Генератор с линейной частотной модуляцией

(9 5)5 Н 03 С АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВ У С К АВТОР АСТОТИНЕИ Выло фаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(21) 4403529/09 (22) 04.04,88 (46) 28,02.91. Бюл, (71) Белорусский ситет им. В,И.Лен (72) В.Л,Козлов, В (53) 621,376,3 (088 (56) Авторское сви %641628, кл. Н 0Авторское сви % 640418, кл. Н 0 (54) ГЕНЕРАТОР НОЙ МОДУЛЯЦИ (57) Изобретение и может использо технике связи при приборов, Цель и Ь 8государственный универинаА,фираго и А.Ф.Шилов .8)детельство СССР 3 С 3/08, 1976.детельство СССР 37/00, 1977. относится к радиотехнике ваться в радиолокации и создании измерительных эобретения - повышение 2точности формирования линейного закона изменения частоты при изменении начальной частоты, Генератор содержит управляемый генератор 1, делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 2, счетчик 3, импульсно-фазовый детектор (ИФД) 4, генератор 5 опорной частоты, синхронизатор 6, генератор 7 пилообразного напряжения, сумматор 8, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9 и усилитель 10, Изменения коэффициента деления ДПКД 2 и коэффициента передачи опорного напряжения ЦАП 9 происходят одновременно, следовательно, происходит компенсация зависимости чувствительности ИФД 4 к фазовым отклонениям, определяемым начальной частотой ЛЧМ-сигнала и номером выборки. 2 ил.(3) 50 а начальная частота ЛЧМ-сигнала должна быть кратна частоте опорных импульсов,55 Изобретение относится к радиотехникеи может использоваться в радиолокации итехнике связи при создании измерительныхприборов.Цель изобретения - повышение точности формирования линейного закона изменения частоты при изменении начальнойчас 1 оты.На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема генератора с линейной час- Ятотной модуляцией; на фиг. 2 - временныедиаграммы, поясняющие его работу.Генератор с линейной частотной модуляцией (фиг. 1) содержит управляемый генератор 1, делитель 2 частоты с переменным 15коэффициентом деления (ДПКД) 2, счетчик3, импульсно-фазовый детектор (ИФД) 4, генератор 5 опорной частоты, синхронизаторб. генератор 7 пилообразного напряжения,сумматор 8, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9 и усилитель 10.Генератор с линейной частотной модуляцией работает следующим образом,Предположим, необходимо сформировать линейно-частотно модулированный 25(ЛЧМ) сигнал видаО ( т ) = Оо з и ( ао с + 0,5 81 + РО ), (1)где Оо - амплитуда;аю - начальная частота;В - скорость изменения ЛЧМ-сигнала;р - начальная фаза ЛЧМ-сигнала.При точном соответствии выходногосигнала О(т) линейному закону модуляции (иначальной фазе Оо = - О) из формулы(1) можно показать, что будут существовать моменты времени Ь = КТоп где К= 1, 2 а Топ- период следования импульсов генератора5, следующие через равные промежуткиТоп, в которые амплитуда сформированного 40ЛЧМ-сигнала пересекает нулевой уровень,т,е. его фаза равняется 2 л 1во КТоп+0,5 Р(К Топ) =2 Л 1, (2)причем на каждом интервале Топ число периодов ЛЧМ-сигнала будет увеличиваться 45на два (или уменьшаться в зависимости отзнака скорости изменения частоты). В этомслучае период опорных импульсов будетравняться що = 2 тгп, (4)Топ где и - целое число,До начала модуляции производится автоподстройка начальной частоты ЛЧМ-сигнала. Начальный коэффициент деления ДПКД 2 устанавливается равным и по формуле (4) - отношению начальной частоты ЛЧМ-сигнала к частоте опорных импульсов, Установка коэффициента деления ДПКД 2 производится счетчиком 3, который до начала модуляции находится в режиме предварительной записи двоичного числа. На выходе ДПКД 2 будет последовательность импульсов с частотой Ь,/и, где 1 о = во/2 л, которая подается на первый вход ИФД 4 и сравнивается по фазе с опорной