Цифровой синтезатор частотно-модулированных сигналов

1552345 ферный регистр 11 и блок полосовых фильтров 15, Цель достигается введением формирователяуправляющих сигналов, коммутаторов 5 и 6, блоков управляемых инверторов 8 и 9, буферно"5 го регистра 12 и ЦАП 13 и 14, с помощью которых в два этапа обеспечивается Формирование последовательности Изобретение относится к радиотехнике, и может использоваться в радиопередающих и радиоприемных устройствах.Пель изобретения - расширение частотного диапазона и увеличение длительности Ьормируемых частотно-модулированных сигналов,На чертеже представлена структурная электрическая схема цифровогосинтезатора частотно-модулированныхсигналов,Пифровой синтезатор содержит формирователь 1 управляющих сигналов,задающий генератор 2, умножитель 3частоты, двоцчный счетчик 4, первыйкоммутатор 5, второй коммутатор 6,30блок 7 постоянной памяти (БПП), первый блок 8 управляемых инверторов,второй блок. 9 управляемых инверторов,инвертор 10, первый 11 и второй 1 2буферные регистры, первьп 13 и второй 3514 цифроаналоговые преобразователи(БПФ). При этом формирователь 1 управляющих сигналов содержит генератор16 импульсов, счетчик 17, Аормирова 40тель 18 импульсов, блок 19 памяти ирегистр 20 памяти.Синтезатор работает следующа образом.Цифровой синтезатор обеспечиваетФормирование последовательности различных сигналов с программным изменением Кк вИдов и параметров, Формирование каждого из сигналов осуществляется в несколько этапов. формирователь 1 обеспечивает заданную последовательность работы. Рассмотрим режимработы, при котором одновременно фор"мируются два линейно-частотно-модулированных сигнала (ЛЧМ) с одинаковымизначениями центральной частоты, де-.виации и длительности, но различнымизнаками скорости частотной модуляции различных сигналов с программным изменением их видов и параметров, Синтезатор по п,2 Ф-лы отличается выполнением Формирователя 1, состоящегоиз генератора 16 импульсов, счетчика7, формирователя 8 впульсов, блокапамяти 1 9 и регистра 20 памяти.1 з.п, ф-лы, 1 ип. Формирование данных сигналов осуществляется в два этапа.В исходном состоянии двоичный счетчик 4 удерживается в нулевом состоянии сигналом с четвертого выхода формирователя 1, Формирование выходных ЛЧф сигналов начинается вмомент поступления импульса с выхода генератора 16 импульсов, под действием которого на выходе Формирователя 18 импульсов Формируется короткий синхроимпульс, Под действием этого импульса в регистре 20 памяти осуществляется запись информации, хранящейся по нулевому адресу блока 19 памяти. Одновременно этот синхроимпульс пр,реводит счетчик 17 в единичное состояние, а на адресные входы блока 1 9 памяти поступает новый двоичный код, что приводит к поступлению на входы регистра 20 памяти информации, хранящейся по первому адресу блока 9 памяти.Таким образом, на выходе формирователя 1 формируется набор управляющих сигналов и начинается первый этап Формирования выходных ЛЧ 11 сигналов. С первого выхода формирователя 1 на управляющий вход первого коммутатора 5 поступает запрещающий сигнал, а на его выходе на первом этапе работы формируется постоянный уровень например, низкий уровень) независимо от уровня сигнала на втором входе. С ". второго входа формирователя 1 на управляющий вход второго коммутатора 6 поступает разрешающий потенциал. На выходе второго коммутатора 6 формируется выходной сигнал, который соответствует инверсному сигналу на входе второго коммутатора 6, С третьего выхода формирователя 1 сигнал переводит двоичный счетчик 4 в режим суммирования импульсов, а на его выходах Формируется последовательность двоичных кодов, численное значение которых из5 1 552 меняется от 0 до И, Длительность . первого этапа определяется значениями разрядности двоичного счетчика 4 и тактовой частотой Г с выхода умнол И 25 жителя 3= --- = -Выходыт твсех разрядов двоичного счетчика образуют первый выход двоичного счетчика 4, который подключен к адресному входу БПП 7. Выход самого младшего разряда двоичного счетчика 4 образуе) его второй выход, Третьим выходом двоичного счетчика 4 является выход импульса переноса. 