RU177630U1 - The device for the formation of a multi-frequency quasi-noise signal - Google Patents

The device for the formation of a multi-frequency quasi-noise signal Download PDF

Info

Publication number
RU177630U1
RU177630U1 RU2017110357U RU2017110357U RU177630U1 RU 177630 U1 RU177630 U1 RU 177630U1 RU 2017110357 U RU2017110357 U RU 2017110357U RU 2017110357 U RU2017110357 U RU 2017110357U RU 177630 U1 RU177630 U1 RU 177630U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
digital
frequency
phase
Prior art date
Application number
RU2017110357U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Зюзин
Константин Евгеньевич Хайбутов
Павел Александрович Кострыкин
Максим Евгеньевич Хайбутов
Original Assignee
Алексей Владимирович Зюзин
Константин Евгеньевич Хайбутов
Павел Александрович Кострыкин
Максим Евгеньевич Хайбутов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Владимирович Зюзин, Константин Евгеньевич Хайбутов, Павел Александрович Кострыкин, Максим Евгеньевич Хайбутов filed Critical Алексей Владимирович Зюзин
Priority to RU2017110357U priority Critical patent/RU177630U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU177630U1 publication Critical patent/RU177630U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B29/00—Generation of noise currents and voltages
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2200/00—Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
    • H03B2200/006—Functional aspects of oscillators
    • H03B2200/008—Functional aspects of oscillators making use of a reference frequency

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и может быть использовано в радиолокационных системах обнаружения, распознавания и селекции.Основной целью предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей прототипа по формированию сложных многочастотных сигналов.Данное устройство, при условиях, имеющих место на практике, позволяет достичь следующего технического эффекта: расширить функциональные возможности прототипа, то есть обеспечить формирование многочастотного квазингумового сигнала в диапазоне сверхвысоких частот.Технический эффект в предлагаемом устройстве достигается за счет введения перестраиваемого генератора псевдослучайной последовательности с цифровым фильтром низких частот, цифрового перемножителя и сумматора, фазовращателя, аналогового фильтра низких частот и быстродействующей памяти типа First In - First Out (FIFO) с независимой адресацией, что позволяет, в отличие от прототипа, формировать узкополосный хаотический процесс, записывать его отчеты в память FIFO и, за счет формирования адреса считывания отсчетов по гармоническому закону, осуществлять гармоническую фазовую модуляцию узкополосного хаотического процесса.The proposed device relates to the field of radio engineering and can be used in radar detection, recognition and selection systems. The main purpose of the proposed utility model is to expand the functionality of the prototype for the formation of complex multi-frequency signals. This device, under conditions that take place in practice, allows to achieve the following technical effect: to expand the functionality of the prototype, that is, to ensure the formation of a multi-frequency quasi-noise signal in The technical effect in the proposed device is achieved by introducing a tunable pseudo-random sequence generator with a digital low-pass filter, a digital multiplier and an adder, a phase shifter, an analog low-pass filter and high-speed memory like First In - First Out (FIFO) with independent addressing, which allows, in contrast to the prototype, to form a narrow-band chaotic process, write its reports to the FIFO memory and, due to the formation of the readout address of the samples on ha harmonious law, to implement harmonic phase modulation of a narrow-band chaotic process.

Description

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и может быть использовано в радиолокационных системах обнаружения, распознавания и селекции.The proposed device relates to the field of radio engineering and can be used in radar systems for detection, recognition and selection.

Известно устройство, цифровой вычислительный синтезатор, содержащее последовательно включенные накопитель кода фазы, преобразователь кода фазы k ϕ в код ординаты k S и цифроаналоговый преобразователь. Все цифровые узлы тактируются от опорного генератора с частотой ƒ T . На вход накопителя кода фазы поступает код частоты k ƒ, а в регистр накопителя кода фазы записан код начальной фазы k ϕ 0 . С каждым импульсом тактовой частоты в накопителе кода фазы к текущему коду фазы прибавляется код частоты k ƒ, так что на выходе накопителя кода фазы накапливается код выходной фазыA device is known, a digital computer synthesizer containing a phase code storage device, a phase code converter k ϕ to an ordinate code k S, and a digital-to-analog converter. All digital nodes are clocked from the reference oscillator with a frequency of ƒ T. The frequency code k ƒ arrives at the input of the phase code accumulator, and the initial phase code k ϕ 0 is written into the phase code accumulator register. With each pulse of the clock frequency in the phase code accumulator, the frequency code k ƒ is added to the current phase code, so that the output phase code is accumulated at the output of the phase code accumulator

Figure 00000001
Figure 00000001

где i - текущий номер тактового импульса.where i is the current clock number.

Если N ϕ - количество разрядов кода частоты, a R=2 N ϕ - объем счетчика, то за один цикл накопления до переполнения в накопителе кода фазы пройдет M 0 =ent(2 N ϕ /k ƒ ) целых тактовых интервалов.If N ϕ is the number of bits of the frequency code, and R = 2 N ϕ is the volume of the counter, then M 0 = ent (2 N ϕ / k ƒ ) of whole clock intervals will pass in one accumulation cycle before overflow in the phase code accumulator.

