Генератор синусоидальных сигналов качающейся частоты

(51)4 Н 03 В 23 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Ю,Р.Гнатек. Справочник по цифроаналоговым и аналого-цифровым преоб-. разователям. М.: Радио и связи, 1982, , с. 255-260.Авторское свидетельство СССР Р 1185563, кл. Н 03 В 23/00, 01.08.83,:(54) ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ КАЧАЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ(57) Изобретение относится к радио"технике и может использоваться дляимитации частотно-модулированных сигналов, а также в устр-вах измерительной и вычислительной техники. Цельизобретения - обеспечение управлениязаконом изменения частоты. Генераторсинусоидальных сигналов качающейсячастоты (ГССКЧ) содержит генератор 1127907 тактовых импульсов, регистр длительности сигнала 2, делитель частоты с переменным коэф. деления 3, счетчик 4, блок программируемого постоянного запоминания 5, блок управления б, коммутатор 7, функциональный преобразователь 8, регистр разности частот 9, блок умножения кодов 10, сумматор 11 регистр начальной частоты 12, ЦАП 13 и управляемый инвертор кодов 18. При этом функциональный преобразователь 8 состоит иэ накапливающего 7сумматора 14, управляемых инверторовкодов 15 и 17 и блока постоянногозапоминания 16, ГССКЧ может работатьв режимах: ТОН (частота синусоидальных сигналов (СС) на выходе постоянна), ЛЧМ-В (частота СС нарастает полинейному закону), ЛЧМ-Н (частота ССспадает по линейному закону), ГЧМ-В(частота СС нарастает по гиперболическому закону), ГЧМ-Н (частота ССспадает по гиперболическому закону).2 ил, 1 табл.Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано дляимитации частотно-модулированных сигналов, а также в устройствах измерительной и вычислительной техники.Целью изобретения является обеспечение управления законом изменениячастоты.На фиг.1 представлена структурнаяэлектрическая схема генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты; на фиг.2 - временные диаграммыработы генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты,Генератор синусаидальных сигналовкачающейся частоты (фиг,1) содержитгенератор 1 тактовых импульсов, регистр 2 длительности сигнала, дели, тель 3 частоты с переменным коэициентом деления (ДПКД), счетчик 4, блок5 программируемого постоянного запо-:минания (БППЗ), блок 6 управления,коммутатор 7, Функциональный преобразователь 8, регистр 9 разности частот, блок 10 умножения кацав, сумматор 11, регистр 12 начальной частоты,цифроаналоговый преобразователь (ЦЛП)13, накапливающий сумматор 14, первыйуправляемый инвертор 15 кодов, .блок16 постоянного запоминания, второйуправляемый инвертор 17 кодов и третий управляемый инвертор 18 кодов,. Генератор синусоидальных сигналовкачающейся частоты работает следующимиобразом.Стабильные по частоте повторениятактовые импульсы генератора 1 (фиг. 2 а)поступают на вход делителя 3 частотыс переменным коэФфициентом деления,выполненного по схеме реверсивногосчетчика, работающего в режиме обратного счета, период следования выходных импульсов которого пропорционален коду, записанному в регистре 2.длительности сигнала (фиг,23)Т,=1, Тгде Ы - код, записанный в регистре2 длительности сигнала;Т - период следования выходныхтактовых импульсов генератора 1.С выхода делителя 3 частоты с переменным казсИициентам деления импульсы поступают на вход синхронизациисчетчика 4, время заполнения которога равно длительности сигнала ТТ., =2 И Т,Кгде 2 - информационная емкость счетчика 4.Генератор синусоидальных сигналовкачающейся частоты может работать вследующих режимах работы: ТОН - частота синусоицальных сигналов на выходе имеет постоянное значение 1ЛЧМ-Б - частота синусаидальных сигналов на выходе нарастает по линейномузакону ат значения Р, ца Г .=Р,+1мо.ксЛЧМ-Н - частота синусоидальных сигналов на выходе спадает по линейномузакону от значения Г до значенияиаксР,; ГЧМ-В - частота синусаидальныхсигналов на выходе нарастает по гиперболическому закону от значенияР, до Р , ГЧМ-Н - частота синусоидальных сигналов на выходе спадаетпо гиперболическому закону от значения Р до значения Р где Р,начальное значение частоты на выходе,=И +М я -и +Бо Р ГЧМ-В ГЧМ - Н записанныи в реги12 начальной частоты.С выхода сумматора 11 суммарный двоичный код, соответствующий выбранному режиму работы поразрядно поступает на информационный вход накапливающего сумматора 14 функционального преобразователя 8. При поступлении тактового импульса с выхода генератора 1 на вход синхронизации накапливающего сумматора 14 функционального преобразователя 8 код на его выходе увеличивается на величину з 12790 соответствующее коду, записанному в регистре 12 начальной частоты. Р девиация частоты. Такие режимы работы обеспечиваются подачей логических уровней с первого,.