SU1552345A1 - Цифровой синтезатор частотно-модулированных сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике. Цель изобретени  - расширение частотного диапазона и увеличение длительности формируемых частотно-модулированных (ЧМ) сигналов. Цифровой синтезатор ЧМ сигналов содержит задающий генератор 2, умножитель 3 частоты, двоичный счетчик 4, блок посто нной пам ти 7, инвертор 10, буферный регистр 11 и блок полосовых фильтров 15. Цель достигаетс  введением формировател  1 управл ющих сигналов, коммутаторов 5 и 6, блоков управл емых инверторов 8 и 9, буферного регистра 12 и ЦАП 13 и 14, с помощью которых в два этапа обеспечиваетс  формирование последовательности различных сигналов с программным изменением их видов и параметров. Синтезатор по п. 2 ф-лы отличаетс  выполнением формировател  1, состо щего из генератора 16 импульсов, счетчика 17, формировател  18 импульсов, блока пам ти 19 и регистра 20 пам ти. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к радиотех

нике и может использоватьс  в радиопередающих и радиоприемных устройствах .

Цель изобретени  - расширение частотного диапазона и увеличение длительности Формируемых частотно-модулированных сигналов.

На чертеже представлена структурна  электрическа  схема цифрового синтезатора частотно-модулированных сигналов.

Цифровой синтезатор содержит Формирователь 1 управл ющих сигналов, задающий генератор 2, умножитель 3 частоты, двоичный счетчик 4, первый коммутатор 5, второй коммутатор 6, блок 7 посто нной пам ти (БПП), первый блок 8 управл емых инверторов, второй блок 9 управл емых инверторов инвертор 10, первый 11 и второй 12 буферные регистры, первый 13 и второ 14 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), блок 15 полосовых фильтров (БПФ). При этом формирователь 1 управл ющих сигналов содержит генерато 16 импульсов, счетчик 17, Аормнрова- тель 18 импульсов, блок 19 пам ти и регистр 20 пам ти.

Синтезатор работает следующим образом .

Цифровой синтезатор обеспечивает Аормирование последовательности различных сигналов с программным изменением кх видов и параметров, « ормиро- вание каждого ич сигналов осуществл етс  в несколько этапов. Формирователь 1 обеспечивает заданную последовательность работы. Рассмотрим режим работы, при котором одновременно Формируютс  два линейно-частотно-модулированных сигнала (ЛТМ) с одинаковыми значени ми центральной частоты, де-. виации и длительности, но различными знаками скорости частотной модул ции

5

0

5

0

5

5

0

45

0

Нормирование данных сигналов осуществл етс  в два этапа.

В исходном состо нии двоичный счетчик 4 удерживаетс  в нулевом состо нии сигналом с четвертого выхода формировател  1. Формирование выходных ЛЧМ сигналов начинаетс  в- момент поступлени  импульса с выхода генератора 16 импульсов, под действием которого на выходе формировател  18 импульсов формируетс  короткий синхроимпульс . Под действием этого импульса в регистре 20 пам ти осуществл етс  запись информации, хран пейс  по нулевому адресу блока 19 пам ти. Одновременно этот синхроимпульс переводит счетчик 17 в единичное состо ние, а на адресные входы блока 19 пам ти поступает noBbfft двоичный код, что приводит к поступлению на входы регистра 20 пам ти информации, хран щейс  по первому адресу блока 19 пам ти.

Таким образом, на выходе Формировател  1 Ьормируетс  набор управл ющих сигналов и начинаетс  первый этап формировани  выходных ЛЧМ сигналов. С первого выхода сЪормировател  1 на управл ющий вход первого коммутатора 5 поступает запрещающий сигнал, а на его выходе на первом этапе работы формируетс  посто нный уровень (например , низкий уровень) независимо от уровн  сигнала на втором входе. С второго входа формировател  1 на управл ющий вход второго коммутатора 6 поступает разрешающий потенциал. На выходе второго коммутатора 6 Формируетс  выходной сигнал, который соответствует инверсному сигналу на входе второго коммутатора 6. С третьего выхода Формировател  1 сигнал переводит двоичный счетчик 4 в режим суммировани  импульсов, а на его выходах Фор мируетс  последовательность двоичных кодов, численное значение которых из51552345

мен етс  от 0 до N-1 . 1лительность 0,5f ) находитс  сигнаа Y(rT) с инверсные спектром

первого этапа определ етс  значени ми разр дности двоичного счетчика 4 и тактовой частотой f с выхода умно

Y()

«

,5fT

(I)

)

«

,5fT

(I)

жител  3. Ъ ---

---. Выходы

т

всех разр дов двоичного счетчика образуют первый выход двоичного счетчика 4, который подключен к адресному входу ЫТП 7. Выход самого младшего разр да двоичного счетчика 4 образуе его второй выход. Третьим выходом двоичного счетчика 4  вл етс  выход импульса переноса.