Форма выходного колебания на периоде записана в преобразователе кода в виде зависимости кода ординаты k S от кода фазы k ϕ . В стандартных цифровых вычислительных синтезаторах формируются сигналы прямоугольной, треугольной, пилообразной или гармонической формы; заменой таблицы преобразователя кодов можно создать синтезатор сигналов иной формы [1, стр. 109, рис. 4.1]. Однако это устройство обладает ограниченными функциональными возможностями по формированию высокочастотных, продолжительных во времени сигналов со сложным видом модуляции, кроме того одноканальность приводит к возможности применения сформированного сигнала только в одной плоскости поляризации.The form of the output oscillation for the period is recorded in the code converter in the form of the dependence of the ordinate code k S on the phase code k ϕ . In standard digital computing synthesizers, rectangular, triangular, sawtooth, or harmonic waveforms are generated; By replacing the code converter table, you can create a signal synthesizer of a different form [1, p. 109, Fig. 4.1]. However, this device has limited functionality for generating high-frequency, time-consuming signals with a complex type of modulation, in addition, the single-channel nature makes it possible to use the generated signal in only one plane of polarization.

Известно также устройство, позволяющее формировать сигналы с манипуляцией фазы или модуляцией частоты по линейному закону, содержащее накопитель кода частоты, накопитель кода фазы, цифровой модулятор кода фазы, двухканальный преобразователь кода и два цифроаналогового преобразователя [1, стр. 114, рис. 4.7]. Все цифровые узлы тактируются от схемы управления и синхронизации. Работа устройства заключается в том, что на выходе накопителя кода частоты формируется увеличивающаяся в зависимости от кода скорости нарастания частоты k β величина k ƒ, которая поступает на вход накопителя кода фазы. На выходе накопителя кода фазы формируется код текущей фазы, который поступает на вход модулятора кода фазы, на другой вход которого поступает код модуляции фазы k ϕ МОД . Результирующий код фазыA device is also known that allows generating signals with phase manipulation or frequency modulation according to a linear law, containing a frequency code accumulator, phase code accumulator, digital phase code modulator, two-channel code converter and two digital-to-analog converters [1, p. 114, Fig. 4.7]. All digital nodes are clocked from the control and synchronization circuits. The operation of the device lies in the fact that at the output of the drive of the frequency code a value k ƒ increases, which depends on the code of the slew rate of the frequency k β , which is fed to the input of the drive of the phase code. At the output of the phase code accumulator, the current phase code is generated, which is fed to the input of the phase code modulator, to the other input of which the phase modulation code k ϕ MOD is received. Resulting phase code

Figure 00000002
Figure 00000002

где k ƒ 0 - код начальной частоты, в зависимости от номера i изменяется по квадратичному (ступенчатому с учетом дискретизации) закону, а частота выходного сигнала цифрового вычислительного синтезатора меняется по линейному закону. Формирование сигналов с фазовой манипуляцией производится благодаря введению цифрового модулятора кода фазы в виде сумматора.where k ƒ 0 is the initial frequency code, depending on the number i, it changes according to a quadratic (stepwise taking into account discretization) law, and the frequency of the output signal of a digital computer synthesizer changes according to a linear law. Signal generation with phase shift keying is performed by introducing a digital phase code modulator in the form of an adder.

Недостатком этого устройства является ограниченные функциональные возможности по формированию высокочастотных шумовых и многочастотных квазишумовых [2] сигналов.The disadvantage of this device is the limited functionality for the formation of high-frequency noise and multi-frequency quasi-noise [2] signals.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является цифровой вычислительный синтезатор с когерентным преобразованием частоты [1, стр. 121, рис. 4.13], который выбран в качестве прототипа.The closest technical solution to the proposed one is a digital computer synthesizer with coherent frequency conversion [1, p. 121, Fig. 4.13], which is selected as a prototype.

Устройство содержит опорный генератор, делитель частоты, фазовращатель, накопитель кода фазы, постоянное запоминающее устройство, два цифроаналоговых преобразователя, два аналоговых перемножителя и аналоговый сумматор.The device comprises a reference generator, a frequency divider, a phase shifter, a phase code storage device, read-only memory, two digital-to-analog converters, two analog multipliers and an analog adder.

При этом выход опорного генератора соединен с балансными перемножителями, фазовращателем и делителем частоты. Выход делителя частоты соединен с входом частоты тактирования накопителя кода фазы, на цифровые входы которого поступают коды объема счета R и код частоты k ƒ. Выход накопителя кода фазы соединен с адресным входом постоянного запоминающего устройства, на выходе которого формируются коды сигналов k S и k С , которые поступают на вход соответствующих цифроаналоговых преобразователей. Выходы цифроаналоговых преобразователей соединены с входами балансных перемножителей, второй вход которых соединен: для канала с кодом k S с опорным генератором, для канала с кодом k С с выходом фазовращателя. Выходы аналоговых перемножителей соединены со входами аналогового сумматора, на выходе которого формируется сигнал.The output of the reference generator is connected to balanced multipliers, a phase shifter and a frequency divider. The output of the frequency divider is connected to the input of the clock frequency of the drive of the phase code, the digital inputs of which receive the account volume codes R and the frequency code k ƒ . The output of the phase code storage device is connected to the address input of the read-only memory, at the output of which the signal codes k S and k C are generated, which are input to the corresponding digital-to-analog converters. The outputs of the digital-to-analog converters are connected to the inputs of balanced multipliers, the second input of which is connected: for a channel with code k S with a reference oscillator, for a channel with code k S with the output of a phase shifter. The outputs of the analog multipliers are connected to the inputs of the analog adder, at the output of which a signal is generated.