второго и третьего 5 выходов блока 6 управления на вход установки нуля счетчика 4, управляющий вход коммутатораи другой из входов третьего управляемого инвертора 18 кодов соответственно в соответ- Ю ствии с таблицей.В режиме работы генераторасинусоидальных сигналов качающейся частотыТОН нулевой код счетчика 4 поразрядно поступает на одну из групп входов суммато ра 11 и частота синусоидальных сигналов на выходе будет пропорциональна .коду, записанному в регистре 12 начальной частоты. В режимах работы ЛЧМ-В и ЛЧМ-Н (фиг,26) на одни из 20 входов третьего управляемого инвертора 18 кодов через коммутатор 7 пораз- рядно поступает двоичный код с выхода счетчика 4, а в режимах ГЧМ-В и ГЧМН двоичный код с выхода блока 5 про граммируемого постоянного запоминания в зависимости от логического состояния 3 (см. таблицу) выхода блока 6 управления на его выходе формируется спадающий или нарастающий двоич- ЗО гый код (фиг,2) соответствующего закона изменения частоты, который затем поразрядно поступает на вход множимого блока 10 умножения кодов. В зависимости от выбранного режима работы на выходе блока 10 умножения кодов образуется результирующий двоичный код соответствующего закона изменения частоты, который является результатом умножения текущего значе-Щ ния двоичного кода, поразрядно поступающего с выхода третьего управляемого инвертора 18 кодов на входы множимого блока 10 умножения кодов на двоичный код, поразрядно поступаю щий с выхода регистра 9 разности частот на вход множителя блока 10 умножения кодов. Его значение можно представить следующими вычислениями для всех режимов работы генератора сину соидальных сигналов качающейся частоты:ТОН - М, =0;ЛЧМ-В - И, =И И(г.1)=М Х -- ; (фиг.2 д)Тс55 ЛЧМ - Н - И,=И, Й(г.1) =Бр М(1); (фиг.2 е) ГЧМ-В - Б, =БрК(С 1); (фиг э 23) ГЧИ-Н - И,=БК(.), (фиг.2) 77 4где И=2" - информационная емкостьсчетчика 4, численно равная количеству импульсови, поступивших на его входсинхронизации за времядлительности сигнала Т;=Т д - текущее дискретное время,причем 1=0,1п;М - код записанный в регистре9 разности частот;И - инверсное значение двоичного кода счетчика 4;К(Сд) - текущее значение прямогокода, поступающего с выхода блока 5 программируемого постоянного запоминанияна вход множимого блока10 умножения кодов в текущее дискретное время1К(С 1) - текущее значение инверсного кода, поступающего свыхода блока 5 программируемого постоянного запоминания через третийуправляемый инвертор 18кодов на вход множимогоблока 1 О умножения кодовв текущее дискретное время.При поразрядном поступлении результирующего двоичного кода с выхода блока 10 умножения кодов на одну из групп входов сумматора 11, другая из которых поразрядно подключена к выходу регистра 9 разности частот, на его выходе образуется суммарный код, значение которого для всех режимов работы равно:кода, поступившего на информационный вход накапливающего сумматора 14 Функционального преобразователя 8,КЬлнчество импульсов, поступивших за время заполнения информационнойтемкости 2 накапливающего сумматора 14 функционального преобразователя 8 равно210БПроцесс линейно нарастающего дво-ичного кода на выходе накапливающегосумматора 14 происходит с частотой,периодически обратно пропорциональной 15числу импульсов за время заполнениягпинформационной емкости 2 и обратнопропорциональной периоду следованиятактовых импульсов генератора 11 20Г Т 2 ТГ гПоскольку величина 1 эа время образования линейно нарастающего двоичного кода на выходе накапливающего сумматора 14 функционального преобра зонателя 8 может быть целым числом или с избытком, то это означает, что н каждом периоде процесс линейного нарастания двоичного кода на выходе накапливающего сумматора 14 начинает ся с нуля, либо со значения переполнения, равного(1+1) И -2 ) О.ЯС выхода накапливающего сумматора 14 функционального преобразователя 3 Г 8 двоичная информация поразрядно поступает на информационные входи первого упранляемого инвертора 15 кодон, управляющий вход которого подключен к выходу (ш) разряда накапливающего 40 сумматора 14, С целью уменьшения объема памяти блока 16 постоянного запоминания применен функциональный преобразователь, который преобразует ли- нейно нарастающий двоичный код в зна- д 5 чение тригонометрической функции синуса в пределах изменения ее аргуомента от 0 до 90 , Таким образом, на вход блока 16 постоянного запоминания в 1 и 3 четвертях изменения аргумента функции поступает линейно. нарастающий двоичный код, а во 2 и 4 четвертях - линейно спадающий двоичный код. С выхода блока 16 постоянного запоминания двоичная информация значения тригонометрической функции синуса поразрядно поступает на информационные входы второго управляемого инвертора 17 кодов, управляющий вход которого подключен к выходу ш-го разряда накапливающего сумматора 14, со=диненного со старшим разрядом цифро-аналогового преобразователя 13.