Цифровой частотный модулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1336265 А 50 4 Н 04 1. 2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРСК(54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТНЫЙ МОДУЛЯТОР(57) Изобретение м.б. использдающих устр-вах синхронныхЦель изобретения - повышеформирования частотно-модсигнала. Устройство содержитдвоичный счетчик 2, реверси3, ЦАП 6, фильтр 7 нижнихвведены двоичный сумматорстоянной памяти. 3 ил. 8,Фиг.1 ОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ, В. И. Цапа8.8)ии52-414977. овано в пере- систем связи. ние точности улировднного опорный г-р, вный счетчик частот. Вновь 4, блок 5 по 1336265Изобретение относится к радиотехнике иможет быть использовано в передающихустройствах синхронных систем связи.Цель изобретения - повышение точности формирования частотно-модулированного сигнала.На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого модулятора; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы,Цифровой частотный модулятор содержит опорный генератор 1, двоичный счетчик 2, реверсивный счетчик 3, двоичныйсумматор 4, блок 5 постоянной памяти, цифроаналоговый преобразователь 6, фильтр 7нижних частот.Модулятор работает следующим образом.Опорный генератор 1 и двоичный счетчик 2 представляют собой канал формирования кода фазы средней частоты выходных колебаний, а опорный генератор 1 иреверсивный счетчик 3 - канал формирования кода фазы сдвига средней частоты, т,е.величины девиации.В двоичном сумматоре 4 из упомянутыхкодов формируются коды фаз характеристических частот, отличающихся от средней частоты на величину девиации.Блок 5 постоянной памяти, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 6 ифильтр 7 нижних частот представляют собойустройство формирования синоусидальногосигнала на выходе частотного модулятора.Для удобства рассмотрения процессовформирования модулированных колебанийс помощью временных диаграмм предположим, что блок 5 постоянной памяти отсутствует и двоичный сумматор 4 связан непосредственно с ЦАП 6,При таком упрощении на выходе ЦАП6 вместо синусоидальных сигналов наблюдаются сигналы линейно изменяющегося напряжения, соответствующего фазе выходногосигнала, позволяющие проследить формирование модулированных сигналов.В действительности на выходе ЦАП 6напряжение возрастает не по линейному закону, а ступенчато. Однако уже при количестве разрядов ЦАП 6, равном восьми, число ступенек за период может быть сделаноравным 256, что дает величину отношениясигнал/помеха около 40 дБ. При этом законизменения напряжения можно считать линейным.Рассмотрим в отдельности процессы формирования сигналов средней частоты, сигналов сдвига частоты и характеристическихчастот.Выходы разрядов реверсивного счетчика 3 отсоединены от соответствующих входов двоичного сумматора 4, Сигналы с выхода опорного генератора 1 поступают навход двоичного счетчика 2. В результате заполнения двоичного счетчика 2 на выходе сумматора 4 вырабатывается двоичный код числа, соответствующего текущей фазе выходного сигнала средней частоты. Так как значение кода с выходов двоичного счетчика 2 нарастает по линейному закону по мере поступления на вход счетчика тактовых импульсов с выхода опорного генератора 1, то сигналы с выхода ЦАП 6 в этом случае можно представить треугольной аппроксимацией, Выходные сигналы генерируемой частоты 10для этого случая изображены сплошной линией (фиг, 2 а), где моменты 1, 1+А+ соответствуют заполнению двоичного счетчика 2.Выходы разрядов двоичного счетчика 2отсоединены от соответствующих входов дво ичного сумматора 4, а выходы реверсивного счетчика подсоединены к соответствующим входам двоичного сумматора 4,Управление направлением счета реверсивного счетчика 3 осуществляется поступающими на вход Направление счета сигналами информации (фиг, 2 в). При поступлении логической единицы осуществляется прямой счет, а при поступлении логического нуля - обратный счет. Так как при прямом счете значение кода с разрядов реверсивного счетчика 3 нарастает, а при обратном убывает по линейному закону по мере поступления на вход счетчика 3 тактовых импульсов с выхода опорного генератора 1, сигналы с выхода ЦАП 6 можно представить треугольной аппроксимацией (фиг. 2 б): в промежутке времени 1, - 1 - при поступлении на вход Направление счета логической единицы, а в моменты времени после 1 - при поступлении логического нуля.Момент 1+соответствует заполнению реверсивного счетчика 3 при прямом счете, а мо мент 1, - при обратном счете.Восстановим связи двоичного счетчика 2 идвоичного сумматора 4. Обязательным условием работы модулятора должно быть равенство максимальных амплитуд напряжения на выходе ЦАП 6 в каналах двоичного счетчика (фиг, 2 а) и реверсивного счетчика 3 (фиг, 2 б). Это достигается выбором одинакового количества разрядов чисел, подаваемых на сумматор 4 как с двоичного, так и с реверсивного счетчиков 2 и 3.