Работа известного устройства заключается в следующем. Гетеродинное напряжение, частотой ƒ T , через делитель частоты с заданным коэффициентом деления n подается в качестве тактового сигнала в накопитель кода фазы. На накопитель кода фазы также подаются код объема счета R, который определяет количество используемых отсчетов периода формируемого сигнала, и код частоты k ƒ. На выходе накопителя кода фазы, выполненного в виде цифрового сумматора, формируется адрес обращения в постоянное запоминающее устройство. Постоянное запоминающее устройство состоит из двух ячеек памяти с параллельной адресацией, содержащих отчеты ортогональных между собой сигналами k S и k C . Выходные коды постоянного запоминающего устройства связаны соотношениемThe operation of the known device is as follows. The heterodyne voltage, with a frequency ƒ T , is supplied through a frequency divider with a given division coefficient n as a clock signal to the phase code accumulator. The code of the count volume R, which determines the number of used samples of the period of the generated signal, and the frequency code k ƒ are also fed to the phase code accumulator. At the output of the phase code accumulator, made in the form of a digital adder, the address of access to the read-only memory is formed. Permanent storage device consists of two memory cells with parallel addressing, containing reports orthogonal to each other by signals k S and k C. The read-only memory output codes are related by

Figure 00000003
Figure 00000003

и формируют квадратурные отсчеты. Данные отчеты сигнала поступают на цифроаналоговые преобразователи, на выходе которых формируется аналоговый сигнал. Частота повторения выходного сигналаand form quadrature readings. These signal reports are sent to digital-to-analog converters, at the output of which an analog signal is generated. Output repetition rate

Figure 00000004
Figure 00000004

Аналоговые сигналы с выхода цифроаналоговых преобразователей поступают на первые входы балансных перемножителей, на второй вход которых поступает высокочастотное напряжение опорного генератора, при этом на вход второго перемножителя поступает гармоническое напряжение, сдвинутое по фазе на 90°. После выделения на выходах перемножителей верхней боковой полосы и суммирования их выходных колебаний в блоке сумматора напряжений формируется сверхвысокочастотный гармонический сигнал с частотойThe analog signals from the output of the digital-analog converters are fed to the first inputs of the balanced multipliers, the second input of which receives the high-frequency voltage of the reference generator, while the harmonic voltage is shifted by 90 ° in phase to the input of the second multiplier. After extracting the upper sideband at the outputs of the multipliers and summing their output oscillations, a microwave frequency signal with a frequency is generated in the voltage adder block

Figure 00000005
Figure 00000005

Вышеописанное устройство, осуществляет формирование аналогового СВЧ-сигнала, отчеты которого записаны в постоянное запоминающее устройство. Его основным недостатком является ограниченные функциональные возможности по формированию продолжительных сложных сигналов, в том числе многочастотных квазишумовых.The above device, performs the formation of an analog microwave signal, the reports of which are recorded in read-only memory. Its main disadvantage is the limited functionality for the formation of long complex signals, including multi-frequency quasi-noise ones.

Основной целью предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей прототипа по формированию сложных многочастотных сигналов. Одним из таких сложных сигналов является многочастотный квазингумовой сигнал, состоящий из N парциальных шумовых радиоимпульсов, имеющих одинаковую ширину полосы частот Δƒ o и излучаемых одновременно на разных несущих частотах, при этом внутри парциальных шумовых радиоимпульсов значение мгновенной амплитуды меняется по квазишумовому закону в соответствии с заданными параметрами генератора псевдослучайной последовательности.The main purpose of the proposed utility model is to expand the functionality of the prototype for the formation of complex multi-frequency signals. One of such complex signals is a multi-frequency quasi-noise signal, consisting of N partial noise radio pulses having the same frequency bandwidth Δƒ o and emitted simultaneously at different carrier frequencies, while inside the partial noise radio pulses the instantaneous amplitude varies according to the quasi-noise law in accordance with the specified parameters pseudo-random sequence generator.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство цифрового вычислительного синтезатора с когерентным преобразованием частоты, содержащее опорный генератор, соединенный с балансными перемножителями, фазовращателем и делителем частоты, при этом выход делителя частоты соединен с входом частоты тактирования накопителя кода фазы, выход которого соединен с входом постоянного запоминающего устройства, на выходе которого формируются коды сигналов k S и k C , которые поступают на вход 1-го и 2-го цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены с 1-ми входами балансных перемножителей, 2-е входы которых соединены: для канала с кодом k S с выходом опорного генератора, для канала с кодом k С с выходом фазовращателя, выходы балансных перемножителей соединены с 1-м и 2-м входами аналогового сумматора, дополнительно введены перестраиваемый генератор псевдослучайной последовательности с цифровым фильтром низких частот, цифровой перемножитель и сумматор, фазовращатель, аналоговый фильтр низких частот, быстродействующая память типа First In - First Out (FIFO) с независимой адресацией [3, стр. 235], при этом выход перестраиваемого генератора псевдослучайной последовательности является входом цифрового фильтра низких частот, выход которого соединен с 1-м входом памяти типа FIFO, на 2-й вход которой поступают отсчеты сигнала гармонической формы с выхода цифрового сумматора, на 1-й вход которого поступает константа С, а 2-й вход соединен с выходом цифрового перемножителя, на 1-й вход которого поступает код индекса фазовой модуляции, а 2-й вход соединен с выходом постоянного запоминающего устройства, вход которого соединен с выходом накопителя кода фазы, на 1-й вход которого поступает код частоты фазовой модуляции, выход памяти FIFO является входом цифроаналогового преобразователя, выход которого является входом фильтра низких частот, выход которого соединен с 1-м входом 1-го балансного перемножителя и фазовращателя, выход которого является входом 2-го балансного перемножителя, 2-е входы балансных перемножителей соединены с выходом опорного генератора для 1-го смесителя, и с фазовращателем сигнала опорного генератора для 2-го смесителя, выходы балансных смесителей являются 1-ми 2-м входами сумматора, выход которого является выходом устройства.This goal is achieved by the fact that in the known device of a digital computer synthesizer with coherent frequency conversion, containing a reference generator connected to balanced multipliers, a phase shifter and a frequency divider, while the output of the frequency divider is connected to the frequency input of the clock frequency of the phase code storage device, the output of which is connected to the input a read only memory whose output signals are generated codes and k S k C, which are input to the 1st and 2nd DACs you odes are connected to the 1-mi balanced inputs of multipliers, 2nd inputs of which are connected: the channel with a code k S with the output of the reference generator, for channel code C k output from the phase shifter, the balanced outputs of the multipliers are connected to the 1st and 2- m inputs of an analog adder, an additional tunable pseudo-random sequence generator with a digital low-pass filter, a digital multiplier and an adder, a phase shifter, an analog low-pass filter, high-speed memory of the type First In - First Out (FIFO) with an independent address [3, p. 235], while the output of the tunable pseudo-random sequence generator is the input of a digital low-pass filter, the output of which is connected to the 1st input of the FIFO memory, to the 2nd input of which the samples of a harmonic waveform are received from the output of the digital adder , on the 1st input of which the constant C arrives, and the 2nd input is connected to the output of the digital multiplier, the 1st input of which receives the phase modulation index code, and the 2nd input is connected to the output of the permanent storage device, the input of which is connected to the output of the phase code storage device, at the first input of which the phase modulation frequency code arrives, the FIFO memory output is the input of the digital-to-analog converter, the output of which is the input of the low-pass filter, the output of which is connected to the 1st input of the 1st balanced multiplier and phase shifter, output which is the input of the 2nd balanced multiplier, the 2nd inputs of the balanced multipliers are connected to the output of the reference generator for the 1st mixer, and with the phase shifter of the signal of the reference generator for the 2nd mixer, the outputs of the balanced mixer d are 1-E 2-m-input adder whose output is an output device.