Таким образом, н зависимости от выбранного режима работы генератора синусоидалъных сигналов качающейся частоты на вход информации накапливающего сумматора 14 функционального преобразователя 8 поступает изменяющийся двоичный код, который под воздействием тактоньг импульсов генератора 1, поступаюшпх на. его вход синхронизации, преобразуется н блоке 16 постоянного запоминания .н значение тригонометрической Функции синуса в двоичном коде н пределах изменения ее аргумента на 180 , которая в цифроаналоговом преобразователе 13 преобразуется в аналогоный синусоидальный сигнал качающейся частоты, который определяется следующими выражениями."Рс Ы,ТОН:Ралых 2 ьБГ (И+И -- )Р Р ТПсП 1-3: Рьья 2 гь1Г (И+и И 1 )7о р ТЛЧМ-Н: Р ----м.яь1(м.+нг, (Ж),ГЧМ-Б:Р,в х 2"Р(Б, +И р Е(г.х) )вых 2Длительность изменяющегося по частоте синусоидального сигнала на выходе генератора синусоицальных сигналов качающейся частоты определяется величиной двоичного кода, записанного в регистре длительности сигнала 2, т,е. временем заполнения информационной емкости счетчика 4 импульсами, поступающими на его вход синхронизации с выхода делителя частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 3.Дискретность перестройки частоты, т.е. разность мгновенньгк значений частоты на выходе генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты в текущее и предшествующее дискретное время, равное периоду следования импульсон, поступившйх на вход синхронизации счетчика 4 с выхода делителя 3 частоты с п.-.ременным коэффицслентом деления, определяется величинойдвоичного кода, записанного в регистре 9 разности частот,Начальное значение частоты на выходе генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты определяется величиной двоичного кода, установленного в регистре 12 начальной частоты.Девиация частоты Г на выходе ге 9нератора синусоидальных сигналов качающейся частоты пропорциональна 10 произведению величины двоичного кода, установленного в регистре 9 разности частот на максимальное значениедвоичного кода, которое принимает соответствующая функция изменения час тоты (на выходах счетчика 4 или на выходах блока 5 программируемого постоянного запоминания).В генераторе синусоидальных сигналов качающейся частоты возможно полу чение различных видов модуляции: линейно-частотная модуляция спадающая, гиперболическая частотная модуляция возрастающая и гиперболическая частотная модуляция спадающая, а также возможно получение любого закона изменения частоты путем программирования такого закона в блоке 5 программированного постоянного запоминания.Генератор синусоидальных сигналов ЗО качающейся частоты не обладает паразитной частотной модуляцией. Формула изобретения35Генератор синусоидальных сигналов качающейся частоты, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и 40 счетчик, последовательно соединенные регистр начальной частоты, сумматор, функциональный преобразователь и цифроаналоговый преобразователь, регистр разности частот и регистр длительнос ти сигнала, выход которого подключен к управляющему входу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а функциональный преобразователь выполнен в виде последовательно по разрядно соединенных накапливающего сумматора, первого управляемого ин вертора кодов, блока постоянного запоминания и второго управляемого инвертора кодов, выход старшего разряданакапливающего сумматора соединен сдругим входом второго управляемогоинвертора кодов и входом старшегоразряда цифроаналогового преобразователя, вход синхронизации функционального преобразователя подсоединен квыходу генератора тактовых импульсов,при этом информационный вход и входсинхронизации накапливающего сумматора являются соответственно входом ивходом синхронизации функциональногопреобразователя, выход второго управляемого инвертора кодов является выходом функционального преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью обеспечения управлениязаконом изменения частоты, введеныблок управления, последовательно поразрядно соединенные блок программиВыходы блока 6 управления Режим работыустройства 1 23 О ТОН О О О О О ГЧМ-В ГЧМ-Н руемого постоянного запоминания, ком.мутатор, третий управляемый инверторкодов и блок умножения кодов, другойвход которого подключен к выходу регистра разности частот, при этомустановочный вход счетчика, управляющий вход коммутатора и управляющийвход третьего управляемого инверторакодов подключены к соответствующимвыходам блока управления, другой разрядяый вход коммутатора подключен квыходу счетчика.1279077 оставитель Н.Чекановаехред И.Попович Корре И.Муск Редактор А,Ворович Подпис 9 Тираж 816ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д Заказ 6855/5 Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна