Генератор гармонических функций

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯа- Кров ато дом ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТ 2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3396900/24,кл. 0, 06 Й 7/22, 08.02.82 (прототип),(54) (57) ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ, содержащий задающий гене тор, подключенный к нему первый д литель частоты, первый генератор функций олша синусоидального сиг нала, первый сумматор, выход кото рого через инвертор и непосредственно соединен с соответствующими информационными входами первого блока коммутации, выходы которого соединены с входами первого интег росумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона частот синтезируемых ко лебаний, генератор содержит второ делитель частоты, второй генерато функций Уолша синусоидального сиг ла, первый и второй генераторы фу ций Уолша косинусоидального сигна ла, первый и второй блоки суммиро вания по модулю два, второй интег росумматор, второй сумматор, перв и второй преобразователи частоты напряжение, второй блок коммутаци первый и второй переключатели, пр этом второй делитель частоты подключен к выходу задающего генерат ра, выходы первого делителя часто соединены с входами первого пере,ЯО 107 1 А ключателя, выход которого соед с входом первого преобразовате частоты в напряжение, с входом вого генератора Функций Уолша соидального сигнала и с входом вого генератора функций Уолша нусоидального сигнала, выходы рого делителя напряжений соеди с входами. второго переключател ход которого соединен с входом рого преобразователя частоты в пряжение и с входами вторых г раторов функций Уолша синусоид го и косинусоидального сигналов, выходы первого генератора функций Уолша косинусоидального сигнала и выходы второго генератора Функций Уолша синусоидального сигнала соед иены с соответствующими входами пе вого блока суммирования по модулю, два, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами первого блока коммутации, выходы первого генератора Функций Уолша синусоидального сигнала и выходы второго генератора функций Уолша косинусоидального сигнала соединены с соответствующими входами второго флока суммирования по модулю два, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами второго блока коммутации, информационные входы которого соединены с соответствующими информационными входа ми первого блока коммутации, а выходы - с соответствующими входами второго интегросумматора, выходы пер вого и второго преобразователей частоты в напряжение соединены с входами первого сумматора, а выходы первого и второго интегросуммато соединены с входами второго сумм ра, выход которого является выхо генератора, 1073781Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и можетбыть использовано при проектировании источников высокостабильныхэлектрических колебаний с малым шагом дискретизации.5Известен генератор гармоническихколебаний, содержащий блок делителейчастоты, вход кторого подключен кзадающему генератору, блок разделения импульсов и генератор функций . 1 ОУолша, выходы которого соединеныс соответствующими информационнымиблоками аналоговых ключей 1 .Однако такой генератор имеет относительно невысокую точность задания частоты из-за сложности делителячастоты и присутствия в синтезируемых гармонических колебаниях высокочастотных составляющих,.Наиболее близким к предложенномупо технической сущности является генератор гармонических Функций, который содержит задающий генератор,подключенный выходом к делителючастоты, выходы которого через блоккоммутации, управляемый от преобразователя кодов, соединены с блокомразделения импульсов, выход которого через счетчик и блок умножениясоединен с входом генератора Функций Уолша. Выходы последнего через ЗОвторой блок коммутации соединены свходом интегросумматора, а вЫходыпреобразователя колов через инвертор и непосредственно связаны с управляющими входами второго блока 35коммутации1Однако этот генератор имеет недостаточно большой диапазон частотсинтезируемых колебаний, что связано с необходимостью многократного 4 Она четыре порядка) превышения частоты задающего генератора относитель но синтезируемой частоты.Цель изобРетения - расширение диапазона частот синтеэируемых колебаний,Ноставленная цель достигаетсятем, что генератор гармоническихфункций, содержащий задающий генератор, подключенный к нему первый делитель частоты, первый генераторфункций Уолша синусоидального сигнала, первый сумматор, выход которогочерез инвертор и непосредственно соединен с соответствующими информационными входами первого блока коммутации, выхолы которого соединеныФс входами первого интегросумматора,содержит второй делитель частоты,второй генератор функций Уолша синусоидального сигнала, первый и второй 60генераторы Функций Уолша косинусоидального сигнала, первый и второйблоки суммирования по модулю два,второй интегросумматор, второй сумматор, первый и второй преобразова тели частоты в напряжение, второйблок коммутации, первый и второй переключатели, при этом второй делитель частоты подключен к выходу задающего генератора, выходы первогоделителя частоты соединены с входамипервого переключателя выход которого соединен с входом первого преобразователя частоты в напряжение, свходом