15 На первом этапе работы линейная последовательность кодов от 0 до Нс первого выхода двоичного счетчика 4 используется для адресации БПП 7, в котором с нулевого по 11-1 адрес записаны двоичные кодь) амплитудных отсчетов ЛЧМ-сигналасааб (гТ), частота которого за времяизменяется от . значения начальной частоты Г до 25 Г /4. Коды амплитудньх отсчетов ЛЧМ- сйгналов с вь 1 хода БПП 7 без изменения проходят через первый блок 8 управляемых инверторов и фиксируются в первом буферном регистре 11. Запись указанных кодов осуществляется тактовым импульсом с выхода инвертора 1 О, поступающим на вход синхронизации первого буферного регистра 1. В первом 11 АП 13 последовательность кодов35 амплитудных отсчетов преобразуется в дискретный ЛЧМ-сигнал, из спектра которого в блоке 15 полосовых фильтров выделяется основная составляющая спектра, а на первом выходе блока 15 40 формируется ЛЧ 11-сигнал, частота которого изменяется от Г до Г /4.Кроме того, коды амплитудных отсчетов ЛЧМ-сигнала с выхода ГПП 7 поступают на вход второго блока 9 уп равляемых инверторов, на управляющий вход которого поступает инвертированная последовательность импульсов с частотой Г /2, которая поступает через открь 1 тый второй коммутатор 6 с второго выхода двоичного счетчика 4. Таким образом, во втором блоке 9 управляемых инверторов осуществляется инверсия каждого второго двоичного кода. Сформированная во втором блоке 9 управляемых инверторов последовательность кодов фиксируется во втором буферном регистре 12, В связи с этим с основной полосе частот6 (О 345 б0,5 Г) находится сигнал У(гТ) с инверсньм спектромч(е ф) = хе) ) Д, ( т,е, закон частотно-модулированного сигнала У(гТ) будет зеркальным отображением закона час тотно-модулированного сигнала Х(гТ) относительно час - тоты Г./4.Преоб разов анная последовательнос ть кодов амплитудных отсчетов ЛЧМ-сигналов с выхода второго буферного регистра 12 поступает на вход второго ПАП 14, где преобразуется в. дискретный ЛЧР-сигнал, из спектра которого в блоке 15 полосовых фильтров вьщеляется соответствующая составляющая спектра, в результате чего на втором выходе блока 15 полосовых Фильтров Формируется ЛЧИ-сигнал, частота которого изменяется от 0,5 Г - Г н до Гт/4.Второй этап формирования выходных ЛЧР-сигналов начинается в момент переполнения двоичного счетчика 4, когда его содержимое достигает значения И. На третьем выходе двоичного счетчика 4 формируется импульс переполнения, который поступает на вход Формирователя 1. В последнем указанный импульс поступает на второй вход Формирователя 18 импульсов. Под действием данного импульса в формирователе 18 импульсов Формируется короткий синхроимпульс, с помощью которого в регистр 20 памяти заносится содержимое блока 19 памяти по первому адресу, а также к содержимому счетчика 17 добавляется единица и оно становится равным двум. Рзменение содержимого счетчика 17 приводит к тому, что на входы регистра 20 памяти поступает информация, хранящаяся в блоке 19 памяти по второму адресу.Таким образом, на выходе Формирователя 1 формируется набор управляющих сигналов и осуществляется второй этап Формирования выходных ЛЧМ-сигналов. С первого выходе Формирователя 1 на управляющий вход первого коммутатора 5 поступает разрешающий сигнал (например, логический ноль). В результате этого на втором этапе работы устройства на управляющий вход первого блока 8 управляемых инверторов поступает инвертированная последовательность меандровых импульсов с частотой Г /2. Таким образом, на второмтэтапе работы устройства в первом блоке 8 управляемых инверторов осуществляется инверсия каждого второго двоичного. кода, описанного с выхода БПП 7. Сформированная последовательность кодов Фиксируется в первом буЬерном5 регистре 11, С второго выхода Формирователя 1 на управляющий вход второго коммутатора 6 поступает запрещающйй сигнал например, логическая единица). Это приводит к тому, что на выходе второго коммутатора 6 Формируется постоянный логический уровень (йапример, логический нуль) и второй блок 9 управляемых инверторов работает в режиме трансляции кодов . С третьего выхода Ьормировагеля 1 управляющих импульсов на входы двоичного счетчика 4 поступают сигналы, под дЕйствием которых двоичный счетчик 4 пЕреводится в режим вычитания импульсов, На втором этапе работы устройства в двоичном счетчике 4 Формируется последовательность кодов, численное значение которых изменяется от Идо 25 О, Изменение порядка опроса БПП 7 приводит к изменению знака скорости частотной модуляции записанного (считываемого) ЛЧМ-сигнала.