Устройство для формирования сигналов

(71) Московский институт сэ(56) Авторское свидетельство СМ 862134, кл. 6 06 Р 1/02, 1979.Патент США М 4410954, кл,К 13/22, опублик, 1983.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАСИГНАЛОВ а 3 Я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для генерации сигналов с высокой точностью, Целью изобретения является повышение точности отработки заданных спектральных характеристик сигнала, Устройство содержит блок 1 задания кодов частоты, накапливающий сумматор 2, элемент 3 И, шифратор 4, сумматор 5, блок 6 вычисления корректирующего кода, управляемый элемент 7 задержки, делитель 8, генератор 9 случайных чисел, коммутатор 10, делитель 11 частоты.6 ил., 2 табл.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано длягенерации сигналов с высокой точностью.Целью изобретения является повышение точности отработки заданных спектральных характеристик сигнала.На фиг,1 изображена функциональнаясхема устройства; на фиг.2 и 3 - диаграммц,поясняющие принцип работы устройства;на фиг.4 - схема шифратора; на фиг.5 -схема блока вычисления корректирующегокода; на фиг,6 - примеры реализуемых спектров сигналов.Устройство содержит блок 1 задания кодов частоты, накапливающий сумматор 2,элемент И 3, шифратор 4, сумматор 5, блок6 вычисления корректирующего кода, управляемый элемент 7 задержки, делитель 8,генератор 9 случайных чисел, коммутатор 10и делитель 11 частоты,Шифратор 4 содержит элементы И 12 и13, элемент ИЛИ 14 и элемент И 15,Блок вычисления корректирующего кода содержит умножитель 16 и мультиплексор 17.Устройство работает следующим образом.В блоке 1 формируется г-разрядныйдвоичный код Кг, синтезируемой частоты1 с = 1 тк,/пцМ, где пц2 - коэффициентделения делителя 11; М =. 2", 1 т - тактоваячастота, Цифровой синтез сигналов основанна вычислении кодов фазц К рсумматора2 в дискретные моменты времени 1 = 1.Т, где1 - 0,1,2; Т = 1 Лт - длительность тактовогоинтервала. В моменты переполнения сумматора 2 на его выходе переполнения возникают импульсы, которые послепрохождения через делитель 11 преобразуются в квазимеандр с частотой следования1 с. В общем случае, когда отношение М/К,не является целым числом, временныеошибки положения фронтов сформированного квазимеандра относительно фронтовидеального меандра могут достигать длительности тактового интервала Т, а фазовыеошибки - 180",Фаэовые ошибки приводят к возникновению нежелательных дискретньх побочных составляющих высокого уровня, Для ихуменьшения применяется компенсация фазовых ошибок с помощью управляемогоэлемента 7 задержки с разрешающей способностью го = Т/2, где- число управляющих входов, и вводится случайныйджиттерс помощью генератора 9 случайныхчисел, Этот процесс поясняется временными диаграммами, представленными нафиг.2. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Если на тактовый вход сумматора 2 подается тактовый сигнал (фиг,2 а), а на его входы - код частоты К, (в примере М/К =.8/3), то код фазы К р (1) изменяется по ступенчатому закону (фиг,2 б). В моменты переполнения сумматора 2 на его выходе переполнения возникают импульсы (фиг,2 в), временное положение которых в общем случае отличается от положения фронтов эквивалентной последовательности импульсов с периодом, равнцм полупериоду синтезируемого колебания Тс/2 = =пМ/2 К,1 т(фиг.2 г). Неравномерность формируемых импульсов переполнения эквивалентна наличию паразитной фазовой модуляции, которая приводит к появлению в спектре сигнала побочных дискретных составляющих,Для повышения диапазона синтезируемых частот импульсы переполнения стробируются сигналом эталонного генератора и с выхода элемента И 3 поступают на вход управляемого элемента 7 задержки, который задерживает входной сигнал на величину т = Т.2 "( 1-Кт),К- Кр /КФс - код задержки, вычисляемый в делителе 8; Кр - значение кода фазы в моменты переполнения сумматора 2, Для дополнительного уменьшения спектральной плотности дискретных побочных составляющих вводится случайный джиттер (дрожание) импульсов, поступающих на вход делителя 11, Генератор 9, тактируемый импульсами переполнения сумматора 2, вырабатывает последовательность случайных чисел Ксл (фиг.2 д). Эта последовательность поступает на вход блока 6 и нормируется в соответствии со следующим алгоритмом: Ксд= = Ксл. Кс,2В зависимости от значения кода частоты Кг, в шифраторе 4 вырабатываются управляющие сигналы для блока 6, которые обеспечивают необходимую нормировку случайных чисел, такую что ошибки в вычислении кода задержки Кт не превышают весового значения младшего разряда (фиг,2 е, утолщенная линия означает случайное значение (К т 1 Если сумматор 5 переполняется (код Кс2+щ), то это свидетельствует о том, что стробированный импульс переполнения должен поступать на вход делителя 11 оез задержки,Для обеспечения такого режима служит коммутатор 10, Таким образом осуществляется выравнивание стробированнцх импульсов переполнения при одновременном введении фазового джиттера (фиг.2 ж), После прохождения этих импульсов через делитель 11 скоэффициентом деления пц формируется квазимеандр(фиг.2 з, пз= 2), При этом фазовые ошибки, соответствующие фронтам, декоррелируются.