На первом этапе работы линейна  последовательность кодов от 0 до N-I с первого выхода двойного счетчика 4 используетс  дл  адресации Г,П7Т 7, в котором с нулевого по N-1 адрес записаны двоичные коды амплитудных отсчетов ЛЧМ-сигнала cfc (гТ), частота которого за врем  С измен етс  от :

значени  начальной частоты fu до .н

f т / 4 . Коды амплитудных отсчетов JI4N- сигналов с выхода БПП 7 без изменени проход т через первый блок 8 управл емых инверторов и Фиксируютс  в первом буферном регистре I 1 . Запись указанных кодов осуществл етс  тактовым импульсом с выхода инвертора 10 поступающим на вход синхронизации первого буферного регистра 11. В первом ПАП 13 последовательность кодов амплитудных отсчетов преобразуетс  в дискретный ЛЧМ-сигпал, из спектра которого в блоке 15 полосовых Фильт- ров выдел етс  основна  составл юща  спектра, а на первом выходе блока 15 формируетс  ЛЧМ-сигнал, частота которого измен етс  от f до .

Кроме того, коды амплитудных отсчетов ЛЧМ-сигнала с выхода БПП 7 поступают на вход второго блока 9 управл емых инверторов, на управл ющий вход которого поступает инвертированна  последовательность импульсов с частотой fT/2, котора  поступает через открытый второй коммутатор 6 с второго выхода двоичного счетчика 4. Таким образом, во втором блоке 9 управл емых инверторов осуществл етс  инверси  каждого второго двоичного кода. Сформированна  во втором блоке 9 управл емых инверторов последовательность кодов фиксируетс  во втором буферном регистре 12. В св зи с этим с основной полосе частот f & (0...

0

0

5

0

5

0

5

0

5

т.е. закон частотно-модулированного сигнала Y(rT) будет зеркальным отображением закона частотно-модулированного сигнала Х(гТ) относительно частоты fT/4.

Преобразованна  последовательность кодов амплитудных отсчетов ЛЧМ-сигна- лов с выхода второго буферного регистра 12 поступает на вход второго ПАП 5 4, где преобразуетс  в дискретный ЛЧМ-сигнал, из спектра которого в блоке 15 полосовых фильтров выдел етс  соответствующа  составл юща  спектра , в результате чего на втором выходе блока 15 полосовых фильтров формируетс  ЛЧМ-сигнал, частота которого измен етс  от 0,5 - fH до fT/4.

Второй этап формировани  выходных ЛЧМ-сигналов начинаетс  в момент переполнени  двоичного счетчика 4, когда его содержимое достигает значени  N-1. На третьем выходе двоичного счетчика 4 Формируетс  импульс переполнени , который поступает на вход формировател  1. В последнем указанный импульс поступает на второй вход форм1фовател  18 импульсов. Под действием данного импульса в Формирователе 18 импульсов формируетс  короткий синхроимпульс, с помощью которого в регистр 20 пам ти заноситс  содержимое блока 19 пам ти по первому адресу , а также к содержимому счетчика 17 добавл етс  единица и оно становитс  равньм двум. 1 зменение содержимого счетчика 17 приводит к тому, что на входы регистра 20 пам ти поступает информаци , хран ща с  в блоке 19 пам ти по второму адресу.

Таким образом, на выходе формировател  1 Формируетс  набор управл ющих сигналов и осуществл етс  второй этап Формировани  выходных ЛЧМ-сигна- лов. С первого выходе Формировател  1 на управл ющий вход первого коммутатора 5 поступает разрешающий сигнал (например, логический ноль). В результате этого на втором этапе работы устройства на управл ющий вход первого блока 8 управл емых инверторов поступает инвертированна  последовательность меандровых импульсов с частотой f /2. Таким образом, на втором этапе работы устройства в первом блоке 8 управл емых инверторов осуществл етс  инверси  каждого второго двоичного кода, описанного с выхода ЯПП 7. Сформированна  последовательность кодов Фиксируетс  в первом буферном регистре П. С второго выхода Форми- ровател  1 на управл ющий вход второго коммутатора 6 поступает запрещающий сигнал например, логическа  единица ). Это приводит к тому, что на выходе второго коммутатора 6 Нормируетс  посто нный логический уровень (например, логический нуль) и второй блок 9 управл емых инверторов работает в режиме трансл ции кодов. С третьего выхода (Ьормировател  1 управл ющих импульсов на входы двоичного счетчика 4 поступают сигналы, под действием которых двоичный счетчик 4 переводитс  и режим вычитани  импульсов . На втором этапе работы устройства в двоичном счетчике 4 Формируетс  последовательность кодов, численное значение которых измен етс  от N-1 до 0. Изменение пор дка опроса FITTI 7 приводит к изменению знака скорости частотной модул ции записанного (считываемого ) ЛЧМ-сигнала.

