорного синтезатора час- тоты на основе DDS (верхняя запись) и со ста- рым опорным синтезатором (нижняя запись). Для наглядности записи разнесены по вертикали. Для оценки шумов в нижней части рисунка при- ведены фрагменты записей, увеличенные в 6 раз по амплитуде Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии 211Радиофизика и радиоастрономия, 2007, т. 12, №2 получена с использованием старого анало- гового синтезатора (нижние записи), вто- рая – с синтезатором на основе прямого циф- рового синтеза (верхние записи). Как следу- ет из сравнения этих записей, синтезатор прямого цифрового синтеза может исполь- зоваться в нашем спектрометре без како- го бы то ни было ухудшения отноше- ния сигнал/шум. Результаты измерения частот линий поглощения также совпадают. На рис. 6 мы привели увеличенный в 15 раз по амплитуде фрагмент записи, на котором можно сравнить уровень шума для обоих опорных синтезаторов. Детальный анализ шумовой дорожки (по нескольку сотен то- чек в различных участках диапазона) пока- зывает, что дисперсия шума для двух опор- ных синтезаторов различается не более чем на 10 %.± Таким образом, можно сделать вывод, что уровень фазовых шумов нового синтезатора по крайней мере не хуже, чем шумы старого. Полученные результаты оз- начают, что синтезатор прямого цифрово- го синтеза может быть эффективно исполь- зован в микроволновой спектроскопии при условии применения узкополосной адап- тивной фильтрации. Благодаря более широкому диапазону частот (385 430÷ МГц вместо 390 400÷ МГц), применение синтезатора прямого цифро- вого синтеза позволило полностью устра- нить “мертвые зоны”, т. е. участки диапа- зона спектрометра, синтез частоты в кото- рых ранее был невозможен. Отметим также, что при этом значительно уменьшились размеры, масса и энергопотребление спект- рометра. В перспективе мы предполагаем приме- нить микросхему более совершенного син- тезатора. Такая замена даст некоторое улучшение спектральной чистоты опорно- го синтезатора и, что не менее важно, повы- сит частотное разрешение на 2–3 порядка. Эти преимущества проявятся при дальней- шем расширении диапазона рабочих час- тот спектрометра в субмиллиметровый диа- пазон. Работа выполнена при поддержке гранта УНТЦ (контракт №2132). Литература 1. M. Šimeèková, Š. Urban, U. Fuchs, G. Winnewis- ser, I. Morino, K. M. T. Yamada. Ground state spec- trum of methylcyanide // J. Mol. Spectrosc. – 2004. – Vol. 226. – P. 123-136. 2. S. Brünken, U. Fuchs, F. Lewen, Š. Urban, T. Giesen, G. Winnewisser et al. Sub-Doppler and Doppler spectroscopy of DCN isotopomers in the terahertz region: ground and first excited bending states (v1v2v3)=(0 1e;f 0) // J. Mol. Spectrosc. – 2004. – Vol. 225. – P. 152-161. 3. J.-M. Colmont, B. Bakri, F. Rohart, G. Wlodarc- zak, J. Demaison, G. Cazzoli, L. Dore, C. Puzzarini. Intercomparison between ozone-broadening pa- rameters retrieved from millimetre-wave mea- surements by using different techniques // J. Mol. Spectrosc. – 2005. – Vol. 231. – P. 171-187. 4. L. Nguyen, J. Buldyreva, J-M Colmont, F. Rohart, G. Wlodarczak, E. A. Alekseev. Detailed profile anal- ysis of millimetre 502 and 602 GHz N2O-N2(O2) lines at room temperature for collisional linewidth determination // Mol. Phys. – 2006. – Vol. 104, No. 16-17. – P. 2701-2710. Рис. 6. Записи участка спектра молекулы 3 3CF CH на частотах около 228 ГГц, получен- ные при использовании нового опорного синте- затора частоты на основе DDS (верхняя запись) и со старым опорным синтезатором (нижняя за- пись). Для наглядности записи разнесены по вер- тикали. Для оценки шумов в нижней части ри- сунка приведен фрагмент, увеличенный в 15 раз по амплитуде Е. А. Алексеев, В. В. Захаренко 212 Радиофизика и радиоастрономия, 2007, т. 12, №2 5. G. Cazzoli, L. Dore, C. Puzzarini, B. Bakri, J.-M. Colmont, F. Rohart, G. Wlodarczak. Experimen- tal determination of air-broadening parameters of pure rotational transitions of HNO3: intercom- parison of measurements by using different tech- niques // J. Mol. Spectrosc. – 2005. – Vol. 229. – P. 158-169. 6. I. Medvedev, M. Winnewisser, F. C. De Lucia, E. Herbst, E. Biaіkowska-Jaworska, L. Pszczoґі- kowski, Z. Kisiel. The millimeter- and submilli- meter-wave spectrum of the trans–gauche con- former of diethyl ether // J. Mol. Spectrosc. – 2004. – Vol. 228. – P. 314-328. 7. L. Stříteská, P. Kania, L. Kolesníková, J. Koubek, Š. Urban. Prague Stark millimeterwave spectrom- eter setup // Proc. 19th International conference “High resolution molecular spectroscopy”. – Pra- gue. – 2006. – P. 99. 