Устройство формирования сигнала сдвинутой частоты

ОЮ 3 СОВЕТСКИХАЛИСТИЧЕСНИУБЛИК 19) 111) 4 51) 4 Н 03 К 7/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ство СС О, 1970 во СССР О, 1975 ние рой ния на со сд Я СИГНАГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ФОРИИРОЛА СДВИНУТОЙ ЧАСТОТЫ 57) Изобретение относится к импульсой технике и может быть использовао в устройствах преобразования часоты при сохранении уровня исходного игнала. Цель изобретения - расширефункциональных возможностей устства - достигается путем сохранезависимости уровня выходного сигла от уровня входного. Устройство держит ключи 1 и 5, регистры 2 и 6 вига, переключатели 3 и 7, сумма1 тор-фильтр 4, формирователи 8, 9 и 10 импульсов, Аормирователь 11 кода, умножитель 12 частоты, элементы 13 и 14 совпадений, элементы 15 и 16 запрета, ариАметический узел 17, Функциональные воэможности устройства 394426расширены благодаря тому, что сдвиг частоты можно осуществлять без искажения закона его амплитудной модуляции, Это позволяет компенсировать доплеровский сдвиг частоты движущегося источника полезного сигнала. 3 ил.Изобретение относится к импульс- ной технике и может быть использовано в устройствах преобразования частоты при сохранении уровня исходно го сигнала.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем сохранения зависимости уровня выходного сигнала от уровня вход ного,На фиг. 1 приведены Функциональная схема устройства формирования сигнала сдвинутой частоты; на Фиг.2 -временные диаграммы работы устройст-,15 ва, на фиг. 3 - примеры выполнения отдельных узлов устройства.Устройство Аормирования сигнала сдвинутой частоты содержит ключ 1, регистр 2 сдвига, переключатель 3, сумматор-фильтр 4, ключ 5, регистр 6 сдвига, переключатель 7, формирователи 8-10.импульсов, формирователь 11 кода, умножитель 12 частоты, элементы 13 и 14 совтадений, элементы 15 и 16 запрета, арифметический узел 17, при этом первая входная шина соединена с входом формирователя 10 импульсов и входами ключей 5 и 1, управляющие входы которых соединены 3 О с выходами формирователя 9 импульсов и соответственно с первыми входами элементов 13 и 14 совпадений, вторые входы которых соединены с выходом формирователя 8 импульсов, а выходы - 35 с первыми входами элементов 15 и 16 запрета соответственно, вторые входы которых соединены с выходом умножителя 12 частоты, а выходы -с управляющими входами регистров 6 и 2 сдвига 40 соответственно, входы которых соединены с выходами ключей 5 и 1, а раэ рядные выходы - с входами переключателей 7 и 3 соответственно, управляющие входы которых соединены с первымвыходом арифметического узла 17, авыходы - с входами сумматора-фильтра4, выход которого соединен с выходной шиной устройства, вторая входнаяшина которого соединена с первым входом формирователя 11 кода, выход которого соединен с входом ариАметического узла 17 и первыми входамиформирователей 8 и 9 импульсов, вторые входы которых соединены с вторым входом формирователя 11 кода, выходомформирователя 10 импульсов и первымвходом умножителя 12 частоты, второйвход которого соединен с вторым выходом арифметического узла 17 и третьим входом Формирователя 8 импульсов,четверый вход которого соединен с выходом умножителя 12 частоты.Формирователь 11 кода может быть выполнен из линии 18 задержки, счетчика 19 импульсов и параллельного регистра 20, при этом первый вход Формирователя 11 соединен с входом перезаписи регистра 20 и через линию 18 задержки с К-входом счетчика 19, счетный вход которого соединен с вторым входом Формирователя 11, а разрядные выходы " с информационными входами регистра 20, выходы которого соединены с выходными шинами формирователя 11.Формирователь 9 импульсов может быть выполнен из двух одинаковых узлов 21 и 22, каждый из которых, в свою очередь, выполнен из счетчиков 23 и элементов 24 сравнения кодов, при этом первый вход формирователя 9 соединен с В-входами обоих счетчиков 23, разрядные выходы которых соединены с первыми входами элементов 24 соответственно, вторые входы которых соединены с общей шиной, а выходы -с входами записи кодов противоположных счетчиков 23, счетные входы вычитания которых соединены с вторым входом формирователя 9, а выходы старших разрядов - с его выходами.