RU2794104C1 - Digital oscillator of variable frequency - Google Patents
Digital oscillator of variable frequency Download PDFInfo
- Publication number
- RU2794104C1 RU2794104C1 RU2022109254A RU2022109254A RU2794104C1 RU 2794104 C1 RU2794104 C1 RU 2794104C1 RU 2022109254 A RU2022109254 A RU 2022109254A RU 2022109254 A RU2022109254 A RU 2022109254A RU 2794104 C1 RU2794104 C1 RU 2794104C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- digital
- frequency divider
- controlled frequency
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к импульсной технике и радиотехнике и может использоваться для формирования косинусоидальных колебаний с двумя значениями частоты, в частности сигналов с минимальной частотной манипуляцией (МЧМ сигналов) в системах передачи дискретной информации.The invention relates to pulse technology and radio engineering and can be used to form cosine oscillations with two frequencies, in particular signals with minimum frequency shift keying (MFM signals) in discrete information transmission systems.
Уровень техникиState of the art
Наиболее близким к предлагаемому является цифровой генератор колебаний переменной частоты, содержащий первый управляемый делитель частоты, тактовый вход которого является тактовым входом цифрового генератора, второй управляемый делитель частоты и D-триггер, D-вход которого является информационным входом цифрового генератора, прямой выход D-триггера соединен с управляющим входом первого управляемого делителя частоты, инверсный выход D-триггера соединен с управляющим входом второго управляемого делителя частоты, выход которого подключен к С-входу D-триггера, при этом выход первого управляемого делителя частоты соединен с входом формирователя треугольных импульсов, первый выход которого подключен к тактовому входу второго управляемого делителя частоты, а второй выход является выходом цифрового генератора [1].Closest to the proposed is a digital variable frequency oscillator containing the first controlled frequency divider, the clock input of which is the clock input of the digital generator, the second controlled frequency divider and a D-flip-flop, the D-input of which is the information input of the digital generator, the direct output of the D-trigger connected to the control input of the first controlled frequency divider, the inverse output of the D-trigger is connected to the control input of the second controlled frequency divider, the output of which is connected to the C-input of the D-trigger, while the output of the first controlled frequency divider is connected to the input of the triangular pulse shaper, the first output which is connected to the clock input of the second controlled frequency divider, and the second output is the output of a digital generator [1].
Известный цифровой генератор колебаний переменной частоты позволяет формировать сигнал без разрыва фазы с двумя значениями частоты и с индексом модуляции D=0,5.A well-known digital variable frequency oscillator allows you to generate a signal without phase break with two frequency values and with a modulation index D=0.5.
Однако, формируемый сигнал представляет собой ступенчатую аппроксимацию треугольного колебания. Поэтому его спектр недостаточно быстро убывает с увеличением расстройки частоты. Следовательно, недостатком известного цифрового генератора колебаний переменной частоты является недостаточная спектральная эффективность формируемых сигналов.However, the generated signal is a stepwise approximation of a triangular wave. Therefore, its spectrum does not decrease rapidly enough with increasing frequency detuning. Therefore, the disadvantage of the known digital variable frequency oscillator is the insufficient spectral efficiency of the generated signals.
Кроме того, в известном устройстве не синхронизированы циклы работы первого и второго управляемых делителей частоты, поэтому начальная фаза формируемого треугольного колебания однозначно не определена. При этом дополнительным недостатком известного цифрового генератора колебаний переменной частоты является низкая точность формирования выходного сигнала.In addition, in the known device, the operation cycles of the first and second controlled frequency dividers are not synchronized, therefore the initial phase of the generated triangular oscillation is not uniquely determined. In this case, an additional disadvantage of the known digital variable frequency oscillator is the low accuracy of the output signal.
Технический результат состоит в повышении спектральной эффективности формируемых сигналов за счет формирования МЧМ сигналов с начальными фазами .The technical result consists in increasing the spectral efficiency of the generated signals due to the formation of MFM signals with initial phases .
