RU2449462C1 - Synthesizer of frequency-modulated signals - Google Patents

Synthesizer of frequency-modulated signals Download PDF

Info

Publication number
RU2449462C1
RU2449462C1 RU2011114427/08A RU2011114427A RU2449462C1 RU 2449462 C1 RU2449462 C1 RU 2449462C1 RU 2011114427/08 A RU2011114427/08 A RU 2011114427/08A RU 2011114427 A RU2011114427 A RU 2011114427A RU 2449462 C1 RU2449462 C1 RU 2449462C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
frequency
cosine
phase
Prior art date
Application number
RU2011114427/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Федорович Бокк (RU)
Олег Федорович Бокк
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
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 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2011114427/08A priority Critical patent/RU2449462C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2449462C1 publication Critical patent/RU2449462C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: synthesizer of frequency-modulated signals comprises a phase detector, a low pass filter, a controlled generator, a divider with an alternating division ratio (DADR), a reference generator, a divider with a fixed division ratio (DFDR), an information source, M (M>1) generators of sine and cosine components of manipulation frequencies, M scale amplifiers for sine outputs and M scale amplifiers for cosine outputs, the first and second switchboards, a controlled phase inverter, the first and second multipliers, a control unit, a summator, a quadrature signal shaper.
EFFECT: higher efficiency of digital information transfer, removal of limitation for transferred information.
3 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к радиосвязи и может быть использовано в радиоприемных и радиопередающих устройствах, предназначенных для формирования частотно-модулированных радиосигналов.The proposed device relates to radio communications and can be used in radio receivers and radio transmitting devices designed for the formation of frequency-modulated radio signals.

Для передачи и приема сигналов используется частотная модуляция гармонического колебания несущей частоты.To transmit and receive signals, frequency modulation of harmonic oscillations of the carrier frequency is used.

Модуляция частоты генератора гармонических колебаний описана, например, в источниках информации [1], [3], [7], но имеет существенный недостаток - низкую стабильность частоты или внеполосные составляющие.The frequency modulation of the harmonic oscillator is described, for example, in information sources [1], [3], [7], but has a significant drawback - low frequency stability or out-of-band components.

Наиболее часто для генерации гармонических колебаний применяются синтезаторы на основе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), основные требования к которым генерировать заданную несущую частоту или частоту гетеродина с высокой стабильностью выходного колебания. Такая возможность рассмотрена в литературе, например [1], [2], [3], [8].Most often, synthesizers based on phase-locked loop (PLL) are used to generate harmonic oscillations, the main requirements for which are to generate a given carrier frequency or local oscillator frequency with high stability of the output oscillation. Such a possibility is considered in the literature, for example [1], [2], [3], [8].

Типичная функциональная схема синтезатора приведена в [4] на рис.1.15. с.33.A typical functional diagram of the synthesizer is given in [4] in Fig. 1.15. p.33.

Однако все известные технические решения не обеспечивают передачи цифровых сигналов с большим количеством одинаковых символов, например единиц.However, all known technical solutions do not provide the transmission of digital signals with a large number of identical symbols, for example, units.

Для пояснения рассмотрим частный случай. Пусть передается ЧМ сигнал с девиацией выходной частоты 5 кГц, а скорость передачи 8 кбит (длительность бита 0.125 мск), то за один бит набег фазы относительно несущего колебания составит φ1=2π·0,125×5 или φ1=2π·0,625. При передаче подряд N одинаковых символов φN=2π 0,625×N. На выходе фазового модулятора фаза должна измениться меньше в коэффициент деления ДПКД раз, т.е. в k раз и составить φNФД=27π·0,625×(N/k). В [1] показано (с.250), что максимальное значение отклонения фазы в аналоговом фазовом модуляторе ±2π/3, а в той же книге (с.272) максимальное значение отклонения фазы в цифровом фазовом модуляторе ±π. Аналогичные результаты приведены и во многих других источниках.For clarification, we consider a special case. If an FM signal is transmitted with a deviation of the output frequency of 5 kHz and a transmission speed of 8 kbit (bit duration 0.125 Moscow time), then for one bit the phase advance relative to the carrier wave will be φ 1 = 2π · 0.125 × 5 or φ 1 = 2π · 0.625. When transmitting in a row N identical characters, φ N = 2π 0.625 × N. At the output of the phase modulator, the phase should change less by a factor of division of the DPKD times, i.e. k times and make φ NFD = 27π · 0.625 × (N / k). It was shown in [1] (p.250) that the maximum value of phase deviation in an analog phase modulator is ± 2π / 3, and in the same book (p.272) the maximum value of phase deviation in a digital phase modulator is ± π. Similar results are given in many other sources.