последовательностью импульсов с генератора 5. Сигнал фазового рассогласования с выхода ИФД 4 через ЦАП 9, усилитель 10 и сумматор 8 подается на управляющий вход управляемого генератора 1 и подстраивает его частоту к требуемой начальной частоте ЛЧМ-сигнала, На входе управления ЦАП 9 в этом случае находится код, соответствующий коэффициенту деления ДПКД 2, и выходной сигнал ЦАП 9 будет определяться этим кодом. Принцип работы цифроаналогового преобразователя 9 заключается в том, что в зависимости от кода на входе управления он соответствующим образом делит величину опорного напряжения. Если на вход опорного напряжения подавать не постоянный, а переменный уровень (как в предлагаемом случае) с выхода ИФД 4, то этот сигнал будет также ослабляться в зависимости от кода на входе управления. Постоянный коэффициент усиления усилителя 10 выбирается исходя из крутизны преобразования управляемого генератора 1 и в общем случае близок к величине 2 п, Синхронизатор б задает временной интервал (число периодов генератора 5), необходимый для автоподстройки начальной частоты.Затем начинается формирование ЛЧМ- импульса (фиг, 2 а), Сигнал с другого выхода синхронизатора б переводит счетчик 3 в режим счета импульсов (фиг, 2 д), а затем запускает генератор 7 (фиг, 2 е). Пилообразное напряжение с выхода генератора 7 через сумматор 8 подается на вход управляемого генератора 1 и изменяет его частоту в соответствии с формулой (1). С выхода управляемого генератора 1 ЛЧМ-сигнал подается на вход ДПКД 2. Предполагается, что амплитуда сигнала на выходе управляемого генератора 1 достаточно велика, чтобы обеспечить надежную работу ДПКД 2 и, кроме того, на сигнальном входе ДПКД 2 имеются пороговые компараторы. Делитель 2 с переменным коэффициентом деления и счетчик 3 образуют схему, которая преобразует ЛЧМ-последовательность в импульсы с постояннойчастотой следования. Это происходит следующим образом. В начале периода модуляции ДПКД 2 должен иметь коэффициент деления, равный и+2. Это обусловлено тем, что период опорных импульсов (фиг. 2 б) выбран таким образом, что число импульсов ЛЧМ-сигнала на каждом последовательном периоде Т 0 увеличивается на два и,следовательно, коэффициент деления ДПКД 2 должен увеличиваться на два. Однако увеличенный на два коэффициент деления должен устанавливаться делителе в самом начале соответствующего периода Топ. Поэтому счетчик 3 переводится в режим счета на один период Тс,п раньше, чем запускается генератор 7 (фиг. 2 д, е).После начала модуляции каждый импульс с выхода ДПКД 2 будет регистрироваться счетчиком 3 и двоичный код на его выходах будет увеличиваться на единицу. Однако для подстройки закона ЛЧМ необходимо изменять коэффициент деления ДПКД 2 на два, Для этого первый (младший) разряд счетчика 3 соединяют с вторым разрядом на входах установки коэффициента деления ДПКД 2. Таким же образом сдвигают остальные разряды. Очевидно, что при изменении кода на выходах счетчика 3 на единицу коэффициент деления ДПКД 2 будет изменяться на два. Установка очередного коэффициента ДПКД 2 происходит в момент окончания импульса на выходе делителя. Логический уровень младшего разряда кода коэффициента деления ДПКД 2 устанавливается равным младшему разряду кода числа и, а остальные разряды исходного коэффициента деления устанавливаются в режиме предварительной записи счетчика 3.Таким образом, коэффициент деления ДПКД 2 будет возрастать в соответствии с изменением частоты ЛЧМ-сигнапа и на выходе ДПКД 2 будет последовательность импульсов с постоянной частотой следования (фиг; 2 в). Эта последовательность в ИФД 4 сравнивается с опорной последовательностью генератора 5 и на выходе И ФД 4 появляется сигнал ошибки (фиг, 2 г),В реальном случае фазовые отклонения ЛЧМ-сигнала от линейности не равны нулю р (1 ) Ф 0 и поэтому моменты пересечения нуля ЛЧМ-сигналом не следуют точно в Ь = К Т, а определяются из уравнения во Ь + 0,5 Р ( ь ) + ср ( тк ) = 0. (5)Предположим, что пересечение нуляЛЧМ-сигналом происходит в моментыт, = КТоп + То, (б)гй5 10 20 25 30 где т , - отклонение фазы преобразованного ЛЧМ-сигнала на выходе ДПКД 2 от опорной последовательности импульсов Топ.