На выходе сумматора 4 формируются ко 45ды фаз характеристических частот: к числам, поступающим с разрядов двоичного счетчика 2, добавляются возрастающие или убывающие по линейному закону числа с разрядов реверсивного счетчика 3 при прямом50 и обратном счете 3 соответственно.В результате фаза колебаний на выходе ЦАП 6 в первом случае линейно обгоняет, а в другом линейно отстает от фазы средней частоты. При этом происходит сдвиг средней частоты на величину, опреде-ляемую набегом фазы;Покажем процесс набега фазы несущих колебаний (фиг. 2 а) при воздействии модулирующего колебания (фиг. 2 в) в момент времени 1,. В этот момент осуществляется прямой счет, происходит добавление чисел с реверсивного счетчика 3 (величина гп, фиг. 26) к числам с двоичного счетчика 2. Заполняются все разряды сумматора 4 и в нем происходит сброс. Сумматор 4 обнуляется. Этот сигнал (фиг. 2 а) обозначен пунктирной линией. С момента 1, вновь начинается заполнение сумматора. Длительность периода новых колебаний меньше длительности периода несущих колебаний, т.е. частота становится выше (фиг, 2 а).С момента 1 осуществляется обратный счет. Длительность периода новых колебаний становится больше длительности периода несущей, т.е. частота понижается.Покажем, что сдвиг частоты равен частоте колебаний в канале реверсивного счетчика, т.е. Е= + - ,пгОВ= РЕ= М и РЕ= 01.= ОР=т.Величина тг явАяется искомой.Из подобия треугольников СРЕ и СРЕ 1 имеем РЕ СЕ М тзРЕ СЕтп тг Из подобия треугольников АОВ и 1.ОР имеем ОВ АВ М ОР 1 Р гп где 11 - частота опорного генератора;пг - коэффициент пересчета (деления)реверсивного счетчика 3.Для этого рассмотрим фиг. 3, где представлена часть временных диаграмм, изображенных на фиг. 2 а и 26. Периоду колебаний средней частоты на выходе ЦАП 6 соответствует отрезок АВ. Периоду колебаний на выходе ЦАП 6, возникающих при работе только канала реверсивного счетчика, соответствует отрезок СЕ. Перид колебаний характеристической частоты изображен отрезком АВ на фиг. 3, где обозначено: М - максимальное число с выхода разрядов двоичного сумматора 4; п 1 - величина, определяемая числом, добавляемым в сумматоре 4 из канала реверсивного счетчика 3 для осуществления сброса в ЦАП 6; т - длительность периода средней частоты выходных колебаний модулятора; тг - длительность периода характеристической частоты модулятора при передаче логической единицы; тз - длительность периода колебаний канала реверсивного счетчика 3.Заданными величинами являются;т,з тг В результатет 1 тз 1 т+тз1 хар -тг т тз и 0+ 1 ля1 р1/1 1/Е Аналогично легко определить, что характеристическая частота при передаче 20 логического нуля (с момента 1 фиг. 2)равна 1.тпрр 10 ЬЕ Восстановим связи блока 5 постоянной25 памяти, в который предварительно в двоичной системе через определенный угол записаны дискретные отсчеты косинусоидальногосигнала. Путем опроса адресов блока 5 постоянной памяти числами, поступающими сразрядов двоичного сумматора 4, происхоЗО дит считывание и формирование навыходе ЦАП 6 синусоидального сигнала.Фильтр 7 нижних частот сглаживает имеющие место коммутационные выбросы.Так как набег фазы выходных колебаний при модуляции определяется числом,35 записанным в сумматоре 4 с разрядов реверсивного счетчика 3, а в момент перехода отлогической единицы к логическому нулю,Это число остается неизменным (фиг. 26,точка 1,), переход от одной характеристиче 4 О ской частоты к другой осуществляется безразрыва фазы, благодаря чему информацияпередается без искажений и с высокой стабильностью частоты,Формула изобретения 45 Цифровой частотный модулятор, содержащий опорный генератор, выход которого соединен со счетным входом двоичного счетчика и со счетным входом реверсивного счетчика, цифроаналоговый преобразователь, 50 выход которого подключен к входу фильтра нижних частот, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования частотно-модулированного сигнала, введены последовательно соединенные двоичный сумматор и блок постоянной памяти, выходы которого соединены с входами цифроаналового преобразователя, выходы двоичного счетчика соединены с первыми входами двоичного сумматора, вторые входы кото1336265 рого подключены к выходам реверсивного счетчика, п ри этом дополнительный вход реверсивного счетчика является информаО Составитель О. Геллер Телред И. Верее Ко Тираж 538 По нтета СССР по делам изобр Ж - 35, Раушская наб., д. кое предприятие, г. Ужгород Редактор Н. БобковаЗаказ 3815/57ВНИИПИ Государственного ко113035, Москва,Производственно-полиграфиче ционным входом модулятора, выходом ко. торого является выход фильтра нижних частот. рректор И.Мускадписиоетеннй и открытий4/5ул. Проектная, 4