Таким образом, для рассматриваемого примера число одинаковых символов не должно превышать для рассматриваемого случая NMAX=k/1,25. Если рассмотреть передачу символов в различных сочетаниях, то ограничение будет еще более жестким. Следовательно, существующие частотные модуляторы накладывают ограничение на передаваемую информацию, что не допустимо.Thus, for the considered example, the number of identical symbols should not exceed for the case under consideration N MAX = k / 1.25. If we consider the transmission of characters in various combinations, then the restriction will be even more stringent. Therefore, the existing frequency modulators impose a restriction on the transmitted information, which is not permissible.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ЧМ синтезатор гармонических колебаний, приведенный в [5], гл.1, рис 1.8, принятый за прототип.The closest in technical essence to the proposed one is the FM synthesizer of harmonic oscillations, given in [5], Ch. 1, Fig. 1.8, adopted as a prototype.

Функциональная схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где обозначено:The functional diagram of the prototype device is presented in figure 1, where it is indicated:

1 - источник информации;1 - source of information;

4 - фазовый детектор (ФД);4 - phase detector (PD);

5 - фильтр нижних частот (ФНЧ);5 - low-pass filter (low-pass filter);

6 - управляемый генератор (УГ);6 - controlled generator (UG);

7 - опорный генератор (ОГ);7 - reference generator (OG);

8 - делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД);8 - frequency divider with a fixed division ratio (DPCD);

9 - делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД);9 - frequency divider with a variable division ratio (DPKD);

19 - интегратор;19 - integrator;

20 - фазовый модулятор (ФМ).20 - phase modulator (FM).

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные источник информации 1, интегратор 19, ФМ 20, ФД 4, ФНЧ 5 и УГ 6, выход которого является выходом устройства и через ДПКД 9 соединен со вторым входом ФД 4. Кроме того, выход ОГ 7 через ДФКД 8 соединен со вторым входом ФМ 20.The prototype device contains a serially connected information source 1, integrator 19, FM 20, FD 4, low-pass filter 5 and UG 6, the output of which is the output of the device and through DPKD 9 is connected to the second input of FD 4. In addition, the output of exhaust gas 7 through DFKD 8 connected to the second input of FM 20.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Опорный генератор 7 вырабатывает опорное высокочастотное колебание, частота которого делится на фиксированное число в ДФКД 8. С выхода делителя 8 высокочастотное напряжение подается на второй вход фазового модулятора 20, на первый вход которого подается напряжение низкой частоты от источника информации 1, прошедшее через интегратор 19. Выходное напряжение фазового модулятора 20 подается на первый вход фазового детектора 4, который вырабатывает напряжение, пропорциональное разности фаз между высокочастотными напряжениями на первом и втором входах ФД 4, причем на первый вход подается высокочастотное напряжение с выхода ФМ 20, а на второй вход - высокочастотное напряжение с выхода управляемого генератора 6, прошедшее через делитель с переменным коэффициентом деления 9. Выходное напряжение фазового детектора 4 интегрируется в фильтре низких частот 5 и подается на вход управляемого генератора 6 и меняет его частоту таким образом, чтобы фаза высокочастотного колебания на втором входе фазового детектора 4 была равна фазе на первом входе фазового детектора 4. По этой причине выходное напряжение УГ 6 будет иметь фазу, равную фазе высокочастотного колебания на первом входе ФД 4, увеличенную на коэффициент деления ДПКД 9 k раз. Другими словами, частота гармонического колебания на выходе УГ 6 будет больше частоты колебания на первом входе фазового детектора 4 в k раз, и отклонение фазы высокочастотного колебания будет больше, чем отклонение фазы на первом входе фазового детектора 4 в k раз.The reference generator 7 generates a reference high-frequency oscillation, the frequency of which is divided by a fixed number in DFKD 8. From the output of the divider 8, the high-frequency voltage is supplied to the second input of the phase modulator 20, the first input of which is supplied with a low frequency voltage from the information source 1, passed through the integrator 19. The output voltage of the phase modulator 20 is supplied to the first input of the phase detector 4, which generates a voltage proportional to the phase difference between the high-frequency voltages at the first and second the inputs of the PD 4, and the high-frequency voltage from the output of FM 20 is supplied to the first input, and the high-frequency voltage from the output of the controlled generator 6 passed through the divider with a variable division coefficient 9 is supplied to the second input. The output voltage of the phase detector 4 is integrated in the low-pass filter 5 and fed to the input of the controlled generator 6 and changes its frequency so that the phase of the high-frequency oscillation at the second input of the phase detector 4 is equal to the phase at the first input of the phase detector 4. For this reason, the output voltage UG 6 will have a phase equal to the phase of high-frequency oscillations at the first input of PD 4, increased by the division coefficient of DPKD 9 k times. In other words, the frequency of harmonic oscillations at the output of UG 6 will be k times greater than the oscillation frequency at the first input of phase detector 4, and the phase deviation of the high-frequency oscillation will be k times greater than the phase deviation at the first input of phase detector 4.

