Формирователь сигналов с заданным законом изменения фазы

ЗОБРЕТЕНИ12ный электротехниГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ К АВТОРСКОМУ СВ(71) Всесоюзный заочческий институт связи(56) Авторское свидетельство СССР1327267, кл. Н 03 С 3/00, 20.02.86. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ СИГНАЛОВ С ЗАДАННЫМ ЗАКОНОМ ИЗМЕНЕНИЯ ФАЗЫ(57) Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель изобретения - расширение полосы частот формируемых сиг валов. Устр-во содержит блок 1 формирования кода фазы, И преобразователей кода (ПК) 2, опорный г"р 3, регистр 4 памяти, ЦАП 5, фильтр 6 нижних частот, делитель частоты (ДЧ) 7, реверсивный счетчик 8, коммутатор 9. Введены преобразователь 10 опорной частоты, ДЧ 11, Принцип действия устр-ваоснован на том, что зп-ступенчатыйсигнал получают последовательным считыванием по фазе на 27/У выборок зпфункции, формируемых в ПК 2. Коды,соответствующие значениям этих выборок, подаются на И сигнальных входовкоммутатора 9, один из к-рых на определенное время подключается к его вы"ходу. При изменении кода фазы значения выборок на выходах всех ПК 2 изменяются, но сдвиг фаэ между сигналами, коды к-рых формируются на выходахПК с двумя соседними номерами, остается 21 Г/И. При линейном законе изме-,.нения кода фазы частота сигнала, кодк"рого формируется на выходе коммутатора 9, становится либо больше, либоменьше несущей частоты. В устр-ве вкачестве М-фазной системы исходныхпериодич. сигналов используются дискретные двухуровневые сигналы,периодк-рых разбит на Б равных интервалов.1385238, Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для формирования сигналов с заданным законом изменения фазы, например, в ка либраторах фазы, синтезаторах частот, синтезаторах с полиноминальным законом изменения частоты.Цель изобретения - расширение полосы частот Формируемых сигналов. 10На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого формирователя сигналов с заданным законом изменения фазы; на фиг. 2 - примеры реализации блока формирования 15. кода фазы; на Фиг. 3 - примеры реализации преобразователя опорной частоты; на фиг, 4 - диаграммы системы используемых исходных двухуровневых сигналов; на Фиг. 5 - график зависи мости фазы от времени при использовании формирователя сигналов с заданным законом изменения фазы в качестве синтезатора частот; на фиг. 6 - график зависимости Фазы от времени при раэ ных значениях несущей частоты Г нФормирователь сигналов с заданнымзаконом изменения фазы содержит блок1 формирования кода фазы, Я преобраэователей 2-2 кода, опорный генератор 3, регистр 4 памяти, цифроаналоговый преобразователь ЩАП) 5,фильтр 6 нижних частот (ФНЧ), делитель 7 частоты, реверсивный счетчик 8,35коммутатор 9 преобразователь 10 опорной частоты, дополнительный делитель11 частоты,Блок. 1 Формирования кода фазы(фиг, 2 а) содержит блок 2 переключателей. Блок 1 формирования кода фазы(фиг, 2 б) содержит блок 12 переключателей и накопитель 13 кода фазы,Блок 1 формирования кода фазы (фиг. 2 в)содержит блок 12 переключателей, накопитель 13 кода фазы, сумматор 14, )накопитель 15 кода частоты, управляемый инвертор 16.Преобразователь 10 опорной частоты (фиг. За) содержит Р делителей 17- 17частоты, коммутатор 18, Преобразователь 10 опорной частоты (фиг.Зб) содержит делитель 19 с переменным коэффициентом деления (ДПКЦ). Преобразователь 10 опорной частоты (фиг.Зв) содержит делитель 20 частоты, Р умножителей 211- 21 частоты, коммутатор 22.Формирователь сигналов с заданным законом изменения фазы работает сле дующим образом.В каждом о-м такте опорного генератора 3 на выходеделителя 7 частоты с коэффициентом деления и возникает импульс, который поступает на тактовый вход блока 1 формирования кода фазы, на кодовом выходе которого формируется код фазы у, поступающий да-. лее на входы преобразователей 2 1- 2кода. На выходе и-го из М преобразователей кода формируются коды синусоидальных функций К= зп( Ч+ 2 Ъ/И), (1) которые поступают на соответствующие информационные, входы коммутатбра 9 (и = О, 1И). Частота каждой иэ этих синусоидальных функций определяется выражением Е Еюг 0 ч(2) где Я - емкость накопителя;частота сигнала опорного генератора 3;К - код частоты, поступающий сблока 12 переключателей блока 1 формирования кода фазы.