Данное устройство при условиях, имеющих место на практике, позволяет достичь следующего технического эффекта: расширить функциональные возможности прототипа, то есть обеспечить формирование многочастотного квазишумового сигнала в диапазоне сверхвысоких частот.This device under the conditions that take place in practice, allows you to achieve the following technical effect: to expand the functionality of the prototype, that is, to ensure the formation of a multi-frequency quasi-noise signal in the ultra-high frequency range.

Технический эффект в предлагаемом устройстве достигается за счет введения перестраиваемого генератора псевдослучайной последовательности с цифровым фильтром низких частот, цифрового перемножителя и сумматора, фазовращателя, аналогового фильтра низких частот и быстродействующей памяти типа FIFO с независимой адресацией, что позволяет, в отличии от прототипа, формировать узкополосный хаотический процесс, записывать его отчеты в память FIFO и, за счет формирования адреса считывания отсчетов по гармоническому закону, осуществлять гармоническую фазовую модуляцию узкополосного хаотического процесса.The technical effect in the proposed device is achieved by introducing a tunable pseudo-random sequence generator with a digital low-pass filter, a digital multiplier and an adder, a phase shifter, an analog low-pass filter and a high-speed memory like FIFO with independent addressing, which allows, in contrast to the prototype, to form a narrow-band chaotic process, write its reports to the FIFO memory and, through the formation of the address for reading samples according to the harmonic law, perform harmon eskuyu phase modulation of the narrowband random process.

Реализация предлагаемой полезной модели не требует конструктивных изменений в аппаратуре существующих радиолокационных станций и сводится к введению в их состав дополнительного устройства формирования многочастотного квазишумового сигнала.The implementation of the proposed utility model does not require structural changes in the equipment of existing radar stations and is reduced to the introduction of an additional device for the formation of a multi-frequency quasi-noise signal.

Структурная схема разработанного устройства формирования многочастотного квазишумового сигнала приведена на фиг. 1.The block diagram of the developed device for generating a multi-frequency quasi-noise signal is shown in FIG. one.

В состав устройства формирования многочастотного квазишумового сигнала входят: генератор случайных чисел 1, дискретный фильтр низких частот 2, накопитель кода фазы 3, постоянное запоминающее устройство 4, аппаратный перемножитель 5, цифровой сумматор 6, блок памяти FIFO 7, цифроаналоговый преобразователь 8, аналоговый фильтр низких частот 9, балансные перемножители 10, 11, фазовращатели 12, 16, сумматор 13, делитель частоты 14, опорный генератор 15.The composition of the multi-frequency quasi-noise signal generating device includes: random number generator 1, discrete low-pass filter 2, phase 3 code storage device, read-only memory 4, hardware multiplier 5, digital adder 6, memory unit FIFO 7, digital-to-analog converter 8, analog low-pass filter frequencies 9, balanced multipliers 10, 11, phase shifters 12, 16, adder 13, frequency divider 14, reference generator 15.

Рассмотрим соединение элементов устройства формирования многочастотного квазишумового сигнала.Consider the connection of the elements of the device for the formation of a multi-frequency quasi-noise signal.