первого генератора ФункцийУолша синусоидального сигнала и свходом первого генератора ФункцийУолша косинусоидального сигнала,выходы второго делителя напряжениясоединены с входами второго пере"ключателя, выход которого соединенс входом второго преобразователячастоты в напряжение и с входамивторых генераторов Функций Уолшасинусоидального и косинусоидальногосигналов, выходы первого генераторафункций Уолша косинусоидального сиг -нала и выходы второго генератораФункций Уолша синусоидального сигнала соединены с соответствюущимивходами первого блока суммированияпо модулю два, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами первого блока коммутации, выходы первого генераторафункций Уолша синусоидального сигнала и вГ;ходы второго генераторафункций Уолша косинусоидального сигнала соединены с соответствующимивходами второго блока суммированияпо модулю два, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами второго блока коммутации, информационные входы которогосоединены с соответствующими информационными входами первого блока коммутации, а выходы - с соответствующими входами второго интегросумматора, выходы первого и второго преобразователей частоты в напряжениесоединены с входами первого сумматора, а выходы первого и второгоинтегросумматоров соединены с входами второго сумммтора, выход которогоявляется выходом генератора,На чертеже представлена схема генератора гармонических функций,Генератор гармонических Функцийсостоит из задающего генератора 1,делителей частоты 2 и 3, сумматора 4,переключателей 5 и б, преобразователей 7 и 8 частоты в напряжение, сумматора 9, инвертора 10, генераторафункций Уолша 11 синусоидального сигнала, генераторов функций Уолша 12и 13 косинусоидальных сигналов, генератора Фучкций Уолша 14 синусоидального сигнала, блоков 15 и 16суммирования по модулю два, блоков17 и 18 коммутации, интегросумматоров 19 и 20.Генератор работает слелун:щим образом,(6) С задающего генератора 1 импульсыпоступают на делитель частоты 2 и 3,Делитель 2 обеспечивает равномернуюсетку частот в пределах одной декады, Частоту генератора 1 целесообразно выбирать как наименьшее кратное из сетки частот, Например, еслитребуется получить сетку частот,равную 90,80,70,60,50,40,30,20,10,то частоту генератора целесообразновзять равной 25200 Гц, При такойчастоте генератора вышеуказаннуюравномерную сетку частот можно получить с помощью целых коэффициентовделения. Параллельно импульсы с генератора 1 поступают на делитель 3,который выполнен аналогично делителю 2, но имеет дополнительную ступень деления, например, на 10, Тогда на выходе делителя 3 получитсяравномерная сетка частот, шаг дискретности которой в 10 раэ меньше,чем на выходе делителя 2,В генераторе реализуется математическая зависимость 51 П (И+Я) С = 51 ПСЭССО 5 ЙЙ + 51 ПЯСС 05(дСгде сд и Я - частоты, изменяющиесяс различной дискретностью.Если гармонические функции аппроксимировать суммой ряда Фурье по ортогональной системе функций Уолша где Ок,в Дк- коэффициенты рядаФурье-уолша, то операцию умножениядвух гармонических функций можноупростить, так как перемножение двухфункций Уолша дает другую функциюУолша где (+) - символ поразрядного суммирования по модулю два.Так как функции Уолша принимают значение +1 или -1, то умножение заменяется сложением вновь синтеэируемых функций Уолша с коэффициентами, определяемым произведениемк й,Техническая реализация такого умножения довольно проста.Переключателями 5 и 6 устанавливается заданная часть импульсов, которые поступают на входы генераторов функций Уолша 11-14. ФункцииУолша формируются из функций Радемахера которые получаются из равномер 10 ной последовательности импульсов путем деления этих импульсов на .2,4,8 и 16.На выходб блоков 15 и 16 синтезируются новые функции Уолша, кото- .15 рые определяются путем поразрядногосложения по модулю два поступающихна входы этих блоков функций Уолша.Далее сигналы с выхода блоков 15и 16 поступают на управляющие входыблоков 17 и 18 коммутации.Так как каналы для формированияпроизведения гармонических сигналоводинаковы, рассмотрим работу одногоканала.Суммирование функций Уолша и учетвесовых коэффициентов, равных произведению К, осуществляется интегросумматором 19, имеющим и входов.Операция интегрирования введенадля того, чтобы лучше аппроксимиЗО ровать функции, так как известно,что при интегрировании ряды сходятся быстрее, Однако при этом коэффициенты ряда приобретают зависимостьот частоты.35 Чтобы эту зависимость реализовать в аппаратуре, опорное напряжение, подаваемое на информационныефвходы блоков коммутации надо изме-:нять пропорционально частоте,40 Для этого служат преобразователи7 и 8 и сумматор 9, на выходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный синтезируемой частоте. Таким образом, на выходе интегросумматоров 19 и 20 появляются сигналы, представляющие соответственно первое и второе слагаемые в выражении (1). Суммирование этих сигналов осуществляется в блоке 4, и на выходе получается синтезируемый сигнал.Генератор может быть выполнен на базе стандартных элементов вычислительной техники.Применение изобретения позволяет расширить диапазон синтезируемых частот.И Государсделам изо5, Москва,Тираж б 99 венного коми ретений и о Ж, Раушс Подпета СССРрытийя наб., д. 4/5