Устройство для формирования сигналов с изменяющейся частотой

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК А 4(51) И 03 В 23 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11 4 Ъ "МВ НЮХ% г него ЙСТВО ДЛЯ ФОР С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ последовательно со и блок формнро чающееся щения точности линомиального зак(54) (57) 1. УСТРО НИЯ СИГНАЛОВ ТОЙ, содержащее опорный генератор ки частот, о т л и что, с целью новы валия заданного п МИРОВА -ЧАСТО- диненные вания сетем ор миро на изГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) 1. Алешинпо курсу радиолзаторы частоты. Инина энергетичес2, РееЬ 1 ез Р.пце Фог тпе депро 1 зе гас 1 аг з 19 п1965, У 1, р. 3 юл; Нф 13овский088,8)В. Г. и др, Конспект лекций ередающие устройства. Синтезд-во Московского ордена Лекого института, 978, с. 33 - 37 25 ечепз 6. Н. А тесЬп 1-. егатоп о 1 Ь 9 Ь 1 у 11 пеаг РМ а 1 з. - ЕЕЕ Тг. МП.-9, 2-38 (прототип) . менения частоты формируемого сигнала, ввведены блок формирования управляющихимпульсов и М последовательно соединенныхблоков формирования сигналов, каждый изкоторых состоит из последовательно соединенных ключа, синхронного фильтра, усилителян буферного каскада, выход которогосоединен с вторым сигнальным входом синхрбн.ного фильтра, опорные входы первого, второго,И-го синхронных фильтров подключенысоответственно к первому, второму, Й-му выходам блока формирования сетки частот,(1 ч+1)-й выход которого соединен с сигнальным входом ключа И.го блока формированиясигналов, управляющие входы ключей каждогоиз й блоков формирования сигналов обьеди. фиены и подключены к выходу блока формирования управляющих импульсов, вход которого соединен с выходом опорного генератора, Спри этом выход усилителя является выходомблока формирования сигналов.1149373 30 состоит из последовательно соединенных первого перемножителя, фильтра нижних частот, 2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что синхронный фильтр содержит первый и второй каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных первого перемножителя, фильтра нижних частот, линии задержки и второго перемножителя, выходы которых подключены к соответствующим входам суммагора, выход которого является выходом сицхронцого фильтра, а также содержит первый и второй фазовращатели, при этом первый вход первого перемножителя первого канала и вход первого фазовращателя объединены и являются Изобретение относится к радиотехник и ьвэжет быть использовано в измерительной технике, спектроанализаторах, радиолокации для формирования сигналов, частота которых изменяется по сложному закону.Известно устройство для формирования сигналов с изменяющейся частотой, содержащее несколько последовательно соединенных вцсопительных сумматоров, тактовые входы которых объединены и подключены к выходу опорного генератора, а к кодовому входу первого накопительного сумматора подклещены выходы регистра частоты.На входе данного устройства при и накопительных регистрах формируется колебание, частота которого изменяется по закону полинома (я -1)-й степени 1).Однако точность формирования заданного Закона изменения частоты недостаточна и повьппеиие точности достигается посредством увеличения числа разрядов регистра и накопительных сумматоров. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство дпя формирования сигналов с изменяющейся частотой, содержащее последовательно соедииениме опорный генератор и блок формирования сетки частот 121.Однако фуйкциональные возможности из. вестиого устройства для формирования сигналов с изменяющейся частотой ограничены, поскольку оно не позволяет формировать с высокой точностью сигналы с произвольным законом изменения частоты.Цель изобретения - повышение точности формирования заданного полиномиального 10 15 20 25 первым сигцальцым входом синхронногофильтра, выход первого фазоврашателяподключен к первому вхоцу первого пере.множителя второго канала, вторые входыпервых перемцожителей каждого из двух каналов объединены и являются вторым сиг.цальцым входом синхронного фильтра, входвторого перемцожителя первого канала ивход второго фазоврацателя объединеныи явяются опорным входом синхронногофильтра, выход второго фазоврашателя подключен к второму входу второго неремцожителя второго канала. закона изменения частоты формируемого сигнала.