На 1-й вход накопителя кода фазы 3 поступает k ƒ - код частоты фазовой модуляции, на 2-й вход тактовый сигнал с выхода делителя частоты 14, выход накопителя соединен с входом постоянного запоминающего устройства 4, выход которого соединен с 1-м входом аппаратного перемножителя 5, на 2-й вход которого поступает индекс фазовой модуляции M ϕ , выход перемножителя 5 соединен с 2-м входом сумматора 6, на 1-й вход которого поступает константа С, выход сумматора 6 соединен с 2-м входом блока памяти FIFO 7, на 1-й вход которого поступают отсчеты хаотического сигнала с генератора случайных чисел 1 через дискретный фильтр 2, выход блока памяти FIFO 7 соединен с входом цифроаналогового преобразователя 8, выход которого, через фильтр низких частот 9, соединен с 1-м входом балансного перемножителя 10 и, через фазовращатель 12, с 1-м входом балансного перемножителя 11, 2-й вход перемножителя 10 соединен с выходом опорного генератора 15, а 2-й вход балансного перемножителя 11 соединен с выходом опорного генератора 15 через фазовращатель 16, выходы смесителей 10, 11 соединены с 1-ми 2-м входами сумматора 13 соответственно, выход которого является выходом устройства.At the 1st input of the phase 3 code drive, k ƒ is the phase modulation frequency code, at the 2nd input there is a clock signal from the output of the frequency divider 14, the drive output is connected to the input of the permanent storage device 4, the output of which is connected to the 1st input of the hardware multiplier 5, to the 2nd input of which the phase modulation index M ϕ arrives, the output of multiplier 5 is connected to the 2nd input of the adder 6, the first input of which receives the constant C , the output of the adder 6 is connected to the 2nd input of the FIFO memory 7, on the 1st input of which samples of the chaotic signal from the random number generator 1 through a discrete filter 2, the output of the FIFO 7 memory unit is connected to the input of the digital-to-analog converter 8, the output of which, through the low-pass filter 9, is connected to the 1st input of the balanced multiplier 10 and, through the phase shifter 12, from the 1st the input of the balanced multiplier 11, the 2nd input of the multiplier 10 is connected to the output of the reference generator 15, and the 2nd input of the balanced multiplier 11 is connected to the output of the reference generator 15 through the phase shifter 16, the outputs of the mixers 10, 11 are connected to the 1st 2 inputs adder 13, respectively, output to It is the output of the device.

Работа устройства заключается в цифровом формировании отсчетов узкополосного хаоса и его однотональной фазовой модуляции с последующем цифроаналоговым преобразованием и смещением на несущую частоту.The operation of the device is the digital formation of samples of narrow-band chaos and its monophonic phase modulation, followed by digital-to-analog conversion and offset to the carrier frequency.

Работа устройства начинается с подачи тактового сигнала от рпорного генератора 15 через делитель частоты 14 на накопитель кода фазы 3 (по данному тактовому сигналу работают все цифровые модули устройства). На накопитель кода фазы 3 подается код частоты k ƒ однотональной фазовой модуляции. На его выходе формируется код фазы k ϕ в соответствии с которым в постоянном запоминающем устройстве производится считывание отсчетов гармонического сигнала k S с частотой F m поступающих на аппаратный перемножитель 5. В перемножителе 5 отсчеты гармонического сигнала умножаются на заданный коэффициент фазовой модуляции М ϕ и подаются на цифровой сумматор 6. В сумматоре 6 к кодам отсчетов гармонического сигнала прибавляется константа С, которая должна удовлетворять условиюThe operation of the device begins with the supply of a clock signal from the horn generator 15 through the frequency divider 14 to the phase 3 code storage (all digital modules of the device work on this clock signal). A frequency code k ƒ single-phase phase modulation is supplied to the phase 3 code storage ring. At its output phase k φ generated code in accordance with which in the ROM is read harmonic signal samples k S with incoming frequency F m on the hardware multiplier 5. The multiplier 5 samples harmonic signal multiplied by the predetermined ratio of the phase modulation φ M and fed to the digital adder 6. In adder 6, the constant C is added to the codes of the samples of the harmonic signal, which must satisfy the condition

22 nn -1-one МM ϕϕ <С<R-2<C <R-2 nn МM ϕϕ ,,

где n - разрядность шины адреса, R - объем памяти FIFO 7. Данное условие обеспечивает формирование положительного адреса, поступающего на адресный вход памяти FIFO 7, и не выходящего за пределы адресного пространства при формировании в постоянном запоминающем устройстве 4 знакопеременных отсчетов гармонического сигнала k S ∈ [-2 n -1 , 2 n -1 ] разрядностью n и старшим знаковым разрядом. На вход данных памяти FIFO 7 поступают отсчеты узкополосного квазишумового процесса, полученного путем фильтрации фильтром низких частот 2 отсчетов хаотического процесса с цифрового генератора случайных чисел 1. После заполнения памяти отсчетами квазишумового сигнала, за счет независимого адресного считывания по гармоническому закону, на выходе памяти FIFO 7 формируются отсчеты многочастотного квазишумового сигнала. Это достигается за счет эквивалентности задержки сигнала по времени сдвигу по фазе при фазовой модуляции.where n is the width of the address bus, R is the memory size of FIFO 7. This condition ensures the formation of a positive address that arrives at the address input of the FIFO 7 memory and does not go beyond the address space when 4 alternating samples of the harmonic signal are generated in the read-only memory k S ∈ [-2 n -1 , 2 n -1 ] with the capacity of n and the most significant digit. The FIFO 7 memory data input receives samples of a narrow-band quasi- noise process obtained by filtering a low-pass filter for 2 samples of a chaotic process from a digital random number generator 1. After filling the memory with quasi-noise signal samples, due to independent address reading according to harmonic law, the FIFO 7 memory output samples of a multi-frequency quasi-noise signal are formed. This is achieved due to the equivalence of the signal delay in time by phase shift during phase modulation.

