Формирователь частотно-модулированных сигналов

(5л Н 03 С 3/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О(56) Авторское свидетельство СССРйг 1480088, кл, Н 03 С 3/00, 18.12,86.(57) Изобретение относится к радиотехникеи может быть использовано в устройствахформирования радиолокационных сигналови в измерительных устройствах, Целью изобретения является повышение точностиформирования законов частотной модуляции выходных сигналов. Формирователь частотно-модулированных сигналов содержитпервый цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) 1, первый сумматор 2, управляемый напряжением генератор 3, формирователь 4 разностной частоты, преобразователь 5 частота - код, вычитатель 6. опорный генератор 7, второй ЦАП 8, второй сумматор 9 и блок 10 памяти. В блоке 10 памяти происходит накопление и запоминание кодов ошибок, поступающих с выхода вычитателя б через второй сумматор 9. Кодами, поступающими на третий вход блока 10 памяти, опрашиваются соответствующие ячейки блока 10 памяти, и напряжение, пропорциональное коду ошибки, суммируется со своим знаком в первом сумматоре 2 с напряжением, пропорциональным коду частоты частотно-модулированного сигнала, благодаря чему уменьшается длительность переходных процессов при подстройке частоты и повышается точность формирования закона частотной модуляции. 2 ил.дИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах формирования радиолокационных сигналов и в измерительной технике.Целью изобретения является повышение точности формирования закона частот. ной модуляции выходных сигналов.На фиг, 1 представлена функциональная схема формирователя частотно-модулированных сигналов; на фиг, 2 - диаграммы его работы,Формирователь частотно-модулированных сигналов содержит (фиг, 1) первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1, первый сумматор 2, управляемый напряжением генератор (ГУН) Зформирователь 4 разностной частоты, преобразователь 5 частота-код, вычитатель 6, опорный генератор 7, второй ЦАП 8, второй сумматор 9 и блок 10 памяти,Преобразователь 5 выполнен на элементе 11 совпадения, инверторе 12 и счетчике 13.Формирователь частотно-модулированных сигналов работает следующим образом.До начала формирования частотно-модулированных сигналов производится вычисление кодов ошибок, характеризующих отклонение частоты колебаний ГУН 3 от заданных значений, поступающих на вход формирователя частотно-модулированных сигналов в виде кодов К, где =0,1,2"- 1(п - разрядность первого ЦАП 1). Код К поступает на первый ЦАП 1, где преобразуется в аналоговый управляющий сигнал, и через первый сумматор 2 подается на управляющий вход ГУН 3, Рассмотрим случай формирования линейно-частотно-модул ированного (ЛЧМ) сигнала, Необходимый при этом закон изменения частоты колебаний ГУН 3 показан на фиг, 2 а штрих-пунктирной линией. Напряжение на выходе первого ЦАП 1 - ступенчатое (фиг. 2, б, 1). Амплиту,ца ступеньки соответствует измененик кода на входе формирователя на единицу, а длительность ступеньки определяется периодом изменения кода на входе формирователя Тм. Из-за нелинейности частотной настроечной характеристики (ЧНХ) ГУН 3 часттота колебаний на его выходе, соответствующая -й ступеньке управляющего напряжения на управляющем входе ГУН З,не равна заданному значению, С выхода ГУН 3 сигнал с частотой колебаний Ц), соответствующей Й, поступает на первый (сигнальный) вход формирователя 4, на второй (опорный) вхоц которого подаются колебания опорного генератора 7 с частотой Фо. На выходе формирователя 4 форми руется последовательность импульсов с разностной частотой 1 р 1=11-1 о и поступает на вход преобразователя 5 частота-код, В преобразователе 5 частота - код подсчитывается число импульсов частоты 1 р 1 за эталонный интервал времени Т,=1/1 о, где 10 - частота колебаний опорногогенератора 7, поступающая с его второго выхода на второй вход преобразователя 5 частота - код, Полученный на выходе преобразователя 5 