Формирователь 8 импульсов можетбыть выполнен из узла 25 деления кодов, счетчика 26 импульсов и КЯ-триггера 27, при этом первый вход формирователя соединен с входом делителяузла 25, выходы которого соедичены сЭ-входами счетчика 26, выход переполнения которого соединен с К-входом триггера 27, выход которого соединен с выходами формирователя 8, аЯ-вход - с входом перезаписи кодовсчетчика 26 и вторым входом формирователя 8, третий вход которого соединен с входом делимого узла 25, а четвертый вход - со счетным входом вычи:тания счетчика 26,Арифметический узел 17 может бытьвыполнен из узла 28 деления кодов,узла 29 умножения кодов, узла 30 вычитания кодов и узла 31 умножения кодов, при этом вход узла 17 соединенс входами узлов 28 - 30, на вторыхвходах узлов 28 и 30 установлены коды чисел Ки единицы, выходы этихузлов соединены с вторыми входамиузлов 29 и 31, выход узла 31 соединенс первым выходом ариАметического узла 17, а его первый вход - с выходомузла 29 и вторым выходом арифметического узла 17. Регистра 2 и 6 сдвига могут быть выполнены на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) и представляют собой аналоговые ПЗС регистра 32, выходы ячеек которых через преобразователи заряд - напряжение подключены к разрядным выходам, входы через пре.образователи напряжение - заряд соединены с входами регистров 2 и 6, а их управляющие входы через формирователь 33 сигналов управления соединены с управляющими шинами ПЗС регистров 32.Формирователь 33 сигналов управления может быть выполнен на основе соединенных последовательно одновибраторов 34 - 36, вход первого иэ которых соединен с входом формирователя, выходы которого подключены к выходам одновибраторов 36 и 34 и выходу инвертора 37, вход которого соединен с одновибратором 34. Одновибрато 10 ры могут быть выполнены на основе микросхемы 155 АГЗ и усилителя,Формирователь 10 может быть выполнен на основе соединенных последовательно ограничителя и диАференцирующей цепочки, Умножитель 12 частоты может быть выполнен в ниде кольцевого генератора с фазовой автоподстройкой частоты, Сумматор-Аильтр 4 может быть выполнен на основе соединенных последовательно аналоговогосумматора на рперационном усилителеи фильтра нажних частот. Узел 25 де ления кодов может быть выполнен наоснове постоянного запоминающего устройства, в котором по каждому адресу записаны коды отношений К/Х.Устройство формирования сигнала 20 сдвинутой частоты работает следующим образом.Исходные сигналы в общем случаемогут быть не обязательно гармонической Аормы, Пусть для определен ности исходные сигналы - С (формируемый) и ВС (вспомогательный) имеютформу, например, видеоимпульсов(фиг. 2 а,б), следующих с частотамиГ и Р соответственно, которые кратны 30 друг другу, т.е. Г/Р=М. Под их действием на выходах формирователя 9формируются два стробимпульса - СИ 1и .СИ 2, а на выходах элементов 15 и 16запрета - два прерывистых сигналаПС 1 и ПС 2 и управляющий сигнал УС,на выходе арифметического узла 17стробимпульсы СИ 1 и СИ 2 имеют частоту следования Р/2, длительность Г1/Г + 1/Е и смещены друг относительно друга на время 1/Г. Прерывистые сигналы ПС 1 и ПС 2 имеют вид высокочастотных импульсов (частота Й= КЕ, где К - целое число), следующих с перерывами, Число перерывов, 45 Равно, напРимеР, И + 1 (И = с/Р),следуют они с частотой Г на интервале существования соответствующегостробимпульса, взаимное положение ихи С выбрано исходя из минимальных 50искажений последнего в регистрах 2и 6, а длительность с, каждого пропуска (перерыва) обратно пропорциональна О, т.е.= 1/ИГ. Диаграммысигналов (фиг, 2) соответствуют И == К = 1 О. Управляющий сигнал формируют в узле 17 в виде кода и.Из сигнала С под действием СИ 1 спомощью ключа 5 формируется прерывистый сигнал (ПСЗ, фиг, 2), которыйПосколькУ АРС является линейным 35 устройством, Форма его выходного сигнала соответствует форме входного. Задержка выходного сигнала, например и-разрядного АРС при частоте тактового сигнала Г определяется как 40 иИ, . С учетом прерываний тактового сигнала задержка увеличивается на время, равное сумме интервалов прерываний эа время, равное п/Г, от начала ПСЗ, т.е. в общем случаес 3 О и/Я + Т Тк 1гдеЬ=М.Отличительной особенностью уст- ройства является то, что число .и разрядов АРС выбирают равным и = = К(М - 1). Подставляя и и Ь с учетом того, что , = с, = 1/Мй и Е, = КГ, получают 50 ь: -- - . + -- = -(М+1-1/М)К(М, М1К 1 М(М 2-1)т е 1М задерживается в аналоговом регистре сдвига (АРС) 6, Задержка выполняется под действием ПС 1. Работа АРС аналогична работе цифрового регистра сдвига.