Если представить узкополосный квазишумовой сигнал выражениемIf we imagine a narrow-band quasi- noise signal as

Figure 00000006
Figure 00000006

где

Figure 00000007
- комплексная амплитуда случайного процесса, ƒ0 - центральная частота, то многочастотный квазишумовой сигнал можно получить путем перемножения узкополосного процесса
Figure 00000008
и экспоненциальной функции
Figure 00000009
:Where
Figure 00000007
is the complex amplitude of the random process, ƒ 0 is the center frequency, then a multi-frequency quasi-noise signal can be obtained by multiplying the narrow-band process
Figure 00000008
and exponential function
Figure 00000009
:

Figure 00000010
Figure 00000010

В данном выражении: M ϕ - индекс модуляции; F m - частота модуляции; J n (z) - функция Бесселя первого порядка n-го рода; n - целые числа. Оно описывает многочастотный квазишумовой сигнал, представляющий собой суммы парциальных квазишумовых радиоимпульсов, разнесенных по частоте на F m . Качественно амплитудно-частотный спектр сформированного сигнала представлен на фиг. 3. Используя аппарат комплексных амплитуд можно показать, что сдвиг по фазе узкополосного квазишумового процесса производится по закону:In this expression: M ϕ - modulation index; F m is the modulation frequency; J n (z) is the first-order Bessel function of the nth kind; n are integers. It describes a multi-frequency quasi- noise signal, which is the sum of partial quasi- noise radio pulses spaced in frequency by F m . Qualitatively, the amplitude-frequency spectrum of the generated signal is shown in FIG. 3. Using the apparatus of complex amplitudes, it can be shown that the phase shift of the narrow-band quasi-noise process is performed according to the law:

ϕ(t)=2πƒϕ (t) = 2πƒ 00 t+Mt + M ϕϕ sin(2πF sin (2πF mm t).t).

Если поставить в соответствие последовательности из R отсчетов узкополосного сигнала значение полной фазы 2π, то, при фиксированном шаге дискретизации Δt, в цифровом устройстве возможно реализовать сдвиг мгновенной фазы с шагом 2π/R, соответствующему сдвигу по времени на Δt. Тогда задача однотональной фазовой модуляции сводится к считыванию из памяти отсчетов сигнала в соответствии с адресом, который формируется по закону:If associate a sequence of R samples narrowband signal value of the total phase 2π, then, for a fixed sampling step Δt, the digital device may implement phase shift increments of instantaneous 2π / R, the corresponding shift in time by Δt. Then the task of single-phase phase modulation is reduced to reading the signal samples from the memory in accordance with the address, which is formed according to the law:

Figure 00000011
Figure 00000011

Первое слагаемое реализуется в устройстве за счет постоянного сдвига отсчетов узкополосного хаоса в памяти FIFO 7. Законы модуляции фазы узкополосного хаоса фазы и изменения адреса считывания из памяти представлены на фиг. 2.The first term is implemented in the device due to the constant shift of the samples of narrow-band chaos in the FIFO 7 memory. The laws of modulation of the phase of narrow-band phase chaos and changes in the read address from the memory are presented in FIG. 2.

Для формирования квадратурных составляющих при когерентном преобразовании частоты вверх служит фазовращатель 12 на величину π/2, вход которого соединенный с выходом низкочастотного фильтра 9, а выход соединен с входом балансного смесителя 11. Применение фазовращатель 12 возможно при формировании достаточно узкополосных сигналов. Полоса пропускания фильтра низких частот 9 не должна превышать значения ƒ T /2, данный фильтр служит для сглаживания ступенчатой формы сигнала на выходе цифроаналогового преобразователя 8. Фазовращатель 16 служит для формирования ортогональных сигналов, поступающих на вторые входы балансных смесителей 10, 11 от опорного генератора 15. Высокочастотный многочастотный квазишумовой сигнал формируется в сумматоре 13, на входы которого поступают высокочастотные квадратурные составляющие сигнала с выходов балансных смесителей, выход которого является выходом устройства. Спектры сформированных сигналов на выходе дискретного фильтра низких частот 2, цифроаналогового преобразователя 8 и сумматора 13 показаны на фиг. 3.To form the quadrature components during the coherent frequency conversion upward, use the phase shifter 12 by π / 2, the input of which is connected to the output of the low-pass filter 9, and the output is connected to the input of the balanced mixer 11. The use of the phase shifter 12 is possible when generating sufficiently narrowband signals. The passband of the low-pass filter 9 should not exceed ƒ T / 2 , this filter serves to smooth the step-like waveform at the output of the digital-to-analog converter 8. The phase shifter 16 is used to generate orthogonal signals arriving at the second inputs of the balanced mixers 10, 11 from the reference generator 15 A high-frequency multi-frequency quasi-noise signal is generated in the adder 13, the inputs of which receive the high-frequency quadrature components of the signal from the outputs of the balanced mixers, the output of which is is the output of the device. The spectra of the generated signals at the output of a discrete low-pass filter 2, a digital-to-analog converter 8, and an adder 13 are shown in FIG. 3.

В качестве базового объекта выбран прототип, поскольку он отвечает необходимым требованиям, предъявляемым к подобным устройствам в настоящее время.The prototype was chosen as the base object, since it meets the necessary requirements for such devices at present.