Последовательность измененных (инверси  каждого второго кода) кодов амплитудных отсчетов ЛЧМ-сигнала с выхода первого буферного регистра 11 поступает на вход первого 11АП 13, где преобразуетс  в дискретный ЛЧМ- сигнал. Из спектрг дискретного ЛЧМ- сигнала на выходе первого 11АП 1 3 в блоке 15 полосовых Фильтров выдел етс  основна  составл юща  спектра, в результате чего на первом выходе блока 15 полосовых фильтров Формируетс  ЛЧМ-сигнал, частота которого измен етс  от т/4 до 0,5fT - fц. Таким образом, за д«а этапа работы на первом выходе блока 15 полосовых Фильт- ров формируетс  ЛЧМ-сигнал, частота которого измен етс  от fH до 0,5fT - - fц, а девиаци  частоты соответственно составл ет ДТ 0, - Јн.

Последовательность неизмененных кодов амплитудных отсчетов ЛЧМ-снгнала с выхода второго буферного регистра 12 поступает на вход второго ПАП 14, где преобразуетс  в дискретный ЛЧМ- сигнал. Из спектра дискретного сигнала на выходе второго 11А.П 14 в блоке 15 полосовых Фильтров выдел етс  основна  составл юща  спектра, в результате чего на втором выходе блока

10

15

20

25

15523458

полосовых Фильтров формируетс  ЛЧМ- сигнал, частота которого измен етс  от fT/4 до FH . Таким образом, за два этапа работы на втором выходе блока 15 полосовых фильтров формируетс  ЛЧМ-сигнал, частота которого измен етс  от 0,5fT - fH до fH, а депиаии  частоты соответственно составл ет ДР 0,5fт - 2fH.

Второй -этап Формировани  . выходных ЛЧМ-сигналов заканчиваетс  в момент переполнени  двоичного счетчика 4, когда его содержимое достигнет нулевого значени . Па третьем выходе двоичного счетчика 4 формируетс  импульс переполнени , который поступает на вход формировател  1. В последнем указанный импульс поступает на второй вход Формировател  18 импульсов. Под действием данного импульса в Формирователе 18 импульсов Формируетс  короткий синхроимпульс, с помощью которого в регистр 20 пам ти заноситс  содержимое блока 19 пам ти по второму адресу, а также к содержимому счетчика 17 добавл етс  единица и оно становитс  равным трем. Изменение содержимого счетчика 17 приводит к тому, что на входы регистра 20 пам ти поступает информаци , хран ща с  в блоке 19 пам ти по третьему адресу. Таким образом, на выходе Формировател  1 Формируетс  набор управл ющих сиг- палов, характерный дл  процесса окончани  формировани  выходных ЛЧ4 -сигналов . С четвертого выхода Формировател  1 на управл ющий вход двоичного счетчика 4 поступает сигнал, под действием которого указанный счетчик переводитс  и удерживаетс  в нулевом состо нии. На этом процесс Формировани  выходных ЛЧМ-сигналов заканчиваетс .

В процессе работы легко реализуетс  согласование конечной и начальной фаз элементарных подымпульсов. Последнее обусловлено тем, что состыковка подьмпульсов осуществл етс  на частоте fT/4, т.е. за один такт работы устройства набег Фаты Формируемого ЛЧМ-сигнал а равен 4 /ft/2. Таким образом, разность Фаз между предпоследним отсчетом первого подымпульса и первым отсчетом второго подымпульса равна ft, т.е. данные отсчеты инверсны . В соответствии с этим непрерывность фазы формируемого ЛЧМ-сигнала обеспечиваетс  в том случае, ес30

35

40

45

50

55

вне обеспечиваетс  соответствующей элементной базой.