Принцип действия формирователя сигнала с заданным законом изменения фазы основан на том, что синусоидальный ступенчатый сигнал получают последовательным считыванием по фазе на 2 Г/И выборок синусондальной функции, формируемых в преобразователях 2, - 2кода, Коды, соответствующие значениям этих выборок, подаются на М сигналь-. ных входов коммутатора 9, один из которых на определенное время подключается к его выходу. При изменении кода фазы значения выборок на выходах всех преобразователей 2, - 2кода изменяются, но в любом случае сдвиг фаз . между сигналами, коды которых Формируются на выходах преобразователей 2, - 2кода с двумя соседними номерами, остается равным 26/Х. При линейном законе изменения кода фазы (на выходе блока 1 Формирования кода фазы он пилообразный) частота сигнала, код которого формируется на выходе коммутатора 9, становится либо больше, либо меньше несущей частоты Г(фиг,5) и определяется выражением(3) Вых н - е гВ выражении (3) плюс относится к положительным приращениям фазы, а ми нус - к отрицателЬным.,Несущая частота 2 п = 1 /И, где Йопорная частота,формируемая на выходе преобразователя 10 опорной частоты. При суммировании периодических сигналов, входящих в Я-фазную систему и умноженных на соответствующие синусоидальные функции фазы т, также образующие Я-фазную систему, результат содержит члены, зависящие только отразностей или только от сумм полных фаз составляющих периодического сигнала и фазы у. Любой периодический сигнал беэ постоянной составляющей с частотой сд может быть записан в ви де ряда Фурье 0= Ч Е (а,яьп 1 Ъ + Ь,сояКюе). (4)1- 4В М-фазную систему сигналов, кроме (4) входят также сигналып(С) = Ч Е.ГаяпЕ(тп +) +2 Гп(5) Зо Фазе т соответствует И-фазная система тригонометрических функций (1). Выходной сигналЧМ35У - - Га оя(Кц - Ч) +2 к: к(6) При смене знака перед 2 Тп/М раз- фность КЖ - т в (6) заменяется сум"мой Кыт. + Ц,При постоянном значенииустройство, реализующее алгоритм (6), выполняет функцию фаэовращателя, прилинейно изменяющейся фазе - синтеза-тора частот, при более сложном законе изменения фазы - синтезатора сигналов,В формирователе сигналов с заданным законом изменения фазы (фиг. 1)в качестве И-фазной системы исходныхпериодических сигналов используютсядискретные двухуровневые сигналы(фиг. 4), период которых разбит на 55И равных интервалов;(тп+п)шойИ - операция суммы помодулю И.В системе сигналов (7) в любоймомент времени отличен от нуля (т.е.равен 1) лишь один из сигналов, чтодает возможность реализовать алгоритм(6), последовательно передавая навыход соответствующие коды И-фаэнойсистемы синусоидальных функций фазы(1) .Предлагаемый формирователь сигналов с заданным законом изменения фазыпозволяет достичь высокой точностивоспроизведения заданного закона из-.менений фазы при одновременном снижении потребляемой мощности и расширении диапазона частот формируемыхсигналов, Это достигается переносомсигнала, сформированного на низкойчастоте, на несущую частоту, что позволяет максимально использовать разрядную сетку блока 1 формирования кода фазы и преобразователей кода 2, -2 кода и снизить требования к быстродействию этих узлов, Перенос на несущую частоту осуществляется цифровыми методами, причем используетсялишь один канал формирования,С выхода преобразователя 10 опорной частоты на счетный вход реверсивного счетчика 8 по модулю И поступают импульсы с частотой й и, в И разбольшей; чем требуемая несущая частота Е.Выбор частоты Й , которая определяет рабочий поддиапазон частотосуществляется кодом, поступающим сдополнительного кодового выхода блока 1 формирования кода фазы на управляющий вход преобразователя 10 опорной частоты, Направление счета реверсивного счетчика 8 определяется сигналом на его установочном входе, формируемым одновременно с кодом фазыв блоке 1 формирования кода фазы ипоступающим с его выхода сигнала управления режимом работы реверсивногосчетчика. Двоичный код числа с выхода реверсивного счетчика 8 подаетсяна управляющий вход коммутатора 9,на выходе которого при этом присутствует код с И-(тп)шойИ 3-го информационного входа. Импульс с выхода опорного генератора 3, поступающий черездополнительный делитель 11 частотына тактовый вход регистра 4 памяти.осуществляет запись в него кода с выхода коммутатора 9, и на выходе цифроаналогового преобразователя 5 формируется напряжение пропорциональ -95ное записанному коду. ФНЧ 6 пропускает на выход полезную спектральную составляющую сформированного сигнала.