с той лишь, разницей, что в его разряды записываются, сдвигаются и считываются на выход не логические "О" и " 1" входного цифрового сигнала, а мгновенные значения (выборки) вход О ного аналогового сигнала, соответствующие моментам действия импульсов тактового сигнала - ПС 1. Таким образом в АРС записываются и продвигаются на его выход выборки ПСЗ. На интервалах цропусков в ПС 1 выборки ПСЗ теряются (нет тактовых импульсов), вследствие чего последняя выборка, предшествующая каждому пропуску, и выборка, первая после пропуска, за писываются в соседние разряды АРС. Иными словами, заполнение ПСЗ на интервале каждого периода (1/Г) пред, ставляется (записывается) в АРС уменьшенным числом выборок, что рав насильно уменьшению периода на 1, . Вследствие этого частота 1 заполнения выходного (задержанного) ПСЗ оказывается больше частоты Е входного ПСЗ, т.е. 30Е = 1/(1/й - й) = 1/(1/й - 1/М)= При больших М= МИ = 1/Р 1 Выбор числа и разрядов АРС выполняется под действием управляющего сигнала (УС) с помощью, например, аналогового кодоуправляющего коммутатора 7, подключающего на выход канала и-й выход АРС.Другой отличительной особенностью устройства является.то, что длительность исходного ПСЗ выбирают равной (М + 1) периодам исходного сигнала. Длительность задержанного радиоимпульса с учетом сжатия всех (М + 1) периодов исходного ПСЗМ+1 ММ 2-1(М+1) псщ щ и близка к периоду вспомогательного1 сигнала, т.е, Гпс= 1/Р,Таким образом, выходной сигнал переключателя 7 - это радиоимпульс (ПСЗ зад. Фиг. 2), имеет частоту заполнения Е , частоту следования Р/2, длительность 1/Р и задержан также на время 1/Р.Аналогично Формируется второй задержанный радиоимпульс на выходе переключателя 3 (ПС 4 , , фиг, 2) с той лишь разницей, что он действует на интервале времени, где ПСЗ, отсутствует.Суммирование таких чередующихся радиоимпульсов дает непрерывный сигнал (Со) р фиг. 2)р аналогичный исходному сигналу С, но имеющий частоту Г = Мй/М. Его форма повторяет Форму. сигнала С, если последний имеет участок нулевыХ" значений (интервал между видеоимпульсами сигнала С, Фиг, 2), а прерывание осуществляют ,именно на этом участке, При непрерывном, например, гармоническом сигнале С сформированный сигнал имеет вид повторяющихся отрезков синусоиды, например, у = эих, где хб Ю 2, 2 н, если длительность е, равна , = 1/4 Г, а сами прерывания расположены в начале каждого периода сигнала С. Для практически полного исключения возможных нелинейных искажений квази- гармонического суммарного сигнала его подвергают фильтрации, т.е. выделяют основную гармонику. В общем случае (при негармонической форме сигнала С) полосу прозрачности используемого фильтра выбирают исходя из полосы сигнала С.Сигналы управления формируются следующим образом. Сигнал частоты Г преобразуется в Аормирователе 10 в короткие импульсы, которые запускают5 формирователь 8, используются в качестве тактовых в формирователе 11 и частота которых умножается в умно- жителе 12 в К раз. Вспомогательный сигнал частоты Р запускает Аормирователь 11, в котором Фактически выполняется измерение периода 1/Р под действием коротких импульсов частоты Г. Выходной код М Формирователя 11 поступает на вход арифметического узла 17 и управляет работой формирователей 8 и 9. В Аормирователе 8 под действием кодов К,М и выходного сигнала умножителя 12 длительность входного короткого импульса расширяется до значения 1/КГ, где К - коэффициент умножения частоты, Формируемый при этом выходной видеоимпульсный сигнал (ВИС 1) Аормирователя 8 поступает на элементы 13 и 14 совпадений. В фор мирователе 9 Аормируются два строб- импульса СИ 1 и СИ 2, длительность которых устанавливается кодом с выхода формирователя 11 в соответствии с СИ 1 (фиг. 2), Сформированные сигналы СИ 1 и СИ 2 поступают на выход блока управления и на элементы 13 и 14.На выходах последних формируются пачки ВИС 1, которые, поступая на запрещающий вход элементов,15 и 16, запрещают прохождение через этиэлементы сигнала умноженной частоты с выхода умножителя 12 (формируются сигналы ПС 1 и ПС 2, фиг. 2). В формирователе 11 (фигЗа) импульсы Г 4 р подсчитываются в счетчике 19 на интервале, равном периоду вспомогательного сигнала 1/Р. Код с выхода счетчика 19 переписывается в регистр 20 .под действием короткого импульса (КИ) 45 частоты Р. Счетчик 19 обнуляется задержанным КИ. Время задержки выбрано так, что код И с выхода счетчика 19 успевает переписаться в регистр 20.