Устройство для формирования частотно-манипулированных сигналов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 30)0580 т 21) 2936020/18-09с присоединением заявки Нов(23) ПриоритетОпубликовано 150282, Бюллетень М 6Дата опубликования описания 150282 Р 1 М К з Н 04 14 27/12 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторизобретения лБ.В. КосиновЩ1 . ЬИнститут технической теплофизики АН 9 щаийской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЧАСТОТНО - МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к техникесвязи и может исполт-зоваться припостроении систем передачи данных. Известно устройство для Формирования частотно-манипулированных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход и выход которого соеди- .нены соответствечно с выходом триггера и первым входом первого счетчика, выход которого подключен ко второму входу первого счетчика, выход которого соединен с первыми входами второго, третьего, четвертого и пятого элементов И, прн этом выходы четвертого и пятого элементов И подключены ко входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго счетчика, а также Фильтр нижних частот, блок управления, элементы НЕ и второй и третий элементы ИЛИ, выходы которых соединены соответственно со входами первого и второго элементов НЕ и вторыми входами второго и третьего элементов И, причем выходы блока управления подключены к соответствующим входам первого счетчика 1). Однако известное устройствоимеет низкую точность формированиячастотно-манипулированных сигналов.Цель изобретения - повышение точности Формирования частотно-манипулированных сигналов.Цель достигается тем, что в устройство для формирования частотноманипулированнцх сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов,выход которого подключен к первомувходу первого элемента И, второйвход и выход которого соединены соответственно с выходом триггера и 15 первым входом первого счетчика, выход которого подключен ко второмувходу первого счетчика, выход которого соединен с первыми входами второго, третьего, четвертого и пятогоэлементов И, при этом выходы четвертого и пятого элементов И подключены.ко входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго счетчика, а также фильтр 25 нижних частот, блок управления, элементы НЕ и второй и третий элементы ИЛИ, выходы которых соединенысоответственно со входами первого ивторого элементов НЕ и вторыми входа ми второго и третьего элементов И, 906022причем выходы блока управления подключены к соответствующим входам первого счетчика, введены реверсивный счетчик, дешифраторы, резисторы и декодер, выход которого подключен к первому входу блока управления, дополнительный выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с третьим входом первого, вторым входом второго счетчиков и входом реверсивного счетчика, выходы которого подключены ко входам дешифраторов, выходы которых соединены со входами второго и третьего элементов ИЛИ и первыми выводами соотнетстнующих резисторов, вторые выводы которых соединены со 15 входом Фильтра нижних частот, при этом выходы второго счетчика подключены к соответствующим входам дешифраторов, второму входу блока управления, вторым входам четвертого 2 О и пятого элементов И и третьим входам второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика, а выходы элементов НЕ подключены соответственно к третьим входам четвертого и пятого элементов И.На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного устройства.ЗОУстройство для Формирования частотно-манипулированных сигналов содержит генератор 1 тактовых импульсов, первый элемент И 2, триггер 3, Фильтр низкой частоты 4, первый35 счетчик 5, декодер б, второй, третий, четвертый и пятый элементы И 7 - 10 соответственно, реверсивный счетчик 11, первый элемент ИЛИ 12, блок 13 управления, второй счетчик 14, два дешифратора 15 и 16, два эле мента НЕ 17 и 18, второй и третий элементы ИЛИ 19 и 20 соответственно, в резисторов 21-1 - 21-т, 9 резисторов 22-1 - 22- 2 , резистор 23.Устройство работает следующим 45 образом.Управление частотой заключается н изменении периода следования импульсов фпереносф с выхода первого счетчика 5, Формирование периода ЗО следования импульсов перенос осуществляется путем считывания импульсов первым счетчиком 5 от генератора 1 тактовых импульсов. Изменение периода следования импульсов 55 перенос осуществляется путем изменения количества считываемых импульсов от генератора 1 тактовых импульсон с помощью изменения кода предварительно записываемого в первый счетчик 5 и поступающего с блока 13 бо управления.Сигналом фПускф блоки устройства приводятся н исходное состояние, в первый счетчик 5 с помощью этого сигнала записывается код с блока 13 3 65 управления, а триггер 3 устанавли"вается н единичное состояние,разрешая тем самым прохождение импульсов от генератора 1 тактовыхимпульсов через первый элемент И 2на счетный вход первого счетчика 5.