SU1385238A2 - Формирователь сигналов с заданным законом изменени фазы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радио- - электронике. Цель изобретени  - расширение полосы частот формируемых сигналов . Устр-во содержит блок 1 формировани  кода фазы, N преобразователей кода (ПК) 2, опорный г-р 3, регистр 4 пам ти, ЦАП 5 фильтр 6 нижних частот , делитель частоты (ДЧ) 7, ревер - сивный счетчик 8, коммутатор 9. Введены преобразователь 10 опорной частоты , ДЧ 11. Принцип действи  устр-ва основан на том, что sin-ступенчатый сигнал получают последовательным счи- тыванием по фазе на 27r/N выборок sin- функции, формируемых в ПК 2. Коды, соответствующие значени м этих выбо рок, подаютс  на N сигнальных входов коммутатора 9, один из к-рых на определенное врем  подключаетс  к его вы ходу. При изменении кода фазы значени  выборок на выходах всех ПК 2 измен ютс , но сдвиг фаз между сигналами , коды к-рых формируютс  на выходах ПК с двум  Ьоседними номерами, остаетс  . При линейном законе измег- нени  кода фазы частота сигнала, код к-рого формируетс  на выходе коммутатора 9, становитс  либо больше, либо меньше несущей частоты. В устр-ве в качестве N-фазной системы исходных периодич. сигналов используютс  дис- кратные двухуровневые сигналы,период к-рых разбит на N равных интервалов. 6 ил. с (Л

Description

N)

Изобретение относитс  к радиоэлектронике и может быть использовано дл  формировани  сигналов с заданным законом изменени  фазы, например, в ка- либраторах фазы, синтезаторах частот, синтезаторах с полиноминальным законом изменени  частоты.

Цель изобретени  - расширение полосы частот формируемых сигналов.

На фиг. 1 изображена структурна  электрическа  схема предлагаемого формировател  сигналов с заданным законом изменени  фазы; на фиг. 2 - примеры реализации блока формировани  кода фазы; на ijsir. 3 - примеры реализации преобразовател  опорной частоты; на фиг, 4 - диаграммы системы используемых исходных двухуровневых . сигналов; на фиг. 5 - график зависи- мости фазы от времени при использовании формировател  сигналов с заданным законом изменени  фазы в качестве синтезатора частот; на фиг. 6 - график зависимости фазы от времени при раз- ных значени х несущей частоты f

Формирователь сигналов с заданным законом изменени  фазы содержит блок

Iформировани  кода фазы, N преобра- зователей 2 ,-2 кода, опорный генератор 3, регистр 4 пам ти, цифроана- логовый преобразователь (ЦАП) 5, фильтр 6 нижних частот (ФНЧ), дели тель 7 частоты, реверсивный счетчик 8, коммутатор 9|, преобразователь 10 опорной частоты, дополнительный делитель

I1частоты.

Блок 1 формировани  кода фазы (фиг. 2а) содержит блок 12 переключателей . Блок 1 формировани  кода фазы (фиг. 26) содержит блок 12 переключателей и накопитель 13 кода фазы. Блок 1 формировани  кода фазы (фиг.2в) содержит блок 12 певеключателей, на- копитель 13 кода фазы, сумматор 14, i накопитель 15 кода частоты, управл емый инвертор 16.

Преобразователь 10 опорной частоты (фиг. За) содержит Р делителей 17р частоты, коммутатор 18. Преобразователь 10 опорной частоты (фиг.36) содержит делитель 19 с переменным коэффициентом делени  (ДПКД). Преобразователь 10 опорной частоты (фиг.Зв) содержит делитель 20 частоты, Р умножителей 21р частоты, коммута- трр 22.

Формирователь сигналов с заданным законом изменени  фазы работает еле- дующим образом.

В каждом q-M такте опорного генератора 3 на выходе делител  7 частоты с коэффициентом делени  q возникает импульс, который поступает на тактовый вход блока 1 формировани  кода фазы, на кодовом выходе которого формируетс  код фазы (f, поступающий далее на входы преобразователей 2 кода. На выходе п-го из N преобразователей кода формируютс  коды синусоидальных функций

г„ sin( 2WN), (1)

которые поступают на соответствующие информационные,входы коммутатора 9 (п О, 1,...,N-1). Частота каждой из этих синусоидальных функций определ етс  выра-жением

F Б. ki . Q q

(2)

0 с

0 с

0

5

где Q - емкость накопител ;

fgr частота сигнала опорного генератора 3;

Кр - код частоты, поступающий с

блока 12 переключателей блока 1 формировани  кода фазы.