частота-код код Ир, характеризующий частоту колебаний ГУН 3 при входном коде формирователя Й, поступает на первый вход вычитателя 6, на второй вход которого поступает код й. Из-за нелинейности ЧНХ ГУН 3 на выходе вычитателя 6 появляется код ошибки чД ( , пропорциональный отклонению частоты колебаний ГУН 3 от заданного зна 5 10 15 ного генератора 7 на выходе ГУН 3 частота его колебаний изменяется в сторону уменьшения ошибки и равна 12. На выходе формирователя 4 формируется последовательность импульсов с разностной частотой 1 р 2=т 2-1 о, которая затем преобразуется в преобразователе 5 частота-код в код чу и поступает на первый вход вычитателя 6, С выхода вычитателя б код ошибки ЙД 2поступает на первый вход второго сумматора 9 и суммируется с кодомй Д 2 , С выхода второго сумматора 9 суммарная ошибка записывается в ту же -ю ячейку памяти блока 10 памяти. С выхода блока 10 памяти суммарный код ошибки преобразуется в аналоговый сигнал во втором ЦАП 8 (фиг. 2, в) и поступает на второй вход пер 45 50 55 чения Д 1(фиг. 2 а). Код ошибки й Д 1поступает с выхода вычитателя б на первый вход второго сумматора 9, а с него на блок 10 памяти, где по сигналу Ь происходит запись кода ЙД 1 в ячейку памяти с номером , Для этого на третий (адресный) вход блока 10 памяти поступает код ч, а на второй вход (вход записи/считывания) блока 10 - импульсы 10 с второго выхода 30 опорного генератора 7, Код М Д 1с выходаблока 10 памяти поступает на второй вход второго сумматора 9 и на вход второго ЦАП 8, где преобразуется в аналоговый сигнал (фиг. 2, в), и подается на второй вход первого 35 сумматора 2, где складывается со своимзнаком с управляющим напряжением с выхода первого ЦАП 1. Управляющее откорректированное напряжение с выхода первого сумматора 2 поступает на управля ющий вход ГУН 3 и изменяет частоту егоколебаний в сторону уменьшения отклонения Д 1 На следующем такте работы опор 1702515вого сумматора 2. Кроме того, суммарная ошибка с выхода блока 10 памяти поступает на второй вход второго сумматора 9, где суммируется с кодом й Дз(1) на следующем такте работы опорного генератора 7, Скорректированное управляющее напряжение с выхода первого сумматора 2 поступает на управляющий вход ГУН 3, Этот процесс продолжается до тех пор, пока код ошибки не станет равен нулю, При этом изменение частоты ГУН 3 прекратится и система автоматической подстройки будет находиться в динамическом равновесии.Таким образом, с каждым тактом работы формирователя, оп ределяемымошибка с выхода вычитателя 6 уменьшается, а в 1-ю ячейку блока 10 памяти записывается сумма кодов оши 510 15 20 25 30 35 40 45 50 Х 1 Д)Д 1 (1) + МД 2 (1) + , соответствующая отклонению частоты колебаний ГУН 3 от заданного значения, определяемого кодом И(1), Через Ти происходит изменение входного кода формирователя на единицу й= И(+ 1) и описанные выше процессы повторяются для й(1)= й(+ 1), при этом запись При этом код МД , соответствующий входному коду И, считывается из блока 10 памяти, преобразуется в аналоговый сигнал на втором ЦАП 8 и суммируется со своим знаком с управляющим напряжением, поступающим с выхода первого ЦАП 1. Под действием скорректированного управляющего напряжения с выхода первого сумматора 2, ГУН 3 формирует сигнал, частота которого меняется по ступенчатому закону, каса гель 55, Й Д (+ 1 ) производится в Р 1-ю ячейку блока 10 памяти, По достижении =2" - 1 процесс измерения и запоминания ошибок, характеризующих отклонения частоты ГУН 3 от заданных значений, определяемых входным кодом Й, заканчивается, При этом в ячейках блока 10 памяти будет записана корректирующая функция для всех =0,1,2"-1 значений кодов М, поступающих на вход формирователя частотно-модулированных сигналов. Формирователь частотно-модулированных сигналов готов к формированию частотно- модулированных сигналов с параметрами, определяемыми входным кодом К. При формировании частотно-модулированных сигналов происходит опрос ячеек