Последний считает импульсы до переполнения, т.е. до появления импульса перенос на его ныходе. Этимимпуль:ом снова производится записьв первый счетчик 5 кода, поступающего от блока 13 управления,и процесс повторяется. Таким образом период следования импульсов переносна выходе первого счетчика зависитот количества считываемых импульсовот генератора 1 тактовых импульсовдо переполнения первого счетчика 5,а это количество зависит в свою очередь от кода, записываемого н счетчик перед началом счета.Код на выходе блока 13 управления формируется в зависимости отсигналов, поступающих на нход декодера б, который декодирует код, поступающий с входных шин устройстваУправления частотой, а такжев зависимости от состояния шиныфВход 11 устройства, по которойпоступают бинарные данные для передачи в канал связи,И так с помощью кодовых шин фупранления частотой задается частотанесущей, а с помощью изменения состояния бинарных данныь на шинеВход осуществляется манипуляцияэтой частоты. Скачкообразные переключения частот осуществляются н моменты, когда Фаза равна нулю, т.е.без разрыва фазы, так как изменениекода в блоке 13 управления происходит только в моменты времени, когдафаза синусоидальното сигнала навыходе устройства равна нулю. Этодостигается за счет связи выходавторого счетчика 14 с входом блока13 управления, по которому поступаетв блок 13 управления импульс 1 переносф с второго счетчика 14, появляющийся как раз в моменты окончанияформирования периода синусоидального сигнала, т,е. в моменты времени,когда Фаза действительно равна нулю. Частота синусоидального сигнала на выходе устройства определяется следующим выражением:Йг(1)М.2где Й - частота синусоидальногосигнала на выходе устройстна 1частота импульсов от генератора 1 тактовых импульсов 1К - количество импульсов, считываемых первым счетчиком5 от генератора 1 тактовыхимпульсон;и - разрядность реверсивногосчетчика 11;разрядность второго счетчика 14.Разрядность первого счетчика определяется следующими выражениями;1 макси = 8 схд 2 уд - - (2)ггде и - разрядность первого счетчика 5;наибольший период частотыюнасследования сигналов на выходе устройства;период следования импульсовот генератора 1 тактовых им 1 пульсов.Период синусоиды делится на Кчастей (уровней квантования по времени). Количество уровней квантованияопределяется следующим выражением:К = 2Ъ(3)где К - количество уровней квантоъвания периода синусоидального сигнала предлагаемогоустройства.С помощью реверсивного счетчика11 и второго счетчика 14 задаетсяколичество уровней квантования, ас помощью дешифраторов 15 и 16, резисторов 21-1 - 21-щ, 22-1 - 22-и 23 происходит формирование ступенчатого синусоидального сигнала,Последовательность импульсов определенной частоты с выхода первогосчетчика 5 поступает одновременнона первые входы второго, третьего,четвертого и пятого элементов И 710. В начальный момент все элементы, кроме второго элемента И 7, заперты, а на втором элементе И 7 находятся разрешающие потенциалы: логические единицы с первого выхода второго счетчика 14 и с выходатретьего элемента ИЛИ 20. Таким образом импульсная последовательностьс выхода первого счетчика 5 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 11. Реверсивный счет"чик 11 начинает считывать поступающие импульсы и за счет изменениякодов на его выходе от состояния0000 до 1111 с помощью первого дешифратора 15, на котором находитсяразрешающий потенциал с третьеговыхода второго счетчика 14, производит последовательное подключение крезисторам 22-1 - 22- 1 фнулевогопотенциала с выходов первого дешифратора 15, начиная от первогодо последнего. На делителе напряжения, образованном с помощью резистора 23 и одного из резисторов22-1 - 22-1, формируется стуненчатоенапряжение, изменяемое по синусоидальному закону, так как веса ре:исторов выбраны по закону синуса,Так формируется участок синусоиды на интервале от 0 до У/2, 5 О 15 26 25 ЗО 35 40 45 5 О 55 60 После достижения на выходе реверсивного счетчика 11 кода 1111 на последнем выходе первого дешифратора 15 появляется нулевой уровень, который с помощью третьего элемента ИЛИ 20 и элемента НЕ 18 запирает второй элемент И 7 и отпирает четвертый элемент И 9, 16-й импульс с выхода первого счетчика 5 проходит через четвертый элемент И 9, первый элемент ИЛИ 12 на счетный вход второго счетчика 14, меняя его состояние из состояния 00 в состояние 01. Реверсивный счетчик 11 сохраняет свое состоянне 1111,Первый выход второго счетчика 14 является инверсным плечом первого разряда второго счетчика 14 (1 р СЧ 14),второй выход - прямым плечом первого разряда второго счетчика 14 (1 р СЧ 14),а четвертый выход - прямым плечомвторого разряда (2 р СЧ 14).На выходе появляется нулевой уровень, а на другом выходе единичный.