8. M. Curtin, P. O’Brien. Phase-Locked Loops for High- Frequency Receivers and Transmitters–Part 2 // Ana- log dialogue. – 1999. – Vol. 33, No. 5. – P. 13-17. Доступна по адресу: http://www.analog.com/lib- rary/analogDialogue/archives/33-05/phase_loc- ked/PLLs_2.pdf 9. J. Tierney, C. M. Rader, B. Gold. A digital fre- quency synthesizer //IEEE Trans. Audio Electroa- coust. – 1971. – AU-19. – P. 48-57. 10. A Technical Tutorial on Digital Signal Synthe- sis, Analog Devices Inc. – http://www.analog.com/ UploadedFiles/Tutorials/450968421DDS_Tu- torial_rev12-2-99.pdf 11. J. M. P. Langlois and D. Al-Khalili. Phase to sinusoid amplitude conversion techniques for di- rect digital frequency synthesis // IEE Proc. Cir- cuits Devices Syst. – 2004. – Vol. 151, No. 6. – P. 519-528. 12. В. Макаренко. Синтезаторы частоты пря- мого цифрового синтеза // Электронные ком- поненты и системы. – 2004. – №1. – С. 3-7. 13. В. Макаренко. Синтезаторы частоты прямо- го цифрового синтеза // Электронные компо- ненты и системы. – 2004. – №2. – С.13-18. 14. E. Murphy, C. Slattery. Direct Digital Synthe- sis (DDS) Controls Waveforms in Test, Measure- ment, and Communications // Analog dialogue. – 2005. – Vol. 39, No. 3. – P. 12 -15. Доступна по адресу: http://www.analog.com/library/analogdia- logue/archives/39-08/dds_apps.pdf 15. http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_ Sheets/AD9858.pdf 16. В. Манассевич. Синтезаторы частоты. Теория и проектирование. – М.: Связь, 1979. – 384 с. 17. http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_ Sheets/AD9851.pdf 18. E. A. Alekseev. Automated high resolution Millimeter Wave Spectrometer // Turkish Jour- nal of Physics. – 1995. – Vol. 19, No. 11. – P. 1457-1461. 19. E. A. Alekseev, V. V. Ilyushin. High-precision millimeter-wave spectrometer // Proc. of SPIE. – Vol. 4063. – 2000. – P. 260-263. 20. O. I. Baskakov, S. F. Dyubko, A. A. Katrich, V. V. Ilyushin, E. A. Alekseev. Millimeter-wave spectrum of CF2Cl2, taking into account the hy- perfine structure // J. Mol. Spectrosc. – 2000. – Vol. 199. – P. 26-33. 21. V. V. Ilyushin, E. A. Alekseev, S. F. Dyubko, R. A. Motiyenko, F. J. Lovas. Millimeter wave spectrum of glycine // J. Mol. Spectrosc. – 2005. – Vol. 231 – P. 15-22. 22. V. Ilyushin, E. A. Alekseev, J. Demaison, I. Kleiner. The ground and first excited torsional states of methyl carbamate // J. Mol. Spectrosc. – 2006. – Vol. 240 – P. 127-132. Синтезатор прямого цифрового синтезу у мікрохвильовій спектроскопії Є. А. Алєксеєв, В. В. Захаренко Наведено результати дослідження мож- ливості застосування синтезатора прямого цифрового синтезу як опорного джерела у спектрометрі міліметрового діапазону. Показано, що комбінуючи прямий цифро- вий синтез та вузькосмугову фазову авто- корекцію частоти можна отримати високу кратність множення частоти (до 600 та вище) вихідного сигналу синтезатора пря- мого цифрового синтезу без впливу його побічних спектральних компонент. Розроб- лений синтезатор успішно застосовано у спектрометрі для дослідження оберталь- них спектрів молекул. Спектральна чисто- та вихідного сигналу оцінювалась за запи- сами молекулярних спектрів і виявилась не гіршою, ніж із застосуванням прямого аналогового синтезу, при цьому значно зменшились розміри, маса та енергоспожи- вання синтезатора. Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии 213Радиофизика и радиоастрономия, 2007, т. 12, №2 Direct Digital Synthesizer at the Microwave Spectroscopy E. A. Alekseev and V. V. Zakharenko The results of investigation of the possibi- lity of application of a direct digital synthesiz- er (DDS) as a reference source in a millimeter- wave spectrometer are shown. It is also shown that combining the direct digital synthesis with the narrow-band phase lock loop will allow to reach a large factor of frequency multiplica- tion (up to 600) of the DDS output signal. The new synthesizer is successfully applied as a ref- erence source for a millimeter-wave spectrom- eter which is intended for investigation of ro- tational spectra of molecules. The spectral purity was estimated by molecular spectra records and had shown to be not worth than that of the synthesizer of direct analog synthe- sis. At the same time, a new synthesizer has much more smaller size, weight, and power consumption.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-8364
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1027-9636
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T16:05:35Z
publishDate	2007