Блок 1 формирования кода фазы при использовании Формирователя сигналов 10 с заданным законом изменения фазы в качестве Фазовращателя,может быть выполнен, например, в виде блока 12 переключателей (Фиг. 2 а) на два по-. ложения, с одного из которых на со-. ответствующий выход блока 1 поступает сигнал0", с другого - "1". Меняя положение переключателей 12, можно Формировать различные коды Фазы, а также код опорной частоты, 20Блок 1 Формирования кода фазы при использовании Формирования сигналов с заданным законом изменения фазы в качестве синтезатора частот может быть выполнсн на основе накопителя 13 кодл Фазы (Фиг. 2 б). С каждым тактовым импульсом к коду, записанному в накопителе 13 кода Фазы, прибавляется код, установленный на блоке 12 переключателей, в результате чего на кодовом выходе формируется линейно нарастающий код фазы, соответствующий требуемому отклонению частоты синтезируемого сигнала от частоть 1 выходного сигнала. Сигнал о знаке отклонения поступает с соответствующего переключателя блока 12 переключателей на выход сигнала управления режимом работы реверсивного счетчика блока 1 Формирования кода Фазы, ми 40 нуя накопитель 13 кода фазы, Код опорной частоты набирается с помощью соответствующих переключателей и поступает на дополнительный кодовЫй выход блока 1 Формирования кода фазы.45При использовании формирователя сигналов с заданным законом изменения Фазы в качестве синтезатора сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) в накопителе 15,кода частоты, входящем в состав блока 1 Формирования ко-да Фазы (Фиг, 2 в), Формируется линейно изменяющийся код частоты, Этот код суммируется с кодом начальной частоты, поступающим с блока 12 переключателей, в сумматоре 14. Целая часть 55 кода текущей частоты с выхода сумматора 14 поступает на дополнительный кодовый выход. В накопителе 13 кода фазы формируется код Фазы ЛЧМ сигнала, изменяющийся по параболическому закону. При этом сигнал со старшего разряда дробной части сумматора 14 поступает на управляющий вход управляемого инвертора 16, Этот же выход суьшатора 14 является выходом сигна" ла управления режимом работы реверсивного счетчика. Если при сигнале "0" в этом разряде обеспечивается инвертирование остальных разрядов кода фазы управляемым инвертором 16 и режим сложения реверсивного счетчика 8, а при сигнале "1" - прямое пронускание и режим вычитания соответственно, то тогда реализуется возрастающий закон линейной частотной модуляции, Для получения падающего закона необходимо обеспечить инвертирование целой части кода текущей частоты, а также при сигнале 0" в старшем разряде дробной части сумматора 14 обеспечить прямое прохождение остальных разрядов через управляемый инвертор 16 и режим вычитания реверсивного счетчика 8, а при сигнале "1" - инвертирование и режим сложения соответственно.Преобразователи 2- 2кода могут быть, например, выполнены на основе постоянного запоминающего устройства соответствующего обьема.Многоразрядный, коммутатор 9 может быть выполнен в виде параллельного соединения необходимого числа мультиплексоров (равного числу разрядов кода каждой синусоидальной Функции).Преобразователь 10 опорной частоты может быть, например, реализованв виде Р делителей 17, - 17 р частотыи коммутатора 18 (фиг, За) или в виде делителя 19 частоты с переменным коэффициентом деления (фиг, Зб). В этих случаях для получения равномерной сетки частот на выходе преобразователя 10 опорной частоты (это необходимо для перекрытия полосы частот без пропусков отдельных участков)надо специально подбирать коэффициенты деления, а также частоту опорногогенератора 3, чтобы она являлась наименьшим общим кратным для всех час -тот, входящих в сетку. Другой примерреализации блока 10 опорной частотыприведен на фиг. Зв (здесь равномерная сетка получается на выходе умножителей 20, - 20 р частоты, а нужная1385238 нця ко. а рразь,Ф кт 03 ИУ 1701 частота выбирается с помощью коммутатора 18),С выхода преобразователя 10 опорн нои частоты поступает одна из Р опорных частот с номером Р, где Рор Каждому значению Р соответствует поддиапазон, занимающий полосу от ЕнрР до Е, + Р. Для того, чтобы между поддиапазонами не было разрывов, сетка частот Е, должна формироваться с шагом, равным 2 Р. Тогда общая полоса синтезируемых частот будет в Р раз больше по сравнению с прототипом и будет перекрывать частоты от 15 Е, - Г до Е,р+ Г,(фиг, б), На фиг.5 показана зависимость фазы от времепц при использовании формирователя сигналов с заданныы законом изменения фазы в качестве синтезатора частот 20 в случае, когда частота синтезируемо-ъ: го сигнала выше несущей т;.стоты (,ли:иже несущей частоть (5,Формула цз о бр е те цця Формирователр сиГн;"лов с за;таняь и законом изменения фазы цо авт. сн,) 7 )ис. / 2 О /о т л и ч я х цй с тем что, с 1 елью расширения голося частот формируемых сигналов, выхо; опорного генератора соедгнец с та;- товым входом регистра 1 амятц через введенный дополнительный делитель частоты. а счетный в.од реверснного счетч ка соединен с вьтхо 1 оопорного гезлатоа елея вгопеьньи пвеобв., о-. наге;ь о 1 о;мт,и .-гс ро;.;,. уп 1: и