Однако фазовые модуляторы имеют ограниченное максимальное отклонение фазы, что ограничивает число передаваемых подряд символов величиной NMAX, более точно любая комбинация символов, в которой число нулей и единиц отличается на NMAX, будет искажена. Таким образом, синтезатор-прототип при передаче цифрового сигнала работает неэффективно.However, phase modulators have a limited maximum phase deviation, which limits the number of consecutive characters to N MAX ; more precisely, any combination of characters in which the number of zeros and ones differs by N MAX will be distorted. Thus, the prototype synthesizer is inefficient when transmitting a digital signal.

Задача предлагаемого технического решения - повышение эффективности передачи цифровой информации, т.е. снятие ограничения на передаваемую информацию.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of digital information transmission, i.e. removal of restrictions on the transmitted information.

Для решения поставленной задачи в синтезатор частотно- модулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные фазовый детектор (ФД), фильтр нижних частот, управляемый генератор и делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД), выход которого соединен со вторым входом ФД, причем выход управляемого генератора является выходом синтезатора, последовательно соединенные опорный генератор и делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД), а также источник информации, согласно изобретению, введены M (M>1) генераторов синусных и косинусных составляющих частот манипуляции, синусные и косинусные выходы которых через соответствующие M масштабные усилители для синусных выходов и М масштабные усилители для косинусных выходов подключены к соответствующим входам первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых подключены к первому выходу блока управления, второй выход которого подсоединен к управляющему входу управляемого инвертора фазы, выход которого подключен ко второму входу сумматора, выход которого соединен с первым входом ФД, при этом выход ДФКД соединен с входом формирователя квадратурного сигнала, синусный выход которого подключен к первому входу первого умножителя, а косинусный выход - к первому входу второго умножителя, выход которого соединен с входом управляемого инвертора фазы, выход первого умножителя соединен с первым входом сумматора, кроме того, выходы первого и второго коммутаторов соединены со вторыми входами соответственно первого и второго умножителей, выход источника информации соединен с входом блока управления.To solve the problem, a frequency-modulated signal synthesizer containing a series-connected phase detector (PD), a low-pass filter, a controlled oscillator and a frequency divider with a variable division ratio (DPD), the output of which is connected to the second input of the PD, and the output of the controlled generator is with the output of the synthesizer, a reference oscillator and a frequency divider with a fixed division coefficient (DPCD), as well as an information source, according to the invention, are introduced in series M (M> 1) gene sine and cosine components of the manipulation frequencies, the sine and cosine outputs of which are connected through the corresponding M scale amplifiers for sine outputs and M scale amplifiers for cosine outputs to the corresponding inputs of the first and second switches, the control inputs of which are connected to the first output of the control unit, the second output of which connected to the control input of the controlled phase inverter, the output of which is connected to the second input of the adder, the output of which is connected to the first input of the PD, when In this case, the DFCA output is connected to the input of the quadrature signal driver, the sine output of which is connected to the first input of the first multiplier, and the cosine output is connected to the first input of the second multiplier, the output of which is connected to the input of the controlled phase inverter, the output of the first multiplier is connected to the first input of the adder, in addition , the outputs of the first and second switches are connected to the second inputs of the first and second multipliers, respectively, the output of the information source is connected to the input of the control unit.

Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено:Functional diagram of the proposed device is shown in figure 2, where indicated:

1 - источник информации;1 - source of information;

2 - блок управления;2 - control unit;

3 - формирователь квадратурного сигнала;3 - shaper quadrature signal;

4 - фазовый детектор (ФД);4 - phase detector (PD);

5 - фильтр нижних частот (ФНЧ);5 - low-pass filter (low-pass filter);

6 - управляемый генератор (УГ);6 - controlled generator (UG);

7 - опорный генератор (ОГ);7 - reference generator (OG);

8 - делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД);8 - frequency divider with a fixed division ratio (DPCD);

9 - делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД);9 - frequency divider with a variable division ratio (DPKD);

10, 11 - первый и второй умножители;10, 11 - the first and second multipliers;

12 - управляемый инвертор фазы;12 - controlled phase inverter;

13, 14 - первый и второй коммутаторы;13, 14 - the first and second switches;

151, 152, … 15M - масштабные усилители гармонических колебаний синусных каналов генераторов ЧМ;15 1 , 15 2 , ... 15 M - large-scale amplifiers of harmonic oscillations of the sine channels of the FM generators;

161, 162, … 16M - масштабные усилители гармонических колебаний косинусных каналов генераторов ЧМ;16 1 , 16 2 , ... 16 M - large-scale amplifiers of harmonic oscillations of the cosine channels of FM generators;

171, 172, … 17M - генераторы синусных и косинусных составляющих частот манипуляции;17 1 , 17 2 , ... 17 M - generators of the sine and cosine components of the frequencies of manipulation;

18 - сумматор.18 - adder.