В формирователе 9 счетчик 23 рабо 50 тает в режиме вычитания. Под действием сигнала Г код М, предварительно записанный в счетчик 23, уменьшается до "0", В элементе 24 выходной код счетчика 23 сравнивается с кодом "0", постоянно присутствующим на втором его входе. При уменьшении кода с выхода счетчика 23 в момент равенства его нулю (момент совпадает с приходом И-го импульса Г) навыходе элемента 24 возникает импульскоторым счетчик второго узла 22 предустанавливается в состояние, соответствующее коду И, С приходом(И+1)-го импульса на вход счетчика23 данного узла 21 на его выходе Формируется срез сигнала СИ 1. Узел 22работает аналогично, причем сигналомс выхода его элемента 24 осуществляется начальная предустановка счетчика 23 в другом узле (при этом формируется Фронт СИ 1). В Аормирователе8 поД действием Г устанавливаетсяв "1" КБ-триггер 27 (Аормиретсяфронт ВИС 1), а в счетчик 26 записывается код К/М с выхода узла 25 деления кодов, Под действием тактовогосигнала, поступающего на счетныйвход вычитания счетчика 26, выходнойкод счетчика 26 уменьшается, в моментдостижения 0" состояния на выходесчетчика 26 возникает импульс, которым КБ-триггер возвращается в исходное состояние (формируется срез ВИС 1).Выходной сигнал формирователя 8 имеК 1 1ет длительность= -- = - и часИКГ Мтоту следования Й, В арифметическомузле 17 (Фиг. Зг) с помощью узла 28вычисляется целочисленный коэффициент К= Кр,/М, где К, - максимальновозможный коэАфициент умножения умножителя 12На выходе узла 29 формируется число К = К, И. Кроме того, спомощью узла 30 вычитания формируется число (И - 1), которое перемножается в узле 31 с числом К. в результате чего на первом выходе узла 17 формируется код и = К(М - 1) управляющего сигнала для переключателей3 и 7.Таким образом, в устройстве"Формирования сигнала сдвинутой частоты форма исходного и сформированногосигналов практически идентична. Этостало возможным благодаря введениюаналоговых регистров сдвига, переключателей, сумматора-Фильтра и элементов управления их работой.функциональные возможности устройства расширены благодаря тому, чтосдвиг частоты можно осуществлятьбез искажения закона его амплитудной модуляции, что позволяет компенсировать доплеровский сдвиг частоты движущегося источника полезного сигнала,Устройство формирования сигнала сдвинутой частоты, содержащее первый формирователь импульсов, вход которого соединен с первой входной шиной, формирователь кода, вход которого соединен с второй входной шиной, а выход - с первыми входами второго и третьего формирователей импульсов, умножитель частоты и первый элемент запрета, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем сохранения зависимости уровня выходного сигнала от уровня входного, в него дополнительно введены арифметический узел, второй элемент запрета, два элемента совпадений, два ключа, два регистра сдвига, два переключателя и сумматор-фильтр, выход которого соединен с выходной шиной устройства, а входы - с выходами переключателей, управляющие входы которых соединены с первым выходом арифметического узла, а информационные входы - с выходамн первого и второго регйстров сдвига соответственно, управляющие входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго элементов запрета, а информационныевходы - с выходами первого и второгоключей, входы которых соединены свходом первого формирователя импульсов, а управляющие входы - с выходами третьего формирователя импульсови первыми входами первого и второгоэлементов совпадений соответственно,вторые входы которых соединены свыходом второго Формирователя импульсов, а выходы - с первыми входами 15первого и второго элементов запретасоответственно, вторые входы которыхсоединены с выходом умножителя частоты, первый вход которого соединенс выходом первого формирователя импульсов, вторыми входами второго итретьего формирователей импульсов ивторым входом формирователя кодов,выход которого соединен с входомарифметического узла, второй выходкоторого соединен с вторым входомумножителя частоты и третьим входомвторого Формирователя импульсов, четвертый вход которого соединен с выходом умножителя частоты.. Рорииройте д Юориоробащель 8 Составитель Е,БорзовО.Головач Техред М.Ходанич Корректор М.Пожо Редак сное ройзводственно-по графическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектна 238/56 Тираж ВНИИПИ Государ по делам изо 113035, Москва, Ж928твенрете Под го комитета СС ий и открытий ушская наб., д