В отличие от базового объекта, осуществляющего формирование аналогового СВЧ-сигнала сигнала, предлагаемое устройство позволяет формировать многочастотный квазишумовой сигнал в диапазоне сверхвысоких частот. Это стало возможным путем включения перестраиваемого генератора псевдослучайной последовательности с цифровым фильтром низких частот, преобразователя кода, цифрового перемножителя, сумматора, двух фазовращателей, аналогового фильтра низких частот, быстродействующей памяти типа FIFO с независимой адресацией. При этом включение дополнительных элементов существенно не усложняет алгоритм работы предлагаемого устройства в целом, но позволяет формировать многочастотный квазишумовой сигнал.Unlike the base object, which generates an analogue microwave signal, the proposed device allows the formation of a multi-frequency quasi-noise signal in the microwave range. This was made possible by the inclusion of a tunable pseudo-random sequence generator with a digital low-pass filter, a code converter, a digital multiplier, an adder, two phase shifters, an analog low-pass filter, and a fast FIFO memory with independent addressing. Moreover, the inclusion of additional elements does not significantly complicate the algorithm of the proposed device as a whole, but allows the formation of a multi-frequency quasi-noise signal.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет формировать многочастотные квазишумовые сигналы в диапазоне высоких частот и может быть изготовлено на известной элементной базе и известными промышленными средствами.Thus, the proposed device allows you to generate multi-frequency quasi-noise signals in the high frequency range and can be made on a known elemental base and well-known industrial means.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY

1. Формирование стабильных частот и сигналов: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Леонид Алексеевич Белов. - М.: Издательский центр «Академия». 2005. - 224 с.1. The formation of stable frequencies and signals: Textbook. allowance for students. higher textbook. institutions / Leonid Alekseevich Belov. - M.: Publishing Center "Academy". 2005 .-- 224 p.

2. «Аналитическое описание метода формирования многочастотного квазишумового сигнала», сборник «Наукоемкие технологии», том 17 выпуск №12, стр. 17-21, Череповецкое ВВУ 2016 г., Зюзин А.В., Хайбутов М.Е., Кострыкин П.А., Войнов Д.С.2. “An analytical description of the method of generating a multi-frequency quasi-noise signal”, a collection of “High-tech technologies”, volume 17 issue No. 12, pages 17-21, Cherepovetsky VVU 2016, Zyuzin A.V., Khaibutov M.E., Kostrykin P .A., Voinov D.S.

3. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 800 с.: ил.3. Ugryumov EP Digital circuitry: Textbook. manual for universities. - 2nd ed., Revised. and add. - SPb .: BHV-Petersburg, 2005 .-- 800 p .: ill.

Claims (1)

Устройство формирования многочастотного квазишумового сигнала, содержащее опорный генератор, балансные перемножители, первый фазовращатель, делитель частоты, накопитель кода фазы, постоянное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь и сумматор, при этом выход делителя частоты соединен с входом накопителя кода фазы, 2-й вход 1-го балансного перемножителя соединен с выходом опорного генератора, 2-й вход 2-го балансного перемножителя соединен с выходом первого фазовращателя, выходы балансных перемножителей соединены с 1-м и 2-м входами сумматора, отличающееся тем, что введены перестраиваемый генератор псевдослучайной последовательности с цифровым фильтром низких частот, цифровой перемножитель и цифровой сумматор, второй фазовращатель, аналоговый фильтр низких частот, быстродействующая память типа First In-First Out (FIFO) с независимой адресацией, при этом выход перестраиваемого генератора псевдослучайной последовательности является входом цифрового фильтра низких частот, выход которого соединен с 1-м входом памяти типа FIFO, на 2-й вход которой поступают отсчеты сигнала гармонической формы с выхода цифрового сумматора, на 1-й вход которого поступает константа С, а 2-й вход соединен с выходом цифрового перемножителя, на 1-й вход которого поступает код индекса фазовой модуляции, а 2-й вход соединен с выходом постоянного запоминающего устройства, вход которого соединен с выходом накопителя кода фазы, на 1-й вход которого поступает код частоты фазовой модуляции, выход памяти FIFO является входом цифроаналогового преобразователя, выход которого является входом аналогового фильтра низких частот, выход которого соединен с 1-м входом 1-го балансного перемножителя и второго фазовращателя, выход которого является входом 2-го балансного перемножителя, 2-е входы балансных перемножителей соединены с выходом опорного генератора для 1-го балансного перемножителя, и с выходом первого фазовращателя сигнала опорного генератора для 2-го балансного перемножителя, выходы балансных перемножителей являются 1-м и 2-м входами сумматора, выход которого является выходом устройства.A device for generating a multi-frequency quasi-noise signal containing a reference generator, balanced multipliers, a first phase shifter, a frequency divider, a phase code storage device, a read-only memory device, a digital-analog converter and an adder, while the output of the frequency divider is connected to the input of the phase code storage device, the 2nd input 1- the first balanced multiplier is connected to the output of the reference generator, the 2nd input of the 2nd balanced multiplier is connected to the output of the first phase shifter, the outputs of the balanced multipliers are connected to the 1st and 2 inputs of an adder, characterized in that a tunable pseudo-random sequence generator with a digital low-pass filter, a digital multiplier and a digital adder, a second phase shifter, an analog low-pass filter, a fast memory such as First In-First Out (FIFO) with independent addressing are introduced, the output of the tunable pseudo-random sequence generator is the input of a digital low-pass filter, the output of which is connected to the 1st input of the FIFO type memory, to the 2nd input of which si the harmonic form from the output of the digital adder, to the 1st input of which the constant C arrives, and the 2nd input is connected to the output of the digital multiplier, the 1st input of which receives the phase modulation index code, and the 2nd input is connected to the constant output memory device, the input of which is connected to the output of the phase code storage device, the first input of which receives the phase modulation frequency code, the FIFO memory output is the input of the digital-to-analog converter, the output of which is the input of the analog low-pass filter, the output of which о is connected to the 1st input of the 1st balanced multiplier and the second phase shifter, the output of which is the input of the 2nd balanced multiplier, the 2nd inputs of the balanced multipliers are connected to the output of the reference generator for the 1st balanced multiplier, and to the output of the first phase shifter reference generator for the 2nd balanced multiplier, the outputs of the balanced multipliers are the 1st and 2nd inputs of the adder, the output of which is the output of the device.
RU2017110357U 2017-03-28 2017-03-28 The device for the formation of a multi-frequency quasi-noise signal RU177630U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017110357U RU177630U1 (en) 2017-03-28 2017-03-28 The device for the formation of a multi-frequency quasi-noise signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017110357U RU177630U1 (en) 2017-03-28 2017-03-28 The device for the formation of a multi-frequency quasi-noise signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU177630U1 true RU177630U1 (en) 2018-03-02