В настоящее время достаточно широко применяются генераторы гармонических сигналов, одновременно вырабатывающие синусную и косинусную составляющие. Например, в описании [9] цифрового приемника фирмы Analog devices AD6620 приводится функциональная схема, в которой присутствует complex NCO (Numerically Controlled Oscillator - генератор с цифровым управлением), который имеет два выхода: синусный и косинусный.At present, harmonic generators are widely used, which simultaneously generate the sine and cosine components. For example, in the description [9] of Analog devices AD6620 digital receiver, there is a functional diagram in which there is a complex NCO (Numerically Controlled Oscillator - Digitally Generated Generator), which has two outputs: sine and cosine.

Формирователь квадратурного канала (генератор с двумя выходами синусным и косинусным) имеет несколько вариантов реализации, например, [10], с.147, рис.5.18; с.151, рис.5.21; [11], с.72 рис.3.13, рис.3.14 и др.The quadrature channel shaper (a generator with two sine and cosine outputs) has several implementation options, for example, [10], p. 147, fig. 5.18; p. 151, fig. 5.21; [11], p. 72 fig. 3.13, fig. 3.14 and others.

Предлагаемое устройство содержит опорный генератор 7, соединенный через ДФКД 8 с формирователем квадратурного сигнала 3, синусный выход которого подключен к первому входу первого умножителя 10, косинусный выход формирователя квадратурного сигнала 3 подключен к первому входу второго умножителя 11, при этом вторые входы умножителей 10 и 11 подключены к выходам первого 13 и второго 14 коммутаторов соответственно. Выход первого умножителя 10 подключен к первому входу сумматора 18, а выход второго умножителя 11 через управляемый инвертор фазы 12 подключен ко второму входу сумматора 18, выход которого соединен с первым входом фазового детектора 4, выход которого через последовательную цепочку из ФНЧ 5, УГ 6 и ДПКД 9 подсоединен ко второму входу ФД 4, причем выход управляемого генератора 6 является выходом синтезатора частот.The proposed device contains a reference oscillator 7 connected through DFKD 8 with a quadrature signal shaper 3, the sinus output of which is connected to the first input of the first multiplier 10, the cosine output of the quadrature signal shaper 3 is connected to the first input of the second multiplier 11, while the second inputs of the multipliers 10 and 11 connected to the outputs of the first 13 and second 14 switches, respectively. The output of the first multiplier 10 is connected to the first input of the adder 18, and the output of the second multiplier 11 through a controlled phase inverter 12 is connected to the second input of the adder 18, the output of which is connected to the first input of the phase detector 4, the output of which is through a serial chain from the low-pass filter 5, UG 6 and DPKD 9 is connected to the second input of the PD 4, and the output of the controlled generator 6 is the output of the frequency synthesizer.

Источник информации 1 соединен с входом блока управления 2, первый выход которого подключен к управляющим входам коммутаторов 13 и 14, а второй выход блока управления 2 подключен к управляющему входу инвертора фазы 12. Кроме того, синусные и косинусные выходы М генераторов синусных и косинусных составляющих частот манипуляции 17 через соответствующие масштабные усилители 151, 152, … 15M, для синусных выходов и масштабные усилители 161, 162, … 16M для косинусных выходов подключены к соответствующим входам первого 13 и второго 14 коммутаторов.The information source 1 is connected to the input of the control unit 2, the first output of which is connected to the control inputs of the switches 13 and 14, and the second output of the control unit 2 is connected to the control input of the phase inverter 12. In addition, the sine and cosine outputs M of the sine and cosine frequency generators manipulations 17 through the corresponding scale amplifiers 15 1 , 15 2 , ... 15 M for sine outputs and scale amplifiers 16 1 , 16 2 , ... 16 M for cosine outputs are connected to the corresponding inputs of the first 13 and second 14 switches.

Прежде чем рассматривать работу предлагаемого устройства, рассмотрим принцип формирования многочастотной телеграфии (МЧТ). Рассмотрим самый простой случай 4-позиционной частотной телеграфии, т.е. существуют четыре информационные позиции 0, 1, 2 и 3. Пусть 0 соответствует девиации частоты -2ΔF, пусть 1 соответствует девиации частоты -ΔF, пусть 2 соответствует девиации частоты ΔF, пусть 3 соответствует девиации частоты 2ΔF.Before considering the operation of the proposed device, we consider the principle of the formation of multi-frequency telegraphy (MCT). Consider the simplest case of 4-position frequency telegraphy, i.e. there are four informational positions 0, 1, 2 and 3. Let 0 correspond to a frequency deviation of -2ΔF, let 1 correspond to a frequency deviation of -ΔF, let 2 correspond to a frequency deviation of ΔF, let 3 correspond to a frequency deviation of 2ΔF.

Аналогичным образом можно представить работу при произвольном числе позиций. Отметим еще раз, что девиация выходного сигнал синтезатора будет больше в к раз, т.е. -2kΔF, -kΔF, kΔF, 2kΔF.Similarly, you can imagine work with an arbitrary number of positions. Note once again that the deviation of the synthesizer output signal will be larger by a factor of k, i.e. -2kΔF, -kΔF, kΔF, 2kΔF.