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для формирования сигналов с иэ. меняющейся частотой, содержащее последова. тельно соединенные опорный генератор и блок формирования сетки частот, введены1 блок формирования управляющих импульсов и И последовательно соединенных блоков формирования сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных ключа, синхронного фильтра, усилителя и буферного каскада, выход которого соединен с вторым сигнальным входом синхронного ;,:фильтра, опорные входы первого, второго, И.го синхронных фильтров подключены соответственно к первому, второму, И-му выходам блока формирования сетки частот, (И+1)-й выход которого соединен с сигнальным входом ключа И-го блока формирования сигналов, управляющие входы ключей каждого из М блоков формирования сигналов объединены и подключены к выходу блока формирования управляющих импульсов, вход которого соединен с выходом опорного генератора, при этом выход усилителя является выходом блока формирования сигналов.Кроме того, синхроцный фильтр содержит первыи и второи каналы, каждыи иэ которых линии задержки и второго перемцожителя, выходы которых подключены к соответствующимвходам сумматора, выход которого являетсявыходом синхронного фильтра, а также содер.жит первый и второй фазоврашатели, при этомпервый вход первого перемцожигеля первого3 11канала и вход первого фазовращателя объединены и являются первым сигнальным входом .синхронного фильтра, выход первого фазовращателя подключен к первому входу первогоперемножителя второго канала, вторые входыпервых перемножителей каждого из двух каналов объединены и являются вторым сиг.нальным входом синхронного фильтра, входвторого перемиожителя первого канала и входвторого фазовращателя объединены и являются 1 О .опорным входом синхронного фильтра, выходвторого фазовращателя подключен к второмувходу второго перемножителя второго канала.На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. 15Устройство для формирования сигналов сизменяющейся частотой содержит опорный генератор 1, блок 2 формирования управляю 1 цихимпульсов, блок 3 формирования сетки 22 астот,блок 4-1, 4-й формирования сигнала, ключ5-1, 5-й, синхронный фильтр 6, усилитель 7,буферный каскад 8, первый перемножитель 9первого канала, фильтр 10 нижних частот(ФНЧ) первого канала, .линию 11 задержкипервого канала,. второй перемножитель 12 25первого канала, сумматор 13, первый 14 ивторой 15 фазовращатели, первый перемножи. тель 16 второго канала, ФНЧ 17 второго канала, линию 18 задержки второго канала,второй перемножитель 19 второго канала.ЗОУстройство для формирования сигналов сизменяющейся частотой работает следующимобразом.ВПусть на первом сигнальном входе синхронного фильтра К.го блока 4-1 с формирования сигнала действует напряжениеО(т) = г яп (,т+ а(т (1)а на его опорном входе напряжениеР(т) = 2 Бп (жт + Ь (т, (2)На входе К-го блока 4 Е формирования 4 Осигнала напряжение имеет вид1 (т) = Ял (д + С(т (3) 49373 4синхронного фильтра 6 К-гомирования сигналов.Учитывая это0 (т) =С (т)Из выражений (4) и (5)изменения фазы сигналов на4 формирования сигналов. блока 4-1 с фор(5) получают законвыходах блоков(6) Из выражения (8) видно, что на выходе й-го блока 4-И формирования сигнала мгновенная частота изменяется по линейному закону, на выходе (й)-го блока 4ч) -, формирования сигнала закон изменения мгновенной частоты описывается полиномом второй степени. В общем случае, если в устройстве содержится й блоков 4 формирования сигнапов,то на выходе устройства будет сформирован сигнал, частота которого изменяется в функции от т как полипом )ч-й степени. Коэффициенты этого полинома зависят от величины в, значе ние которых выбирается исходя из закона изменения частоты сигнала на выходе устройства.Рассмотрим работу синхронного фильтра 6, Пусть на выходе сумматора 13 К-го блока формирования сигнала действует напряжение1.(т) =. 