Family

ID=61567951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017110357U RU177630U1 (en) 2017-03-28 2017-03-28 The device for the formation of a multi-frequency quasi-noise signal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU177630U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU190477U1 (en) * 2018-10-01 2019-07-02 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации DEVICE OF FORMATION OF MULTIPURITY Pseudo-Noise SIGNALS

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5014231A (en) * 1987-11-23 1991-05-07 Hughes Aircraft Company Randomized digital/analog converter direct digital synthesizer
SU1739472A1 (en) * 1989-09-22 1992-06-07 И.Ю.Воронов, В.А.Компанеец и А.Б.Ордынский Programmable multiple-frequency signal shaper
RU2150765C1 (en) * 1999-04-07 2000-06-10 Санкт-Петербургский государственный технический университет Method and device for producing broad-band, high- power, superhigh-frequency quasi-noise signals
RU127557U1 (en) * 2012-12-06 2013-04-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" SOLID SOLID FORMING DEVICE WITH DIRECT DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS
RU132588U1 (en) * 2013-05-21 2013-09-20 Алексей Владимирович Зюзин DEVICE FOR CORRELATION-FILTER PROCESSING OF MULTI-FREQUENCY LINEAR-FREQUENCY-MODULATED PHASE-CODO-MANIPULATED SIGNAL WITH SINGLE-FREQUENCY HETERODINING

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5014231A (en) * 1987-11-23 1991-05-07 Hughes Aircraft Company Randomized digital/analog converter direct digital synthesizer
SU1739472A1 (en) * 1989-09-22 1992-06-07 И.Ю.Воронов, В.А.Компанеец и А.Б.Ордынский Programmable multiple-frequency signal shaper
RU2150765C1 (en) * 1999-04-07 2000-06-10 Санкт-Петербургский государственный технический университет Method and device for producing broad-band, high- power, superhigh-frequency quasi-noise signals
RU127557U1 (en) * 2012-12-06 2013-04-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" SOLID SOLID FORMING DEVICE WITH DIRECT DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS
RU132588U1 (en) * 2013-05-21 2013-09-20 Алексей Владимирович Зюзин DEVICE FOR CORRELATION-FILTER PROCESSING OF MULTI-FREQUENCY LINEAR-FREQUENCY-MODULATED PHASE-CODO-MANIPULATED SIGNAL WITH SINGLE-FREQUENCY HETERODINING

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Формирование стабильных частот и сигналов: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Леонид Алексеевич Белов. - М.: Издательский центр "Академия". 2005. - 224 с. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU190477U1 (en) * 2018-10-01 2019-07-02 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации DEVICE OF FORMATION OF MULTIPURITY Pseudo-Noise SIGNALS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2635278C1 (en) Digital frequency synthesizer with high linearity of law of frequency variation
RU2682847C1 (en) Digital synthesizer with m-shape law of frequency changes
EP1077529B1 (en) Phase modulation having individual placed edges
RU177630U1 (en) The device for the formation of a multi-frequency quasi-noise signal
KR100973725B1 (en) Device for generating clock using dds
US3696235A (en) Digital filter using weighting
RU2522039C1 (en) Digital demodulator for frequency-modulated signals
RU2628216C1 (en) Direct digital synthesizer with frequency modulation
RU190477U1 (en) DEVICE OF FORMATION OF MULTIPURITY Pseudo-Noise SIGNALS
Fang et al. Design and simulation of DDS based on Quartus II
CN104320207A (en) Vector signal analysis device and method
CN106716292B (en) The generation of high-speed sine curve sequence
RU181855U1 (en) Digital synthesis device for a multi-frequency linear-frequency-modulated phase-coded signal in the mode of full-polarization sounding of space
RU2566962C1 (en) Digital computational synthesiser of frequency-modulated signals
RU2721408C1 (en) Digital computer synthesizer with fast frequency tuning
Zhang et al. Design and FPGA implementation of DDS based on waveform compression and Taylor series
RU2452085C1 (en) Digital computing synthesizer for multifrequency telegraphy
RU2423782C1 (en) Digital synthesiser of multiphase signals
RU2718461C1 (en) Digital computing synthesizer of frequency-modulated signals
RU2344541C1 (en) Digital synthesiser of frequencies
RU149476U1 (en) RADIO SIGNAL SIMULATOR
RU2701050C1 (en) Digital synthesizer of phase-shift keyed signals
Rutherford et al. Practical direct digital synthesis for realizing high frequency signals from low frequency domains
RU127557U1 (en) SOLID SOLID FORMING DEVICE WITH DIRECT DIGITAL FREQUENCY SYNTHESIS
RU2239281C2 (en) Digital harmonic-wave synthesizer

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190329