Поскольку код задержки Кт вычисляет ся по формуле Кт = Кр /Кгс, то после добавления случайных чисел он изменяется,Ко + Ксл Кгс 2Кт - у- К+ К,./г"сл10Деление кода Ксл на число 2 соответствует сдвигу всех его разрядов на 1 в сторону младшего разряда (фиг.З).В большинстве случаев такая нормировка кода Ксл является оптимальной, однако при некоторых значениях кода частоты Кгс она должна быть скорректирована. Например, если код частоты Кгс равен 1000 или 01000, или 001000, то на выходе переполнения сумматора 2 формируется эквидистантная последовательность импульсов. При этом на выходе синтезатора формируется меандр, в спектре которого отсутствуют негармонические составляющие, В этом случае нет необходимости вводить в выходной сигнал случайный джиттер, поскольку спектральные характеристики при этом только ухудшаются.Если структура кода частоты Кгс такова, что от нуля отличны только его старшиеразрядов (например, 110101 ОООО,)то девI бавление случайного кода Ксл к младшим гразрядам кода фазы К не дает случайного изменения младшего 1:го разряда кода задержки Кт , а следовательно, не вносит в синтезируемую двухуровневую последова тельность случайный джиттер, необходимый для разрушения регулярной структуры - побочных спектральных составляющих Длявведения случайного джиттера в этом слу-, чае необхсдимо изменить нормировку слудвчайного кода Ксл на входе сумматора 5, например, следующим образом: Кг = Кг + + Ксл/-, т.е, увеличить Ксл в два раза, При%этом старший разряд кода Ксл случайным образом влияет на младший разряд кода задержки Кг, что приводит к разрушению регулярной структуры фазовых ошибок.55Обработка кодов частоты Кгс и случайных кодов Ксл производится в шифраторе 4 и блоке 6. В зависимости от кода частоты Кгс выходные сигналы У 1 и У 2 шифратора 4 принимают логические состояния в соответствии с табл,1,8 умножителе 16 происходит умножение кодов частоты Кгс и случайных кодов Ксл с выхода генератора 9 случайных чисел. Выходной код умножителя 16 поступает на входы мультиплексора 17 непосредственно и со сдвигом на один разряд в сторону младших разрядов. В зависимости от состояния управляющих сигналов У 1(строб-сигнал) и У 2 на выходе мультиплексора 17 формируется код (табл.2),8 соответствии с предлагаемым техническим решением в зависимости от значений кода частоты Кгс на выходе делителя 8зйформируется оптимальный код Кг управления со случайным изменением его младшего разряда, что обуславливает введение случайного джиттера в формируемую двухуровневую последовательность и улучшение спектральной чистоты. Это иллюстрируется спектрами квазимеандров без джиттера (фиг.ба) и со случайным джиттером (фиг,66).Формула изобретения Устройство для формирования сигналов, содержащее накапливающий сумматор, генератор случайных чисел, сумматор иделитель частоты, причем синхровходнакапливающего сумматора подключен к синхровходу устройства, вход задания кодов частоты устройства подключен к информационному входу накапливающего сумматора, выход которого подключен к первому информационному входу сумматора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности отработки заданных спектральных характеристик сигнала, в него введены элемент И, управляемый элемент задержки, коммутатор, делитель, шифратор и блок вычисления корректирующего кода, причем вход задания кодов частоты устройства подключен к входу делимого делителя, входу шифратора и первому информационному входу блока вычисления корректирирующего кода, второй информационный вход, вход управления сдвигом результата и выход которого подключены соответственно к выходу генератора случайных чисел, выходу шифратора и второму информационному входу сумматора, выход которого подключен к входу делимого делителя, выход которого подключен к управляющему входу управляемого элемента задержки, синхровход устройства подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к первому информационному входу коммутатора и через управляемый элемент задержки к второму информационному входу1651294 тора, выход переполнения накапливающегосумматора подключен к второму входу элемента И и синхровходу генератора случайных чисел. коммутатора, выход которого через делитель частоты подключен к выходу устройства, выход переполнения сумматора подключен к управляющему входу коммутаТаблица 1 У 2 Таблица 2Значение кода частоты Кг,( 1000,) - ( 00001000, ) 1111110000,Г извольный: 1011010111101651294 Фий Составитель М, Силиндактор Н. Рогулич Техред М.Моргентал Корректор М. Самборская Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 аказ 1607 ВНИИПИ Тираж 421 Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раувская наб., 4/5