памяти блока 10 памяти по адресам, номера которых совпадают с входным кодом И. ная которого совпадает с заданными значениями частоты колебаний ГУН 3 в-е моменты времени, При этом длительность переходных процессов в системе (ранее затрачиваемая на отработку ошибок) сводится к минимуму, благодаря чему повышаются точность формирования частотно-модулированных сигналов и быстродействие формирователя частотно- модулированных сигналов,Рассмотрим работу формирователя приизменении выходного напряжения первогоЦАП от О 1 до О 2 (фиг, 2, а, 6,1),В формирователе частотно-модулированных сигналов корректирующие напряжения Л О 1 и Л 02 формируются на выходевторого ЦАП 8 на основании информации,записанной в ячейке блока 10 памяти, одновременно с формированием управляющегонапряжения на выходе первого ЦАП 1. Придостаточной временной стабильности частоты ГУН 3 в процессе формирования сигнала могут возникнуть ошибки установкикорректирующего напряжения, которые повеличине не превосходят изменения напряжения на выходе второго ЦАП 8 при изменении его входного кода на единицу младшегоразряда. Эти ошибки компенсируются заодин такт работы опорного генератора 7.В формирователе частотно-модулированных сигналов ошибка установки частоты ГУН 3 при изменении входного кода впределах й= 0,12"-1 и при любой величине нелинейности ЧНХ ГУН 3 не превышает величины Яг( 0)О АП 2 макс- , где2 пОцдп 2,к, - максимальное напряжение навыходе второго ЦАП 8; п - его разрядность.Благодаря этому формирователь частотно-модулироеанных сигналое можетформировать частотно-модулированныесигналы с различными законами (например, полиномиальными) частотной модуляции и в 3 - 5 раэ более высокими (за счетуменьшения длительности переходныхпроцессов) скоростями частотной модуляции без ухудшения параметров формируемых сигналов,Таким образом, е формирователе частотно-модулированных сигналов за счет уменьшения динамических ошибок в системе аетоподстройки частоты реализуется в 2" - 1 раз более высокая точность формирования частотно-модулированных сигналов, обусловленная тем, что Дг разбивается на 2"-1 уровней квантования и точность установки частоты ГУН 3 одре.Пежн дак Заказ 4551 Тираж Подписное ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. деляется уровнем младшего разряда второго ЦАП 8,Формула изобретения 1. Формирователь частотно-модулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь, первый сумматор, управляемый напряжением генератор, формирователь разностной частоты, преобразователь частота - код и вычитатель, опорный генератор, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым входом формирователя разностной частоты и вторым входом преобразователя частота - код, второй цифроаналоговый преобразователь, при этом выход управляемого напряжением генератора является выходом формирователя частотно-модулированных сигналов, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности формирования закона частотной модуляции выходных сигналов, в него введены последовательно соединенные второй сумматор и блок памяти, выход которого соединен с входом второго цифроаналогового преобразователя и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом вычитателя, при этом 5 второй вход блока памяти и второй входвычитателя подключены к второму выходу опорного генератора, третий вход блока памяти соединен с третьим входом вычитателя и подключен к входу первого циф роаналогового преобразователя,2, Формирователь по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что преобразователь частота-код содержит инвертор и последова тельно соединенные элемент совпаденияи,счетчик, выход которого является выходом преобразователя частота - код, при этом выход инвертора соединен с входом установки в "О" счетчика, первый вход эле мента совпадения является первым входом преобразователя частота - код, второй вход элемента совпадения соединен с входом инвертора и является вторым входом преобразователя частота - код,