Принцип действи  формировател  сигнала с заданным законом изменени  фазы основан на том, что синусоидальный ступенчатый сигнал получают последовательным считыванием ПО фазе на 2f/N выборок синусоидальной функции, формируемых в преобразовател х 2, кода. Коды, соответствующие значени м этих выборок, подаютс  на N сигналь- ных входов коммутатора 9, один из которых на определенное врем  подключаетс  к его выходу. При изменении кода фазы значени  выборок на выходах всех преобразователей 2 кода измен ютс , но в любом случае сдвиг фаз . между сигналами, коды которых формируютс  на выходах преобразователей 2,- 2 кода с двум  соседними номерами , остаетс  равным . При линейном законе изменени  кода фазы (на выходе блока 1 формировани  кода фазы он пилообразный) частота сигнала, , код которого формируетс  на выходе коммутатора 9, становитс  либо больше, либо меньше несущей частоты f (фиг,5) . и определ етс  выражением

ВЫХ

fntF.

(3)

В выражении (3) плюс относитс  к положительным приращени м фазы, а ми-5 нус - к отрицательным.iНесуща  частота « fot,/N, где f on - опорна  час- Iтота,формируема  на выходе преобразовател  10 опорной частоть. При сум10

мировании периодических сигналов, вход щих в N-фазную систему и умноженных на соответствующие сийусои- дальные функции фазы (f, также образующие N-фазную систему, результат содержит члены, завис щие только от

разностей или только от сумм полных фаз составл ющих периодического сигнала и фазы /. Любой периодический сигнал без посто нной составл ющей с частотой о) может быть записан в ви- де р да Фурье

OD

U.Ct) V Е (а| 8шЬал; + b.cosKwt). (4) kn

В N-фазную систему сигналов, кроме (4) вход т также сигналы

00„,..

Urt(t) vlLiaKsinK(ut + --2) + k.iС

+ b.cosK(tot + --). f.N

(5)

Фазе If соответствует N-фазна  система тригонометрических функций (1). Выходной сигнал

y(t) -.-lfa,cos(K6)t - tf) + . - Icn

+ (Kut - t/)}.(6)

При смене знака перед ZTn/N раз- ность KWt - t/ в (6) замен етс  суммой KuJt + I/.

При посто нном значении (f устройство , реализующее алгоритм (6), выполн ет функцию фазовращател , при линейно измен ющейс  фазе - синтеза- тора частот, при более сложном законе изменени  фазы - синтезатора сигналов .

В формирователе сигналов с задан- ным законом изменени  фазы (фиг. 1) в качестве N-фазной системы исходных периодических сигналов используютс  дискретные двухуровневые сигналы (фиг. 4), период которых разбит на N равных интервалов:

и (t) Р (m+n)mod N 0; О при других т.

5

0

5

0

30

35

50 55

где ,1,2,... - пор дковый номер

интервала;

(m+n)modN - операци  суммы по модулю N.

В системе сигналов (7) в любой момент времени отличен от нул  (т.е. равен 1) лишь один из сигналов, что дает возможность реализовать алгоритм (6), последовательно передава  на выход соответствующие коды N-фазной системы синусоидальных функций фазы (1).

Предлагаемый формирователь сигналов с заданным законом изменени  фазы позвол ет достичь высокой точности воспроизведени  заданного закона из- менений фазы при одновременном снижении потребл емой мощности и расширении диапазона частот формируемых сигналов. Это достигаетс  переносом сигнала, сформированного на низкой частоте, на несзпцую частоту, что позвол ет максимально использовать разр дную сетку блока 1 формировани  кода фазы и преобразователей кода - 2ц кода и снизить требовани  к быстродействию этих узлов. Перенос на несущую частоту осуществл етс  цифро- вьми методами, причем используетс  лишь один канал формировани .

С выхода преобразовател  10 опорной частоты на счетньш вход реверсивного счетчика 8 по модулю N поступают импульсы с частотой fon, в N раз большей, чем требуема  несуща  частота f н .

Выбор частоты , котора  определ ет рабочий поддиапазон частот осуществл етс  кодом, поступающим с дополнительного кодового выхода блока 1 формировани  кода фазы на управл ющий вход преобразовател  10 опорной частоты. Направление счета реверсивного счетчика 8 определ етс  сигналом на его установочном входе, формируемым одновременно с кодом фазы if в блоке 1 формировани  кода фазы и поступающим.с его выхода сигнала управлени  режимом работы реверсивного счетчика. Двоичный код числа с выхода реверсивного счетчика 8 подаетс  на управл ющий вход коммутатора 9, на выходе которого при этом присутствует код с N-(m) информационного входа. Импульс с выхода опорного генератора 3, поступающий через дополнительньй делитель 1 1 ча(тоты на тактовый вход регистра 4 пам ти.