Пусть требуется передать позицию 3, т.е. установить девиацию 2ΔF. В соответствии со сказанным выше, на входах первого умножителя 10 будут действовать гармонические сигналы sin(2πf0t) и sin(2π2ΔFt), а на входах второго умножителя 11 будут действовать гармонические сигналы cos(2πf0t) и cos(2π2ΔFt). Напряжение u(t) на выходе сумматора 18 можно записать в видеSuppose you want to transfer position 3, i.e. establish a deviation of 2ΔF. In accordance with the above, harmonic signals sin (2πf 0 t) and sin (2π2ΔFt) will act on the inputs of the first multiplier 10, and harmonic signals cos (2πf 0 t) and cos (2π2ΔFt) will act on the inputs of the second multiplier 11. The voltage u (t) at the output of the adder 18 can be written as

u(t)=sin(2π2ΔFt)sin(2πf0t)±cos(2π2ΔFt)cos(2πf0t)u (t) = sin (2π2ΔFt) sin (2πf 0 t) ± cos (2π2ΔFt) cos (2πf 0 t)

или в соответствии с формулой для косинуса суммы двух угловor in accordance with the formula for the cosine of the sum of two angles

u(t)=-cos(2π(f0±2ΔF)t).u (t) = - cos (2π (f 0 ± 2ΔF) t).

Таким образом, изменяется частота на первом входе фазового детектора 4, что приведет и к изменению выходной частоты синтезатора на 2ΔF, а фазы - на 2ΔFt. При таком подходе фаза растет линейно от времени и принципиально отсутствует ограничения ее роста по величине. Следовательно, снимается ограничение на передаваемую информацию по количеству передаваемых подряд одинаковых символов.Thus, the frequency at the first input of the phase detector 4 changes, which will lead to a change in the output frequency of the synthesizer by 2ΔF, and the phase by 2ΔFt. With this approach, the phase grows linearly with time and, in principle, there is no limit to its growth in magnitude. Consequently, the restriction on the transmitted information by the number of identical symbols transmitted in a row is removed.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства в целом.Consider the operation of the proposed device as a whole.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Генераторы синусных и косинусных составляющих частот манипуляции 171, 172, … 17M вырабатывают гармонические колебания на частотах ΔF1, ΔF2, … ΔFM, причем каждый генератор вырабатывает синусоидальную и косинусоидальную составляющие гармонического колебания с соответствующей частотой. Синусоидальные составляющие от генераторов 171, 172, … 17M подключаются к входам масштабных усилителей гармонических колебаний 151, 152, … 15M (обеспечивают преобразование фазовой модуляции в частотную - умножение на 1/Fi). Косинусоидальные составляющие от генераторов 171, 172, … 17M подключаются к входам масштабных усилителей гармонических колебаний 161, 162, … 16M (обеспечивают преобразование фазовой модуляции в частотную - умножение на 1/ΔFi, i принимает значения от 1 до M). Выходные напряжения масштабных усилителей синусоидальных гармонических колебаний 151, 152, … 15M подаются на входы первого коммутатора 13, на управляющий вход которого подается команда от блока управления 2, эта команда подключает на выход коммутатора 13 и, следовательно, к входу первого умножителя 10 одну из M синусоидальных гармонических составляющих. Номер (от 0 до M) гармонической составляющей определяется блоком управления 2 по цифровой информации от источника 1.The proposed device operates as follows. The generators of the sine and cosine components of the manipulation frequencies 17 1 , 17 2 , ... 17 M generate harmonic oscillations at the frequencies ΔF 1 , ΔF 2 , ... ΔF M , and each generator generates sinusoidal and cosine components of the harmonic oscillation with the corresponding frequency. Sinusoidal components from the generators 17 1 , 17 2 , ... 17 M are connected to the inputs of scale amplifiers of harmonic oscillations 15 1 , 15 2 , ... 15 M (they provide the conversion of phase modulation to frequency - multiplication by 1 / F i ). The cosine components from the generators 17 1 , 17 2 , ... 17 M are connected to the inputs of large-scale harmonic oscillation amplifiers 16 1 , 16 2 , ... 16 M (they provide the conversion of phase modulation to frequency - multiplication by 1 / ΔF i , i takes values from 1 to M). The output voltages of scale amplifiers of sinusoidal harmonic oscillations 15 1 , 15 2 , ... 15 M are applied to the inputs of the first switch 13, to the control input of which a command is sent from the control unit 2, this command connects to the output of the switch 13 and, therefore, to the input of the first multiplier 10 one of the M sinusoidal harmonic components. The number (from 0 to M) of the harmonic component is determined by the control unit 2 according to digital information from source 1.

Выходные напряжения масштабных усилителей косинусоидальных гармонических колебаний 161, 162, … 16M подаются на входы второго коммутатора 14, на управляющий вход которого подается команда от блока управления 2, эта команда подключает на выход коммутатора 14 и, следовательно, к входу второго умножителя 11 через управляемый инвертор фазы 12 одну из M косинусоидальных гармонических составляющих. Номер (от 0 до M) гармонической составляющей определяется блоком управления 2 по цифровой информации от источника 1, переключение фазы в управляемом инверторе фазы 12 осуществляется тоже по команде блока управления 2 в зависимости от знака отклонения частоты. На другой вход первого умножителя 10 подается синусоидальное напряжение с выхода формирователя 3, а на другой вход второго умножителя 11 - косинусоидальное напряжение с другого выхода формирователя 3. Выходные напряжения умножителей 10 и 11 суммируются сумматором 18, выход которого подается на первый вход фазового детектора 4. На второй вход фазового детектора 4 подается напряжение с выхода управляемого генератора УГ 6 через делитель с переменным коэффициентом деления 9, разность фаз между гармоническими колебаниями на первом и втором входах фазового детектора 4 является сигналом ошибки, который с выхода фазового детектора 4 подается через фильтр нижних частот 5 на управляющий вход управляемого генератора 6 и перестраивает генератор 6 по частоте таким образом, что его фаза, деленная в делителе с переменным коэффициентом деления 9, становится равной фазе гармонического колебания на первом входе фазового детектора 4. Таким образом, выходная частота гармонического колебания управляемого генератора 6 смещается по частоте на величину kΔFi, а фаза меняется на 2πΔFit. При изменении знака в управляемом инверторе фазы 12 выходная частота гармонического колебания управляемого генератора 6 смещается по частоте на величину - kΔFi, а фаза меняется на -2πΔFit. Отметим, что число позиций при M генераторах составляет 2М за счет изменения знака.The output voltages of scale amplifiers of cosine harmonic oscillations 16 1 , 16 2 , ... 16 M are applied to the inputs of the second switch 14, to the control input of which a command is sent from the control unit 2, this command connects to the output of the switch 14 and, therefore, to the input of the second multiplier 11 through a controlled phase 12 inverter, one of the M cosine harmonic components. The number (from 0 to M) of the harmonic component is determined by control unit 2 from digital information from source 1, phase switching in a controlled inverter of phase 12 is also carried out by command of control unit 2 depending on the sign of the frequency deviation. A sinusoidal voltage from the output of the shaper 3 is supplied to another input of the first multiplier 10, and a cosine voltage from the other output of the shaper 3 is fed to another input of the second multiplier 11. The output voltages of the multipliers 10 and 11 are summed by an adder 18, the output of which is supplied to the first input of the phase detector 4. The second input of the phase detector 4 is supplied with voltage from the output of the controlled generator UG 6 through a divider with a variable division coefficient 9, the phase difference between harmonic oscillations at the first and second inputs f call detector 4 is an error signal, which is output from the phase detector 4 through a low-pass filter 5 to the control input of the controlled oscillator 6 and tunes the generator 6 in frequency so that its phase divided in a divider with a variable division coefficient 9 becomes equal to the phase harmonic oscillation at the first input of the phase detector 4. Thus, the output frequency of the harmonic oscillation of the controlled oscillator 6 is shifted in frequency by the value of kΔF i , and the phase changes by 2πΔF i t. When the sign changes in the controlled inverter of phase 12, the output frequency of harmonic oscillations of the controlled generator 6 is shifted in frequency by an amount - kΔF i , and the phase changes by -2πΔF i t. Note that the number of positions with M generators is 2M due to a change in sign.

Блок управления может быть выполнен, например, по схеме, приведенной на фиг.3, где D1 - сдвиговый регистр; D2 - счетчик; D3.2, D3.3 - управляемые инверторы; D4 - дешифратор.The control unit can be performed, for example, according to the scheme shown in figure 3, where D1 is a shift register; D2 - counter; D3.2, D3.3 - controlled inverters; D4 - decoder.

Блок управления работает следующим образом. Данные в последовательном виде загружаются в сдвиговый регистр D1, счетчик на D2 после прихода трех тактовых импульсов выдает сигнал разрешения на сдвиговый регистр, по которому последний выдает ранее записанную информацию на выход в параллельном виде. Элементы D3.2 и D3.3 используются в качестве управляемых инверторов. Дешифратор на элементе D4 преобразовывает двоичную комбинацию в позиционный код, представляющий собой набор сигналов для управления полярностью и включением генераторов. Элемент D3.1 используется в качестве инвертора. Счетчик D2 с элементом D3 работает в режиме деления на три.The control unit operates as follows. Data in sequential form is loaded into the shift register D1, the counter on D2 after the arrival of three clock pulses gives an enable signal to the shift register, according to which the latter gives the previously recorded information to the output in parallel form. Elements D3.2 and D3.3 are used as controlled inverters. The decoder on element D4 converts the binary combination into a positional code, which is a set of signals for controlling the polarity and switching on the generators. Element D3.1 is used as an inverter. The counter D2 with the element D3 operates in the mode of division into three.

Блок управления, реализованный по схеме на фиг.3, может быть выполнен на микросхемах фирмы Texas Instruments: элемент D1 - SN74hc595; D2 - SN74alsl61; D3 - SN74als86; D4 - SN74als139.The control unit, implemented according to the scheme in figure 3, can be performed on chips from Texas Instruments: element D1 - SN74hc595; D2 - SN74alsl61; D3 - SN74als86; D4 - SN74als139.

Источники информацииInformation sources

1. Генерирование колебаний и формирование радиосигналов. Под ред. В.Н.Кулешова и Н.Н.Удальцова. - М.: Издательский дом МЭИ. 2008. - 416 с.: ил.1. The generation of oscillations and the formation of radio signals. Ed. V.N. Kuleshov and N.N. Udaltsova. - M .: Publishing house MPEI. 2008 .-- 416 pp., Ill.

2. Радиопередающие устройства. Шахгильдян В.В., Козырев В.Б., Ляховкин А.А. и др. Под ред. В.В.Шахгильдяна. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 432 с.: ил.2. Radio transmitting devices. Shakhgildyan V.V., Kozyrev V.B., Lyakhovkin A.A. et al. Ed. V.V.Shahgildyan. - 2nd ed., Revised. and add. - M .: Radio and communications, 1990. - 432 p.: Ill.

3. Радиопередающие устройства. Шахгильдян В.В., Козырев В.Б., Ляховкин А.А. и др. Под ред. В.В. Шахгильдяна. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 2003. - 560 с.: ил.3. Radio transmitting devices. Shakhgildyan V.V., Kozyrev V.B., Lyakhovkin A.A. et al. Ed. V.V. Shahgildyan. - 3rd ed., Revised. and add. - M .: Radio and communications, 2003 .-- 560 p.: Ill.

4. Манассевич В. Синтезаторы частот (Теория и проектирование): Пер. с англ. / Под ред. Галина. М.: Связь, 1979. - 384 с. ил.4. Manassevich V. Frequency synthesizers (Theory and design): Per. from English / Ed. Galina. M .: Communication, 1979.- 384 p. silt.

5. Тихомиров Н.М., Романов С.К., Леньшин А.В. Формирование ЧМ-сигналов в синтезаторах с автоподстройкой. - М.: Радио и связь, 2004. - 210 с.: ил.5. Tikhomirov N.M., Romanov S.K., Lenshin A.V. Generation of FM signals in synthesizers with automatic tuning. - M .: Radio and communications, 2004 .-- 210 p .: ill.

6. Системы фазовой синхронизации / Акимов В.Н., Белюстина Л.Н., Белых В.Н. и др.; Под ред. В.В.Шахгильдяна, Л.Н. Белюстиой - М.: Радио и связь, 1982 - 288 с., ил.6. Phase synchronization systems / Akimov VN, Belyustina LN, Belykh VN and etc.; Ed. V.V. Shahgildyan, L.N. Belustoy - M .: Radio and communications, 1982 - 288 p., Ill.

7. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: «Советское радио». 1971. - 672 с.7. Gonorovsky I.S. Radio circuits and signals. - M .: "Soviet Radio". 1971. - 672 p.

8. Капранов М.В. Элементы теории систем фазовой синхронизации. - М.: Издательство МЭИ, 2006. - 208 с.8. Kapranov M.V. Elements of the theory of phase synchronization systems. - M.: Publishing House MPEI, 2006. - 208 p.

9. ANALOG DEVICES 65 MSPS Digital Receive Signal Processor. AD6620.9. ANALOG DEVICES 65 MSPS Digital Receive Signal Processor. AD6620.

10. Диксон P.K. Широкополосные системы. Пер. с анг. / Под ред. В.И.Журавлева. - М.: Связь, 1979. - 304 с., ил.10. Dixon P.K. Broadband systems. Per. with eng. / Ed. V.I. Zhuravleva. - M.: Communication, 1979. - 304 p., Ill.

11. Теория передачи сигналов на железнодорожном транспорте. Горелов Г.В. Фомин А.Ф. и др. М.: Транспорт, 2001. - 415 с.11. The theory of signal transmission in railway transport. Gorelov G.V. Fomin A.F. et al. M .: Transport, 2001 .-- 415 p.