Последовательность измененных (ин вЕрсия каждого второго кода) кодов амплитудных отсчетов ЛЧМ-сигнала с вЫхода первого буЬерного регистра 11 поступает на вход первого ЩП 13, гДе преобразуется в дискретный ЛЧМ" сИгнал, Из спектра дискретного ЛЧМ- сИгнала на выходе первого ПАП 13 в бйоке 15 полосовых Ьильтров выделяетсй основНая составляющая спектра, в РЕзультате чего на первом выходе бпока 15 полосовых Фильтров Формируется ЛЧМ-сигнал, частота которого изменяется от Г /4 до 0,5 Г вГ . Таким образом, за два этапа работы на первом выходе блока 15 полосовых Фильтров формируется ЛЧМ-сигнал, частота которого изменяется от Кц до 0,5 йтГ, а девиация частоты соответственно составляет Д 7 = 0,5 К - К.Последовательность неизмененных кодов амплитудных отсчетов ЛЧМ-сигнала с выхода второго буферного регистра.12 цоступает на вход второго ЦАП 14, где преобразуется в дискретный ЛЮ- сигнал, Из спектра дискретного сигнала на выходе второго ПАП 14 в блоке55 15 полосовых Фильтров выделяется основная составляющая спектра, в результате чего на втором выходе блока полосовых Фильтров формируется ЛЧМсигнал, частота которого изменяетсяот Г /4 до Г. Таким образом, за дваэтапа работы на втором выходе блока15 полосовых фильтров формируетсяЛЧМ-сигнал, частота которого изменяется от 0,5 Г - Г до Г, а девиациячастоты соответственно составляетГ = 0,5 ГТ - 2 яВторой этап Формирования. выходныхЛЧМ-сигналов заканчивается в моментпереполнения двоичного счетчика 4,когда его содержимое достигнет нулевого значения. На третьем выходе двожного счетчика 4 Формируется импульспереполнения, который поступает навход формирователя 1. В последнемуказанный импульс поступает на второйвход Формирователя 18 импульсов, ПоддейСтвием данного импульса в Формирователе 18 импульсов Формируется короткий синхроимпульс, с помощью которого в регистр 20 памяти заноситсясодержимое блока 19 памяти по второмуадресу, а также к содержимому счетчика 17 добавляется единица и оно становится равным трем. Изменение содержимого счетчика 17 приводит к тому,что на входы регистра 20 памяти поступает инФормация, хранящаяся в блоке 1 9 памяти по третьему адресуТаким образом, на выходе формирователя1 Формируется набор управляющих сигналов, характерный для процесса окончания формирования выходных ЛЧМ-сигналов. С четвертого выхода Формирователя 1 на управляющий вход двоичногосчетчика 4 поступает сигнал, под действием которого указанный счетчик переводится и удЕрживается в нулевомсостоянии. На этом процесс Формирования выходных ЛЧМ-сигналов заканчивается,В процессе работы легко реализуется согласование конечной и начальнойФаз элементарных подымпульсов. Последнее обусловлено тем, что состыковка подьмпульсов осуществляется начастоте Г /4, т.е за один такт работты устройства набег Ьазы Формируемо-,го ЛЧМ-сигнала Равен д Ч/п/2, Такимобразом, разность Ьаз между предпоследним отсчетом первого подымпульсаи первым отсчетом второго подымпульса равна , т.е. данные отсчеты инверсны. В соответствии с этим непрерывность Фазы формируемого ЛЧМ-сигнала обеспечивается в том случае, ес"Инверс,раза больше центральнойфоРмиРуемого сигнала Гттически не зависит от ветимой фазовой ошибки 6 ЧД( определяется толькохранимых в ВГП 7 кодов а ои прдопу синтез ато сигналов о ност 1 ью и р Циф ровлированныхной длите%пазономлов, Этоличина та частот тоти ду ен адает повыш ширенным диа ых сигнаем, что вев четыре личин лич ин астот выхобусловленотовой часто аз рядностмпл итудн ых 9 15523ли первый отсчет второго подымпульсапутем инверсии предпоследнего отсчетапервого подьмпульса. Указанное условие обеспечивается соответствующейэлементной базой.