осуществл ет запись в него кода с выхода коммутатора 9, и на выходе циф роаналогового преобразо)зател  5 формируетс  напр жениеэ пропорциональное записанному коду ФНЧ 6 пропускает на выход полезную спектральную составл ющую сформированного сигнала Блок 1 формировани  кода фазы при использовании формировател  сигналов с заданным законом изменени  фазы в качестве фазовращател  .может быть выполнен, например в виде блока 12 переключателей (фиг. 2а) на два положени , с одного из которых на соответствующий выход блока 1 поступасигнал О

| п

с другого

1

Ме

н   положение переключателей 12 можно формировать различные коды фазы, а также код опорной частоты,

BjfOK 1 формировани  кода фазы при использовании формировани  сигналов с заданным законом изменени  фазы в качестве синтезатора частот может быть вьшолнен на основе накопител  13 кода, фазы (фиг. 2б)„ С каждым тактовым импульсом к коду, записанному в накопителе 13 кода фазы, прибавл етс  код, установленный на блоке 12 переключателей,, в результате чего на кодовом выходе формируетс  линейно нарастающий код фазы5 соответствующий требуемому отклЬнеНию частоты синтезируем ог о сигнала от частоты выходного сигнала Сигнал о знаке отклонени  поступает с соответствующего переключател  блока 12 переключателей на выход сигнала управлени  режимом работы реверсивного счетчика блока t формировани  кода фазы, мину  накопитель 13 кода фазы. Код опорной частоты набираетс  с помощью соответствующих переключателей и поступает на дополнительный кодовь5й выход блока 1 формировани  кода фазы

При использовании формировател  сигналов с заданным законом изменени  фазы в качестве синтезатора сигналов с линейной частотной модул цией (ЛЧМ) в накопителе 15,кода частоты, вход щем в состав блока 1 формировани  кода фазы (фиг„ 2в), формируетс  линейно измер юпщйс  код частоты. Этот код суммируетс  с кодом начальной частоты , поступающим с блока 12 переключателей; в сумматоре 14, Цела  часть кода текущей частоты с выхода сумматора 14 поступает на дополнительный кодовый выход. В накопителе 13 кода

. 3852386

фазы формируетс  код фазы ЛЧМ сигнала , измен ющийс  по параболическому закону. При этом сигнал со старшего разр да дробной части сумматора 14 поступает на управл ющий вход управл емого инвертора 16. Этот же выход сумматора 14  вл етс  выходом сигнала управлени  режимом работы реверсивного счетчика. Если при сигнале

to

15

25

30

35

20

,

55

40

45

50

О в этом разр де обеспечиваетс  инвертирование остальных разр дов кода фазы управл емым инвертором 16 и режим сложени  реверсивного счетчика 8, а при сигнале 1 - пр мое пропускание и ретким вычитани  соответственно , то тогда реализуетс  возрастаю- щи11 закон линейной частотной модул ции . Дл  получени  падающего закона необходимо обеспечить инвертирование целой части кода текущей частоты, а также при сигнале О в старшем раз- р де дробной части сумматора 14 обеспечить пр мое прохождение остальных разр дов через управл емый инвертор 16 и режим вычитани  реверсивного счетчика 8, а при сигнале 1 - инвертирование и режим сложени  соответственно .

Преобразователи 2 кода могут быть, например, выполнены на основе посто нного запоминающего устройства соответствующего объема.

Многоразр дный ,коммутатор 9 может быть вьшолнен в виде параллельного соединени  необходимого числа мульт иплексоров (равного числу разр дов кода каждой синусоидальной функции).

Преобразователь 10 опорной частоты может быть, например, реализован в виде Р делителей 17р частоты и коммутатора 18 (фиг. За) или в виде делител  19 частоты с переменным коэффициентом делени  (фиг. Зб). В этих случа х дл  получени  равномерной сетки частот на выходе преобразовател  10 опорной частоты (это необходимо дл  перекрыти  полосы частот без пропусков отдельных участков) надо специально подбирать коэффициенты делени , а также частоту опорного генератора 3, чтобы она  вл лась наименьшим общим кратным дл  всех частот , вход щих в сетку. Другой пример реализации блока 1.0 опорной частоты приведен на фиг, Зв (здесь равномерна  сетка получаетс  на выходе умножителей 20i 20р частоты, а нужна 

Тактовый ёмд

кодовый Ьыкод

t 1

1 - Сг S 3 t-T

Sill I

- ь --:гК5;;; .

fell

Фи2.2

-,v vvi, w:

t

Управл ющий дход

И

Вход

Вход

.

Управл ющий Sxod

Г

It

Выход Вход

fS

Выход

У

S

Управл ющий 8ход

Выход

8 Фи гЪ

ы-г

V-/

V

иг.

Фив. 5

HP-i

л

Hi

Фиг. б

Claims (1)

1. Форм у л а и з о б р е т е н и я

   Формирователь сигналов с заданным законом изменения фазы по авт. св, № 1 327267, о т л и ч а ю щ и п с я тем, что, с целью расширения полосы частот формируемых сигналов, выход опорного генератора соединен с тактовым входом регистра памяти через введенный дополнительный делитель частоты, а счетный вход реверсивного счетчика, соединен с. выходом опорного генератора через введенный преобразователь- опорной частоты, управ.'ЫлзД налов с заданным законом изменения фазы в качестве синтезатора частот в случае,· когда частота синтезируемовход которого соеддтоа с дополшггс.г 2Q ным кодовым выходом блока формгрс'га-·· ния кода фазы.

   Дз со •С Cl

   Тактовый вход

   Управляющий вход

   S ФиъЪ

   П=0 У 2 N-2 • V-/ •V

   Фиг. 4

   Фие. 5 l· _f 'HP

   Фиг. б