Claims (1)

Синтезатор частотно-модулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные фазовый детектор (ФД), фильтр нижних частот, управляемый генератор и делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД), выход которого соединен со вторым входом ФД, причем выход управляемого генератора является выходом синтезатора, последовательно соединенные опорный генератор и делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД), а также источник информации, отличающийся тем, что введены М (М>1) генераторов синусных и косинусных составляющих частот манипуляции, синусные и косинусные выходы которых через соответствующие М масштабные усилители для синусных выходов и М масштабные усилители для косинусных выходов подключены к соответствующим входам первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых подключены к первому выходу блока управления, второй выход которого подсоединен к управляющему входу управляемого инвертора фазы, выход которого подключен ко второму входу сумматора, выход которого соединен с первым входом ФД, при этом выход ДФКД соединен с входом формирователя квадратурного сигнала, синусный выход которого подключен к первому входу первого умножителя, а косинусный выход - к первому входу второго умножителя, выход которого соединен с входом управляемого инвертора фазы, выход первого умножителя соединен с первым входом сумматора, кроме того, выходы первого и второго коммутаторов соединены со вторыми входами соответственно первого и второго умножителей, выход источника информации соединен с входом блока управления. A frequency-modulated signal synthesizer comprising a phase detector (PD) connected in series, a low-pass filter, a controlled oscillator and a variable divisor frequency divider (DPCD), the output of which is connected to the second input of the PD, and the output of the controlled generator is the output of the synthesizer, connected in series reference generator and frequency divider with a fixed division coefficient (DPCD), as well as an information source, characterized in that M (M> 1) sine and cosine generators are introduced manipulation frequencies whose sinus and cosine outputs are connected through the corresponding M scale amplifiers for sinus outputs and M scale amplifiers for cosine outputs to the corresponding inputs of the first and second switches, whose control inputs are connected to the first output of the control unit, the second output of which is connected to the control input controlled phase inverter, the output of which is connected to the second input of the adder, the output of which is connected to the first input of the PD, while the output of the DPCD is connected to the input a quadrature signal shaper whose sinus output is connected to the first input of the first multiplier, and the cosine output is to the first input of the second multiplier, the output of which is connected to the input of the controlled phase inverter, the output of the first multiplier is connected to the first input of the adder, in addition, the outputs of the first and second switches connected to the second inputs of the first and second multipliers, respectively, the output of the information source is connected to the input of the control unit.
RU2011114427/08A 2011-04-13 2011-04-13 Synthesizer of frequency-modulated signals RU2449462C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011114427/08A RU2449462C1 (en) 2011-04-13 2011-04-13 Synthesizer of frequency-modulated signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011114427/08A RU2449462C1 (en) 2011-04-13 2011-04-13 Synthesizer of frequency-modulated signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2449462C1 true RU2449462C1 (en) 2012-04-27

Family

ID=46297688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011114427/08A RU2449462C1 (en) 2011-04-13 2011-04-13 Synthesizer of frequency-modulated signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2449462C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2765273C1 (en) * 2021-07-01 2022-01-27 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Low distortion frequency modulated digital signal conditioner

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2329595C1 (en) * 2007-04-10 2008-07-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Frequency synthesizer
RU2336650C2 (en) * 2006-04-26 2008-10-20 Открытое Акционерное Общество "Конструкторское Бюро "Луч" Instability compensation device for carrier frequency of phase-shift signals

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2336650C2 (en) * 2006-04-26 2008-10-20 Открытое Акционерное Общество "Конструкторское Бюро "Луч" Instability compensation device for carrier frequency of phase-shift signals
RU2329595C1 (en) * 2007-04-10 2008-07-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Frequency synthesizer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2765273C1 (en) * 2021-07-01 2022-01-27 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Low distortion frequency modulated digital signal conditioner

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7598815B2 (en) Multiple frequency generator for quadrature amplitude modulated communications
US3737778A (en) Device for the transmission of synchronous pulse signals
US5132633A (en) PLL using a multi-phase frequency correction circuit in place of a VCO
US6107848A (en) Phase synchronisation
CN103427835B (en) Frequency modulator
US4868428A (en) Apparatus for shifting the frequency of complex signals
US5091705A (en) Fm modulator
RU2682847C1 (en) Digital synthesizer with m-shape law of frequency changes
RU2449462C1 (en) Synthesizer of frequency-modulated signals
US9076366B2 (en) Clock recovery system
WO2007040712A2 (en) Method and apparatus for phase control of a digital-to-analog converter
GB2247368A (en) Phase modulation signal generator
US5357447A (en) Rate conversion apparatus
RU2718461C1 (en) Digital computing synthesizer of frequency-modulated signals
US3378637A (en) System for generating single sideband phase modulated telegraphic signals
RU2721408C1 (en) Digital computer synthesizer with fast frequency tuning
US3740669A (en) M-ary fsk digital modulator
US3590384A (en) Synchronous pulse transmission system with selectable modulation mode
US4959844A (en) Clock recovery circuit for digital demodulator
RU2310266C1 (en) Method for multiplying analog cosine oscillation frequency
RU92272U1 (en) DIGITAL SIGNAL TRANSMISSION SYSTEM
RU214526U1 (en) Hybrid frequency synthesizer based on a high-speed digital-to-analogue converter in special operating modes
RU2325041C1 (en) Noise signal frequency tracker
JPH0645925A (en) Frequency synthesizer
JP2552948B2 (en) Modulator