Теперь элементы И 7, И 9, И 10являются запертыми, а элемент И 8 отперт. Импульсная последовательность с выхода первого счетчика 5 проходит через третий элемент И 8 на вычитающий вход реверсивного счетчика 11, который меняет свое состояние от1111 до 0000. Снова работает первый дешифратор 15 и на делителе напряжения формируется ступенчатое напряжение на участке синусоиды от 7/2 до ХПосле достижения кода 0000 на выходе реверсивного счетчика 11 на первом выходе первого дешифратора 15 появляется нулевой уровень, который с помощью второго элемента ИЛИ 19 и элемента НЕ 17 запирает третий элемент И 8, таким образом, сохраняя код 0000 ча реверсивном счетчике, и отпирает пятый элемент И 10, через который 16-й импульс с выхода первого счетчика 5 поступает на первый элемент ИЛИ 12 и далее на счетный вход второго счетчика 14, который меняет свое состояние из 01 в 10. Первый дешифратор 15 отключает я (на выходе уровень"нуля), а второй дешифратор 16 начинает ,работать (на выходе уровечь фединиф). Процесс повторяется, только инусоида формируется с помощью второго дешифратора 16 и резисторов 2)"2 - 21-в и резистора 23 на участ 37 3ке от У до и от- до 2 (О),После формировани-я всего периода синусоида на входе появляется импульс, который служит синхронизирующим для блока 13 управления в момент изменения кода на входе первого счетчика 5, если такое изменение необходимо. Сформированный ступенча-, тый синусоидальныя сигнал поступаетна вход фильтра низких частот 4, где сглаживаются высокочастотные гармоники и формируется гладкий синусоидальный сигнал, который поступает в канал связи.Если передача данных иэ устройства закончена, то на последнем выходе блока 13 управления появляется сигнал, который устанавливает триггер 3 в фнугевое состояние, эа счет чего первый элемент И 2 запирается и устройство прекращает работу.Точность работы устройства зависит от точности формирования частоты синусоидального сигнала и от точности формировайия самой синусоиды,Частота синусоидального сигнала на выходе устройства определяется согласно формуле (2), а точность формирования частоты зависит от частоты генератора 1 тактовых импульсов, чем выше частота генератора 1, тем выше точность формирования частот, 1а значит и тем большее число разрядов должен иметь первый счетчик 5,Таким образом у предложенного устройства синусоидальный сигнал формируется с большей точностью, за счет чего значительно снижаются требования к фильтрации сигнала в фильтре низких частот 4, а также мала вероятность попадания в канал связи высших. гармоник, которые всегда присутствуют при резких скачках амплитуды сигнала. Формула изобретения Устройство для формирования частотно-манипулиронанных сигналов, содержащее генератор тактоных импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом триггера и первым входом первого счетчика, выход которого подключен к второму входу первого счетчика, выход которого соединен с первыми вхо 5 0 15 20 25 ЗО 35 40 дами второго, третьего, четвертогон пятого элементов И, при этом выходы четвертого и пятого элементов Иподключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединенс лерным входом второго счетчика,а также фильтр нижних частот, блокуправления, элементы НЕ и второйи третий элементы ИЛИ, выходы которых сосдинены соответстненно свходами первого и второго элементов НЕ и вторыми входами нторогои третьего элементов И, причем выходы блока управления подключенык соответствующим входам первогосчетчика, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью понышения точности формирования частотно-манипулированных сигналов, введены реверсинный счетчик, дешифраторы, резисторыи декодер, выход которого подключенк первому входу блока управления,дополнительный выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с третьимвходом первого, вторым входом второго счетчиков и входом реверсивногосчетчика, выходы которого подключенык входам дешифраторов, выходы которых соединены с нходами нторогои третьего элементов ИЛИ и первымивыводами соответствующих резисторов, вторые выводы которых соединены с входом фильтра нижних частот,при этом выходы нторогр счетчикаподключены к соответствующим входамдешифраторов, второму входу блокауправления, вторым входам четвертого и пятого элементов И и третьимвходам второго и третьего элементов И, выходы которых соединены ссоответствующими входами реверсивного счетчика, а выходы элементов НЕподключены соответственно к третьимвходам четвертого и пятого элементов И. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции Р 2285752,кл . Н 04 Ь 27/12, 197 б (прототип).90 Ь 022 Составител Техред Ж.К актор И, Мит Патентфф, г. Уагород, ул. Проектная Филиал каз 399/75 Тир БИИИПИ Госу по делам 113035, МоскваЕ. Голубтелевич Корректор О, Билак Подписноеомитета СССРткрытийя наб., д, 4 арственногообретений и