С учетом многочастотной структурыспектра дискретного ЛЧМ-сигнала вблоке 5 полосовых фильтров могут выделяться более высокочастотные составляющие с центральными частотамиГ = Г (п+0,25), где и = О, 1, 2,3 , Это позволяет увеличить количество одновременно ФормируемыхЛЧИ -с игн алов,Наличие в предлагаемом устройствеформирователя 1 позволяет Формировать сигналы с другими видами частотной модуляции, в общем случае с зигзагаобразньии законами частотной модуляции, Последовательность работыэлементов предлагаемого устройства 0- (И) (11-1)- О О- Р) "Трансл " "Инверс." "Инверс. О- Р) Р)- О О (Н) (Ы) 45 10при Формировании некоторых из данных сигналов отражена в таблице. В таблице показан общий вид частотной модуляции выходного сигнала и отражены режимы работы элементов предлагаемого устройства, где 0-ф(Б) обозначает, что двоичный счетчик 4 работает ня суммирование и его содержимое изменяется от нуля до (Б); (И) -е 0 обозначает, что двоичный счетчик 4 работает на вычитание и его содержи - мое изменяется от (Б-) до нуля;Трансл." обозначает, что в первом блоке 8 управляемых инверторов осуществляется простая передача кодов- (трансляция кодов): "Инверс. обозначает, что в первом блоке 8 управляемых инверторов осуществляется инверсия каждого второго передаваемого кода апмлитудных отсчетов формируемого колебания.1 15523 отсчетов формируемого сигнала. Так как максимальное значение тактовой частоты задающего генератора 2 ограНиченп быстродействием БПП 7, то при тех же величинах допустимых фазовых5 ошибок максимальная частота формируемых сигналов в 4-32 раэ больше. Кроме Того, при фиксированной длительности формируемых ЛЧИ-сигналов требуемый Объем БПП 7 в 4-20 раэ меньше, чем в прототипе. 45 12мутатора, вход которого объединен свходом первого коммутатора и соединенс вторым выходом двоичного .счетчика,третий выход которого подключен к 1входу формирователя управляющих сигналов, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно спервым и вторым управляющими входамидвоичного счетчика, вход и выход первого цифрового преобразователя подключены соответственно к выходу первого буферного регистра и к первойгруппе входов блока полосовых фильтров, вторая группа входов которогосоединена с выходом второго цифроаналогового преобразователя, вход синхронизации второго буерного регистраподключен к выходу инвертора, второйвход первого блока управляемых инверторов объединен с вторым входом второго блока управляемых инверторов исоединен с выходом блока постоянной Формула изобретения 15 памяти. Составитель Ю.Ковалев Редактор А.Мотыль Техред М,Дидык Корректор Т.ПалийЗаказ 339 Тираж 649 ПодписноеЭНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 1. Цифровой синтезатор частотно- Модулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, умножитель частоты, двоич,ный счетчик и блок постоянной памяти, 20 последовательно соединенные инвертор и первый буферный регистр, а также блок полосовых фильтров, при этом, вод инвертора подключен к выходу умножителя частоты, о т л и ч а ю - 25 щ и й с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и увеличения . длительности Формируемых частотно-мод лированных сигналов, введены послед, вательно соединенные Формирователь 30 управляющих сигналов, первый коммутатор и.первый блок управляемых инверторов, первый цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные второй .коммутатор, второй блок35улравляемых инверторов, .второй буферный регистр и второй шЮроаналоговыйпреобразователь, .второй выход формирователя управляющего сигнала подключен к управляющему входу второго ком 2. Синтезатор по п.1, о т л ич а ю ш и й с я тем, что Формирователь управляющих сигналов содержит последовательно соединенные генератор импульсов, формирователь жпульсов, счетчик, блок памяти и регистр памяти, вход синхронизации которого соединен с выходом Формирователя импульсов, второй вход которого является входом формирователя управляющих сигналов, при этом первый, второй, третий и четвертый выходы регистра памяти являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами Формирователя управляющих сигналов.