Дополнительный технический результат заключается в повышении точности формирования косинусоидальных колебаний в пределах одного символа формируемых МЧМ сигналов.An additional technical result is to increase the accuracy of the formation of cosine oscillations within one symbol of the generated MFM signals.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Для достижения указанного технического результата в цифровой генератор колебаний переменной частоты, содержащий первый управляемый делитель частоты, тактовый вход которого является тактовым входом цифрового генератора, второй управляемый делитель частоты и D-триггер, D-вход которого является информационным входом цифрового генератора, прямой выход D-триггера соединен с управляющим входом первого управляемого делителя частоты, инверсный выход D-триггера соединен с управляющим входом второго управляемого делителя частоты, выход которого подключен к С-входу D-триггера, введены дешифратор начальной фазы и цифро-аналоговый генератор косинусного колебания, выход которого является выходом цифрового генератора, при этом тактовый вход цифро-аналогового генератора косинусного колебания соединен с тактовым входом второго управляемого делителя частоты и с выходом первого управляемого делителя частоты, выход текущего значения фазы цифро-аналогового генератора косинусного колебания подключен к информационному входу дешифратора начальной фазы, синхровход которого соединен с С-входом D-триггера, с входом сброса первого управляемого делителя частоты и с выходом второго управляемого делителя частоты, при этом выход дешифратора начальной фазы подключен к входу сброса цифро-аналогового генератора косинусного колебания.To achieve the specified technical result in a digital generator of variable frequency oscillations, containing the first controlled frequency divider, the clock input of which is the clock input of the digital generator, the second controlled frequency divider and a D-trigger, the D-input of which is the information input of the digital generator, the direct output D- trigger is connected to the control input of the first controlled frequency divider, the inverse output of the D-flip-flop is connected to the control input of the second controlled frequency divider, the output of which is connected to the C-input of the D-flip-flop, the initial phase decoder and the digital-to-analog cosine oscillation generator are introduced, the output of which is the output of the digital generator, while the clock input of the digital-to-analog cosine oscillation generator is connected to the clock input of the second controlled frequency divider and to the output of the first controlled frequency divider, the output of the current phase value of the digital-to-analog cosine oscillation generator is connected to the information input of the initial phase decoder, the synchronization input of which connected to the C-input of the D-flip-flop, to the reset input of the first controlled frequency divider and to the output of the second controlled frequency divider, while the output of the initial phase decoder is connected to the reset input of the digital-to-analog cosine generator.
Предлагаемый цифровой генератор колебаний переменной частоты обеспечивает повышение точности формирования МЧМ сигналов с повышенной спектральной эффективностью.The proposed digital generator of variable frequency oscillations provides an increase in the accuracy of the formation of MFM signals with increased spectral efficiency.
Предлагаемый цифровой генератор колебаний переменной частоты может быть реализован с помощью известных функциональных элементов.The proposed digital generator of variable frequency oscillations can be implemented using known functional elements.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого цифрового генератора колебаний переменной частоты.In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed digital variable frequency oscillator.
На фиг. 2 показана таблица сопоставления числовых последовательностей на входе и выходе цифро-аналогового генератора косинусного колебания, а также значения формируемого на его выходе МЧМ сигнала.In FIG. 2 shows a comparison table of numerical sequences at the input and output of a digital-to-analog cosine oscillation generator, as well as the values of the MFM signal generated at its output.
На фиг. 3 показаны временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого цифрового генератора колебаний переменной частоты.In FIG. 3 shows timing diagrams explaining the operation of the proposed digital variable frequency oscillator.
Цифровой цифровой генератор колебаний переменной частоты (фиг. 1) содержит тактовый вход 1, информационный вход 2, D-триггер 3, первый управляемый делитель частоты 4, второй управляемый делитель частоты 5, дешифратор 6 начальной фазы, цифро-аналоговый генератор 7 косинусного колебания и выход 8.The digital digital oscillator of variable frequency (Fig. 1) contains a
Тактовый вход 1 устройства подключен к тактовому входу первого управляемого делителя 4 частоты. Информационный вход 2 устройства соединен с D-входом D-триггера 3, С-вход которого подключен к выходу второго управляемого делителя 5 частоты, а также к входу сброса первого управляемого делителя 4 частоты и к синхровходу дешифратора 6 начальной фазы. Прямой выход D-триггера 3 соединен с управляющим входом первого управляемого делителя 4 частоты, инверсный выход D-триггера 3 соединен с управляющим входом второго управляемого делителя 5 частоты. Выход первого управляемого делителя 4 частоты соединен с тактовым входом второго управляемого делителя 5 частоты и с тактовым входом цифро-аналогового генератора 7 косинусного колебания. Выход текущего значения фазы цифро-аналогового генератора 7 косинусного колебания подключен к информационному входу дешифратора 6 начальной фазы, выход которого соединен с входом сброса цифро-аналогового генератора 7 косинусного колебания. Выход цифро-аналогового генератора 7 косинусного колебания является выходом цифрового генератора. Осуществление изобретенияThe
Предлагаемый цифровой цифровой генератор колебаний переменной частоты формирует МЧМ сигналы с начальными фазами и функционирует следующим образом.The proposed digital digital oscillator of variable frequency generates MFM signals with initial phases and functions as follows.
С тактового входа 1 устройства тактовые импульсы (фиг. 3,6) с частотой следования подают на тактовый вход первого управляемого делителя 4 частоты.From the
С информационного входа 2 устройства входной информационный сигнал (фиг. 3,6) поступает на D-вход D-триггера 3, на прямом и инверсном выходах которого получают модулирующие сигналы (фиг. 3,в) и (фиг. 3,г), границы символов которых определяются поступающими на его С-вход синхроимпульсами (фиг. 3,е) с частотой следования где L - число уровней L аппроксимирующего ступенчатого напряжения (на фиг. 3 для удобства отображения сигналов приняты значения L=8, n=2).From the
Сформированные синхронные модулирующие сигналы (фиг. 3,в) и (фиг. 3,г) подают с прямого и инверсного выходов D-триггера 3 на управляющие входы соответственно первого управляемого делителя 4 частоты и второго управляемого делителя 5 частоты.The generated synchronous modulating signals (Fig. 3, c) and (Fig. 3, d) are fed from the direct and inverse outputs of the D-flip-
Первый управляемый делитель 4 частоты имеет переменное значение n или (n+1) коэффициента деления частоты в зависимости от значения «1» или «О» синхронного модулирующего сигнала (фиг. 3,в), поступающего на его управляющий вход.The first controlled
На выходе первого управляемого делителя 4 частоты получают тактовые импульсы (фиг. 3,д) с частотами следования или в зависимости от значения модулирующего сигнала (фиг. 3,в), поступающего на его управляющий вход.At the output of the first controlled
Тактовые импульсы (фиг. 3,д) с частотами следования или подают на тактовые входы второго управляемого делителя 5 частоты и цифро-аналогового генератора 7 косинусного колебания.Clock pulses (Fig. 3e) with repetition rates or served on the clock inputs of the second controlled
Второй управляемый делитель 5 частоты имеет переменное значение L(n+1) или Ln коэффициента деления частоты в зависимости от значения «1» или «0» синхронного модулирующего сигнала (фиг. 3,г), поступающего на его управляющий вход.The second controlled
На выходе второго управляемого делителя 5 частоты при любых значениях «1» или «О» синхронного модулирующего сигнала (фиг. 3,г) формируют последовательность (фиг. 3,е) синхроимпульсов с частотой следования определяющих границы символов выходного МЧМ сигнала (фиг. 3,ж).At the output of the second controlled
Синхроимпульсы (фиг. 3,е) с частотой следования также подают с выхода второго управляемого делителя 5 частоты на вход сброса первого управляемого делителя 4 частоты, что обеспечивает синхронное формирование на его выходе в течение длительности символа L(n+1) или Ln тактовых импульсов (фиг. 3,д) в зависимости от значения «1» или «О» управляющего сигнала (фиг. 3,в).Clock pulses (Fig. 3, f) with a repetition rate also served from the output of the second controlled
Тактовые импульсы (фиг. 3,д) с выхода первого управляемого делителя 4 частоты подают на тактовый вход цифро-аналогового генератора 7 косинусного колебания, начальное состояние цикла счета которого на границах символов формируемого МЧМ сигнала контролируют с помощью импульсов (фиг. 3,и) управления, подаваемых на вход сброса цифро-аналогового генератора 7 косинусного колебания.Clock pulses (Fig. 3, e) from the output of the first controlled
Для формирования МЧМ сигналов с заданными значениями начальной фазы на границах символов необходимо обеспечить синхронизацию цикла счета цифро-аналогового генератора 7 косинусного колебания с синхроимпульсами (фиг. 3,е). С этой целью сигналы (фиг. 3,з) с выхода текущего значения фазы цифро-аналогового генератора 7 косинусного колебания подают на информационный вход дешифратора 6 начальной фазы.For the formation of MFM signals with given values of the initial phase at the boundaries of the symbols, it is necessary to ensure synchronization of the counting cycle of the digital-
Если сигналы (фиг. 3,з) имеют значения «1111» или «0111», то дешифратор 6 начальной фазы не пропускает на свой выход синхроимпульсы (фиг. 3,е). Если сигналы (фиг. 3,з) имеют другие значения, то дешифратор 6 начальной фазы пропускает на свой выход синхроимпульсы (фиг. 3,е). В результате на выходе дешифратора 6 начальной фазы получают импульсы управления - сигнал (фиг. 3,и), который принимает значение либо «0» (нет синхроимпульса), если сигналы (см. фиг. 3,з) на его входах имеют значения «1111» или «0111», либо значение «1» (есть синхроимпульс) в других случаях. Импульсы (фиг. 3,и) управления, обеспечивающие начальное состояние цикла счета цифро-аналогового генератора 7 косинусного колебания, подают на вход сброса последнего.If the signals (Fig. 3, h) have the values "1111" or "0111", then the
Цифро-аналоговый генератор 7 косинусного колебания формирует аппроксимацию косинусоидального колебания в виде ступенчатой функции (фиг. 3,ж). При наличии на информационном входе устройства символа "0" выходной сигнал цифро-аналогового генератора 7 косинусного колебания содержит n полупериодов аппроксимирующего колебания на длительности одного символа, а при наличии на информационном входе устройства символа "1" - (n+1) полупериод аппроксимирующего колебания на длительности одного символа.The digital-
Число уровней L аппроксимирующего ступенчатого напряжения на длительности одного полупериода определяет точность аппроксимации выходного синусоидального колебания и устанавливается заранее при выборе типа ЦАП. Расчеты показывают, что при L=2 (аппроксимация косинусоидального колебания прямоугольными импульсами типа "меандр") погрешность аппроксимации составляет примерно П≈10%. При увеличении L точность аппроксимации резко возрастает. Так, при L=4 П≈2,5%, а при L=8 П≈0,6%). Дальнейшее увеличение значения L не дает значительного повышения точности формирования выходного сигнала.The number of levels L of the approximating step voltage for the duration of one half-cycle determines the accuracy of the approximation of the output sinusoidal oscillation and is set in advance when choosing the type of DAC. Calculations show that at L=2 (approximation of cosine oscillations by rectangular pulses of the "meander" type) the approximation error is approximately П≈10%. As L increases, the accuracy of the approximation sharply increases. So, at L=4 P≈2.5%, and at L=8 P≈0.6%). A further increase in the value of L does not provide a significant increase in the accuracy of the formation of the output signal.
Таблица соответствия многоразрядных кодов с числом двоичных разрядов, равным log2 2L (при значении L=8 число разрядов равно D=4), а также значения формируемого на выходе цифро-аналогового генератора 7 косинусного колебания МЧМ сигнала (фиг. 3,ж) с начальной фазой представлена на фиг. 2.Correspondence table of multi-bit codes with the number of binary digits equal to log 2 2L (with a value of L=8, the number of digits is equal to D=4), as well as the values of the cosine oscillation of the MFM signal generated at the output of the digital-analog generator 7 (Fig. 3, g) with initial phase shown in Fig. 2.
В результате на выходе цифро-аналогового генератора 7 косинусного колебания получают МЧМ сигнал 19 (фиг. 3,ж) без разрыва фазы с начальными фазами As a result, at the output of the digital-to-
Таким образом достигается положительный технический результат - повышение спектральной эффективности формируемых сигналов по сравнению с прототипом, формируемый сигнал которого представляет собой ступенчатую аппроксимацию треугольного колебания.Thus, a positive technical result is achieved - an increase in the spectral efficiency of the generated signals in comparison with the prototype, the generated signal of which is a stepwise approximation of a triangular oscillation.
Дополнительный технический результат заключается в повышении точности формирования косинусоидальных колебаний в пределах одного символа формируемых МЧМ сигналов.An additional technical result is to increase the accuracy of the formation of cosine oscillations within one symbol of the generated MFM signals.
Источники информацииInformation sources
1. Цифровой генератор колебаний переменной частоты: Авт. свид. СССР №1636998 / Аношкин А.В., Куприйчук Д.И., Фирсов О.В.; опубл. 23.03.1991, Бюл. №11. - 4 с.1. Digital variable frequency oscillator: Aut. certificate USSR No. 1636998 / A. V. Anoshkin, D. I. Kupriychuk, O. V. Firsov; publ. 03/23/1991, Bull. No. 11. - 4 s.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2794104C1 true RU2794104C1 (en) | 2023-04-11 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4614918A (en) * | 1980-10-27 | 1986-09-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Frequency generator with digitally controlled phase modulation |
SU1292165A1 (en) * | 1985-07-29 | 1987-02-23 | Военная академия им.Ф.Э.Дзержинского | Digital generator of sine oscillations with two frequency values |
SU1636998A1 (en) * | 1989-03-13 | 1991-03-23 | Военная академия им.Ф.Э.Дзержинского | Digital variable-frequency generator |
RU2176436C1 (en) * | 2000-09-01 | 2001-11-27 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого | Universal digital continuously phase modulated signal shaper |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4614918A (en) * | 1980-10-27 | 1986-09-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Frequency generator with digitally controlled phase modulation |
SU1292165A1 (en) * | 1985-07-29 | 1987-02-23 | Военная академия им.Ф.Э.Дзержинского | Digital generator of sine oscillations with two frequency values |
SU1636998A1 (en) * | 1989-03-13 | 1991-03-23 | Военная академия им.Ф.Э.Дзержинского | Digital variable-frequency generator |
RU2176436C1 (en) * | 2000-09-01 | 2001-11-27 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого | Universal digital continuously phase modulated signal shaper |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4068198A (en) | Phase-locked loop frequency shift key modulator | |
CN108964660B (en) | High-resolution low-power-consumption spread spectrum control circuit based on phase delay compensation | |
EP2796945A1 (en) | Time-to-digital conversion with analog dithering | |
RU2682847C1 (en) | Digital synthesizer with m-shape law of frequency changes | |
KR930022168A (en) | Clock generator capable of dividing fractional frequencies into programs | |
US7188131B2 (en) | Random number generator | |
RU2794104C1 (en) | Digital oscillator of variable frequency | |
EP1916768A1 (en) | Device and method for generating a signal with predefined transient at start-up | |
RU2628216C1 (en) | Direct digital synthesizer with frequency modulation | |
JPH06177651A (en) | Frequency synthesizer | |
JPH01235877A (en) | Digital phase/frequency detector | |
RU2794215C1 (en) | Digital signal conditioner with minimal frequency manipulation | |
RU2718461C1 (en) | Digital computing synthesizer of frequency-modulated signals | |
KR102442147B1 (en) | Phase and frequency control circuit | |
RU2721408C1 (en) | Digital computer synthesizer with fast frequency tuning | |
US3740669A (en) | M-ary fsk digital modulator | |
RU2710280C1 (en) | Digital computing synthesizer for double-frequency signals | |
RU2776973C1 (en) | Frequency shift keying signal conditioner | |
RU2635272C1 (en) | Digital-to-analog synthesizer of complex frequency-modulated signals | |
RU2578751C2 (en) | Method for phase-shift keying and device therefor | |
RU2788980C1 (en) | Measuring generator of paired pulses | |
RU2204196C2 (en) | Digital synthesizer of phase-modulated signal | |
RU2677358C1 (en) | Modulator of discrete signal by time position | |
JPH0645925A (en) | Frequency synthesizer | |
RU43704U1 (en) | SIGNAL MODULATOR |