С учетом многочастотной структуры спектра дискретного ЛЧМ-сигнала в

91552345.Ю

ли первый отсчет второго подымпульсапри (Нормировании некоторых т данных

путем инверсии предпоследнего отсчета сигналов отражена в таблице. В таб- первого подымпульса. Указанное уело-липе показан общий вид частотной модул иии выходного сигнала и отр жены режимы работы элементов предлагаемого устройства, где Л- (N-1) обозначает, что двоичный счетчик 4 работает н  блоке 15 полосовых фильтров могут вы- суммирование и его содержимое иэмен - дел тьс  более высокочастотные сое- JQ етс  от нул  до (N-1); (N-1) - О тавл ютие с центральными частотамиобозначает, что двоичный счетчик 4

f0 т(п+П,25), где п О, 1, 2,работает на вычитание и его содержимое измен етс  от (N-1) до нул ; Трансл. обозначает, что в первом 15 блоке 8 управл емых инверторов осуществл етс  проста  передача кодов (трансл ци  кодов): Инверс. обозна- вать сигналы с другими видами частот- чает, что в первом блоке 8 управл е- ной модул ции, в общем случае с зиг-мьк инверторов осуществл етс  инверзагообразньми законами частотной мо- 2о си  каждого второго передаваемого ко- дул иии. Последовательность работыда апмлитудных отсчетов формируемого

элементов предлагаемого устройстваколебани .

3Это позвол ет увеличить количество одновременно (Нормируемых ЛЧМ-сигналов .

Наличие в предлагаемом устройстве формировател  1 позвол ет ФормироЦифровой синтезатор частотно-модулированных сигналов обладает повышенной длительностью и расширенным диапазоном частот выходных сигналов . Это обусловлено тем, что величина тактовой частоты fT в четыре

раза больше центральной частоты f0 формируемого сигнала f /fQ 4 и практически не зависит от величины допустимой Фазовой ошибки &Ц. Величина ,Jtp определ етс  только разр дностью хранимых в БГОТ 7 кодов амплитудных

11

отсчетов Формируемого сигнала. Так как максимальное значение тактовой частоты задающего генератора 2 ограничено быстродействием К ТТЛ 7, то при тех же величинах допустимых Фазовых ошибок максимальна  частота Формируе- мых сигналов в 4-32 раз больше. Кроме того, при фиксированной длительности формируемых ЛЧМ-сигналов требуемый объем КПП 7 в 4-20 раз меньше, чем в прототипе.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1 . Цифровой синтезатор частотно- модулированных сигналов, содержащим последовательно соединенные задающий генератор, умножитель частоты, двоичный счетчик и блок посто нной пам ти, последовательно соединенные инвертор и первый буферный регистр, а также блок полосовых фильтров, при этом вход инвертора подключен к выходу умножител  частоты, отличающийс  тем, что, с целью расширени  частотного диапазона и увеличени  длительности формируемых частотно-модулированных сигналов, введены последовательно соединенные Формирователь управл ющих сигналов, первый коммутатор и первый блок управл емых инверторов , первый иифроаналоговый преобразователь , последовательно соединенные второй коммутатор, второй блок управл емых инверторов, второй буферный регистр и второй ииФроаналоговый преобразователь, второй выход Формировател  управл ющего сигнала подклю155234512

   мутатора, вход которого объединен с входом первого коммутатора и соединен с вторым выходом двоичного счетчика, третий выход которого подключен к i входу формировател  управл ющих сигналов , третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управл ющими входами

   Ю двоичного счетчика, вход и выход первого цифрового преобразовател  подключены соответственно к выходу первого буферного регистра и к первой группе входов блока полосовых Фильт15 РОВ, втора  группа входов которого соединена с выходом второго цифроана- логового преобразовател , вход синхронизации второго буферного регистра подключен к выходу инвертора, второй

   20 вход первого блока управл емых инверторов объединен с вторьм входом второго блока управл емых инверторов и соединен с выходом блока посто нной пам ти.

   25
2. 2. Синтезатор по п.1, отличающийс  тем, что Формирователь управл ющих сигналов содержит последовательно соединенные генератор 30 импульсов, Формирователь импульсов, счетчик, блок пам ти и регистр пам ти , вход синхронизации которого соединен с выходом формировател  импульсов , второй вход которого  вл етс  входом формировател  управл ющих сигналов , при этом первый, второй, третий и четвертый выходы регистра пам ти  вл ютс  соответственно первым, вторым, третьим и четвертый выходами

   35

   чен к управл ющему входу второго формировател  управл ющих сигналов,

   2. Синтезатор по п.1, отличающийс  тем, что Формирователь управл ющих сигналов содержит последовательно соединенные генератор импульсов, Формирователь импульсов, счетчик, блок пам ти и регистр пам ти , вход синхронизации которого соединен с выходом формировател  импульсов , второй вход которого  вл етс  входом формировател  управл ющих сигналов , при этом первый, второй, третий и четвертый выходы регистра пам ти  вл ютс  соответственно первым, вторым, третьим и четвертый выходами