Теперь, чтобы найти связь между отклонениями ЛЧМ-сигнала от линейного р(Ъ) и отклонениями пространственной последовательности импульсов от опорной у к на выходе ИФД 4, подставим выражения (б) в формулу(5) и, используя зависимости (4) и (3), можно получить решение квадратного уравнения (5) в следующем видеулп .2 к1(7)При небольших отклонениях ЛЧМ и достаточно высоких начальных частотахг т,)Л(п +2 К)с достаточной степенью точности можно воспользоваться соотношением2 уа(8) Из выражения (8) видно, что связь между фазовой ошибкой ЛЧМ-сигнала п(Ск ) и напряжением рассогласования на выходе ИФД 4 не является постоянной, а зависит от начальной частоты ЛЧМ-сигнала (и) и номера выборки К. Коэффициент деления ДПКД 2 также изменяется в зависимости от начальной частоты и номера выборки и + 2 К, Следовательно, подавая код коэффициента деления ДПКД 2 на вход управления ЦАП 9, будем изменять коэффициент передачи ЦАП 9 в соответствии с формулой (8), Таким образом, будет компенсироваться зависимость чувствительности ИФД 4 к фазовым отклонениям ЛЧМ-сигнала, определяемая начальнойчастотой ЛЧМ-сигнала и номером выборки К, Сигнал фазовой ошибки на выходе усилителя 10 представлен штриховыми линиями на фиг. 2 г.Преимуществами предложенного генератора с линейной частотной модуляцией являются более высокая точность воспроизведения линейного закона модуляции за счет учета влияния начальной частоты ЛЧМ- сигнала на чувствительность ИФД 4, а слег гдовательно, возможность получения большей девиации частоты ЛЧМ-сигналов,При описании работы генератора с линейной частотной модуляцией предполагалось, что в системе реализован один из 55 возможных режимов синхронизма автоподстройки линейности ЛЧМ-сигнала, определяемый выбором Топ и отсутствием мкновенного скачка частоты в момент начала ЛЧМ. При использовании в генераторе с1631698 Составитель А.Мышакиндактор М,Келемеш Техред М.Моргентал Корректор В,Гирня акаэ 555 Тираж 442 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 линейной частотной модуляцией других режимов синхрониэма сущность его работы неизменится, а возможны лишь незначительные схемные изменения,Формула изобретения Генератор с линейной частотной модуляцией, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор пилообразного напряжения, сумматор и управляемый генератор, последовательно соединенные генератор опорной частоты и импульсно-фазовый детектор, к другому входу которого подключен вход счетчика, вход начальной установки которого соединен с другим выходом синхронизатора, а также цифроаналоговый преобразователь, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности формирования линейного закона изменения частоты при изменении начальной частоты, введены усилитель, выход которого соединен с другим входом сумматора и делитель частоты с пере менным, коэффициентом деления, выходкоторого соединен с другим входом импульсно-фазового детектора, при этом другой выход генератора опорной частоты соединен с входом синхронизатора, выход счет чика соединен с входом управленияцифроаналогового преобразователя и входом предварительной установки делителя частоты с переменным коэффициентом деления, сигнальный вход которого соединен 15 с выходом управляемого генератора, входопорного напряжения и выход цифроаналогового преобразователя соединены соответственно с выходом импульсно-фазового детектора и входом усилителя,