81 п (ыт + С(т, (11)(4)В блоке 2 формирования управляющих импульсов вырабатываются прямоугольные импульсы с частотой повторения. являющейся субгармоникой частоты опорного генератора 1,50 Сигналы с частотой, изменяющейся по попиномиальному закону вырабатываются во время действия этих импульсов, которые открывают ключи 5.1, 5-й в каждом блоке 4.1, 4-1 ч формирования сигналов, Во время дейст вия импульсов выход (К)-го блока 4-1, 4-Й формирования сигналов оказывается подключенным к первому сигнальному входу К дС, ЬЮ-Сх, ЫНа выходе блока 3 формирования сеткичастот формируются колебания согласно выражению (2), в которых Ь(т)= пЫт, гдет. -частота колебаний опорного генератора 1;ш. - 1,где пт, й - целые числа,т,е. на выходе блока 3 формирования сеткичастот действует напряжениеЧ(т)= 31 п (Й+2 п) 9 т(7) Учитывая, что С,(Ф) = пз 9 т иЬ, (т) = гп 9 т, находим Из выражения (8) следует, чтоСр /Из выражения (6) получаем е)С(1 Ск И )где, (о:о мгновенная частота Тогда из (16) получаемЧ,.к (т) - 2 Сов А,т + О,к ( т) ), (13) В результате перемножения сигналов в пер О вых перемножителях 9 и 16 первого и второго канала на их выходах будут следующие низкочастотные напряжения"к Напряжения с частотой 2(оо, возникающие на выходах первых перемножителей 9 и 16, эффективно подавляются ФНЧ 10 и 17. Амплитудная частотная характеристика ФНЧ 1030 и 17 выбирается так, чтобы в пределахполосы частот, занимаемой сигналами (14), она была бы равномерной, а фазовая характеристика должна быть близка к линейной.Мгновенная частота сигналов (14) равна(С ( т) - 0( т ) 1, (15)После прохождения через ФНЧ 10 и 17и линии 11 и 18 задержки сигналы (14)приобретают дополнительный фазовый сдвиг,равный 40 ц(со = агд Ро) (16) где. Е о) - частотная характеристика цепи, 45 состоящей из ФНЧ и линии задержки.Если, например, эта цель представляет со. бой последовательно соединенные интегрирующий фильтр с частотной характеристикойГ( ) 501 . 1(огде о - полоса пропускания фильтра, и линию задержки с частотной характерис- тикой Ео е55 где- время задержки,то Г о)= Е 1 о 1 Ео иагд Ео 1= - т - агс тд --- ( (, +(с)ю( )У- ( (7) сигиала.После усиления в усилителе 7 этот сигнал через буферный каскад 8 поступает на входы5 первого и второго каналов синхронного фильтра 6,В результате на входах этих каналов действует сигнал/ах(т)= 1 и оат + С к(т (12) где 1 с - коэффициент усиления усилителя.На первый сигнальный вход синхронного фильтра 6 поступает напряжение согласно выражению (1), которое после прохождения через фазовращатель 14, обеспечивающий фазовый. сдвиг на 90 ф, преобразуется в напря. жение Таким образом, можно записать следующие выражения для сигналов, действующих на выходах ФНЧ 10 и 17:й( ) х всо ь с ( ) - А( ) . ч ( оз )1 )ОЗ- . - 1)" )С-, )(41Через - обозначены потери в каждомиз каналов уровня сигналов. Эти потериобусловлены потерями преобразования сигналов в перемножителях, фильтрующих цепяхи т. д. Так как блок 4 формирования сигналов является регенеративным устройством,эти потери в точности равны коэффициенту7 усиления. На опорный вход синхронногофильтра 6 поступает сигнал (12), которыйпосле прохождения через второй фиэовращатель 15, обеспечивающий фазовый сдвиг 90,преобразуется в сигналР (т) = 2 Совх) 1 + Ь (т,(20)После перемножения сигналов в перемножителях 12 и 19 и сложения результатов пере-.множения в сумматоре 13 получаем сигнал,действующий на выходе синхронного фильтра 6,2 М:5(,ооФ,+Скф Зк(С)+рк(С 3-У(4. (241Этот с(гнал, очевидно, должен быть равен сигналу (3), т.е.С (т)= С(т) - 0 (т) + Ь (т) - Ч(о 1(22) С учетом выражения (18) из выражения (22)находятт -+1 С, (т )- 0 (т) 1 = Ьк(т) - 0 к(т) (23)где Т =С+ -о,(,н, следовательно,С,(т) = 0(т) + -(Ь(т) - 0(тдт,(24)оФормула (24) совпадает с формулой (4).Положительный эффект в предлагаемомустройстве достигается за счет того, что вблоке 4 формирования сигналов осуществляется интегрирование разности фаз сигналов,действующих на его сигнальном и опорномвходах.Сигналы на входе блока 3 формированиясетки частот имеет высокую стабильностьчастоты, Как видно из выражения (10),это позволяет обеспечить существенно болеевысокую точность формирования заданногозакона изменения частоты сигнала на выходеМ-го блока 4 М формирования сигналов,1149373 7 Составитель Ю. КовалевТехред Ж,Кастелевич Корректор, А Тяско Редактор О. Черниченко Заказ 1916/40: Тираж 872ВНИИНИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва,. Ж, Раущская наб., д, 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнш, 4 чем у известного устройства. Кроме того,опорного генератора 1 и может быть достиг- стабильность частоты, сформированных сигна- нута гораздо более высокой, чем в известных лов определяется стабильностью частоты устройствах,