publisher	Радіоастрономічний інститут НАН України
record_format	dspace
spelling	Алексеев, Е.А. Захаренко, В.В. 2010-05-25T08:35:32Z 2010-05-25T08:35:32Z 2007 Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии / Е.А. Алексеев, В.В. Захаренко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2007. — Т. 12, № 2. — С. 205-213. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. 1027-9636 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8364 539.107; 539.194 Приведены результаты исследования возможности применения синтезатора прямого цифрового синтеза (ПЦС) в качестве опорного источника в спектрометре миллиметрового диапазона. Показано, что при комбинации ПЦС и узкополосной фазовой автоподстройки частоты можно получать высокую кратность умножения частоты (вплоть до 600) выходного сигнала синтезатора ПЦС без влияния его побочных спектральных компонент. Разработанный синтезатор успешно применен в спектрометре для исследования вращательных спектров молекул. Спектральная чистота несущей оценена по записям молекулярных спектров и оказалась не хуже, чем при использовании прямого аналогового синтеза, при этом значительно уменьшились размеры, масса и энергопотребление синтезатора. Наведено результати дослідження можливості застосування синтезатора прямого цифрового синтезу як опорного джерела у спектрометрі міліметрового діапазону. Показано, що комбінуючи прямий цифровий синтез та вузькосмугову фазову автокорекцію частоти можна отримати високу кратність множення частоти (до 600 та вище) вихідного сигналу синтезатора прямого цифрового синтезу без впливу його побічних спектральних компонент. Розроблений синтезатор успішно застосовано у спектрометрі для дослідження обертальних спектрів молекул. Спектральна чистота вихідного сигналу оцінювалась за записами молекулярних спектрів і виявилась не гіршою, ніж із застосуванням прямого аналогового синтезу, при цьому значно зменшились розміри, маса та енергоспоживання синтезатора. The results of investigation of the possibility of application of a direct digital synthesizer (DDS) as a reference source in a millimeterwave spectrometer are shown. It is also shown that combining the direct digital synthesis with the narrow-band phase lock loop will allow to reach a large factor of frequency multiplication (up to 600) of the DDS output signal. The new synthesizer is successfully applied as a reference source for a millimeter-wave spectrometer which is intended for investigation of rotational spectra of molecules. The spectral purity was estimated by molecular spectra records and had shown to be not worth than that of the synthesizer of direct analog synthesis. At the same time, a new synthesizer has much more smaller size, weight, and power consumption. Работа выполнена при поддержке гранта УНТЦ (контракт №2132). ru Радіоастрономічний інститут НАН України Динамический хаос в радиофизике и электронике Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии Синтезатор прямого цифрового синтезу у мікрохвильовій спектроскопії Direct Digital Synthesizer at the Microwave Spectroscopy Article published earlier
spellingShingle	Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии Алексеев, Е.А. Захаренко, В.В. Динамический хаос в радиофизике и электронике
title	Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии
title_alt	Синтезатор прямого цифрового синтезу у мікрохвильовій спектроскопії Direct Digital Synthesizer at the Microwave Spectroscopy
title_full	Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии
title_fullStr	Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии
title_full_unstemmed	Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии
title_short	Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии
title_sort	синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии
topic	Динамический хаос в радиофизике и электронике
topic_facet	Динамический хаос в радиофизике и электронике
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8364
work_keys_str_mv	AT alekseevea sintezatorprâmogocifrovogosintezavmikrovolnovoispektroskopii AT zaharenkovv sintezatorprâmogocifrovogosintezavmikrovolnovoispektroskopii AT alekseevea sintezatorprâmogocifrovogosintezuumíkrohvilʹovíispektroskopíí AT zaharenkovv sintezatorprâmogocifrovogosintezuumíkrohvilʹovíispektroskopíí AT alekseevea directdigitalsynthesizeratthemicrowavespectroscopy AT zaharenkovv directdigitalsynthesizeratthemicrowavespectroscopy

Синтезатор прямого цифрового синтеза в микроволновой спектроскопии

Репозитарії

Схожі ресурси