Формирователь сигналов с заданным законом изменения фазы

Формирователь сигналов с заданным законом изменения фазы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радио- - электронике. Цель изобретения - расширение полосы частот формируемых сигналов . Устр-во содержит блок 1 формирования кода фазы, N преобразователей кода (ПК) 2, опорный г-р 3, регистр 4 памяти, ЦАП 5 фильтр 6 нижних частот , делитель частоты (ДЧ) 7, ревер - сивный счетчик 8, коммутатор 9. Введены преобразователь 10 опорной частоты , ДЧ 11. Принцип действия устр-ва основан на том, что sin-ступенчатый сигнал получают последовательным считыванием по фазе на 27r/N выборок sin- функции, формируемых в ПК 2. Коды, соответствующие значениям этих выбо рок, подаются на N сигнальных входов коммутатора 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 фаз между сигналами , коды к-рых формируются на выходах ПК с двумя Ьоседними номерами, остается . При линейном законе измегнения кода фазы частота сигнала, код к-рого формируется на выходе коммутатора 9, становится либо больше, либо меньше несущей частоты. В устр-ве в качестве N-фазной системы исходных периодич. сигналов используются дискратные двухуровневые сигналы,период к-рых разбит на N равных интервалов. 6 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„SU„, 1385238 (50 4 Н 03 С 3/00

f, с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1327267 (21) 4149408/24-09 (22) 20.11.86 (46) 30.03.88. Вюл. Ф 12 (7 1) Всесоюзный заочный электротехнический институт связи (72) В.Н. Кочемасов, И.А. Раков и А.Н. Жаров (53) 621.376.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР к 1327267, 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 сигналов. Устр-во содержит блок 1 формирования кода фазы, N 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-ва основан на том, что sin-ступенчатый сигнал получают последовательным счи» тыванием по фазе íà 2T /N выборок sinфункции, формируемых в ПК 2. Коды, соответствующие значениям этих выборок, подаются íà N сигнальных входов коммутатора 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 выходах

ПК с двумя соседними номерами, остается 21 /N. При линейном законе изме-,. нения кода фазы частота сигнала, код с к-рого формируется на выходе коммутатора 9, становится либо больше, либо меньше несущей частоты. В устр-ве в качестве N-фазной системы исходных периодич. сигналов используются дис кретные двухуровневые сигналы,период к-рых разбит на N равных интервалов.

6 ил.

1385238 .

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для формирования сигналов с заданным законом изменения фазы, например, в ка- 5 либраторах фазы, синтезаторах частот, синтезаторах с полиноминальным законом изменения частоты.

Цель изобретения — расширение полосы частот формируемых сигналов. f0

На 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- 20 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- 25 ных значениях несущей частоты f щ, Формирователь си гналов с заданным законом изменения фазы содержит блок

1 формирования кода фазы, N преобра- 30 эователей 2,,-2 кода, опорный генератор 3, регистр 4 памяти, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, фильтр 6 нижних частот (ФНЧ), делитель 7 частоты, реверсивный счетчик 8,35 коммутатор 9„ преобразователь 10 опорной частоты, дополнительный делитель

11 частоты.

Блок 1 формирования кода фазы (фиг. 2а) содержит блок !2 переключа- 40 телей. Блок 1 формирования кода фазы (фиг. 2б) содержит блок 12 переключателей и накопитель 13 кода фазы.

Блок 1 формирования кода фазы (фиг. 2в) содержит блок 12 переключателей, íà- 45 копитель f3 кода фазы, сумматор 14, накопитель 15 кода частоты, управляемый инвертор 16.

Преобразователь 10 опорной частоты (фиг. За) содержит Р делителей 17 17 частоты, 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, P умножителей 21„- 21 частоты, коммутатор 22.

Формирователь сигналов с заданным законом изменения фазы работает сле« дующим образом.

В каждом q-м такте опорного генератора 3 на выходе делителя 7 частоты с коэффициентом деления q 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 - 2 „ кода. На выходе n-ro из N преобразователей кода формируются коды синусоидальных функций

Z„= sin(y+ 2Кп/N), (1) которые поступают на соответствующие информационные, входы коммутатора 9 (и = О, 1,...,N-1). Частота каждой иэ этих синусоидальных функций определяется выражением

КЕ for

= Q ч (2) где Я вЂ” емкость накопителя; частота сигнала опорного генератора 3;

К вЂ” код частоты, поступающий с блока 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

2Г/N выборок синусондальной функции, формируемых в преобразователях 2, — 2 „ кода. 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, — 2 „ кода изменяются, но в любом случае сдвиг фаз между сигналами, коды которых формируются на выходах преобразователей

2, — 2 „ кода с двумя соседними номерами, остается равным 2 /N. 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

1385238 (3) Вых яВ выражении (3) плюс относится к положительным приращениям фазы, а ми- 5 нус — к отрицателЬным.,Несущая частота Ея = fey /И, где fan опорная частота,формируемая на выходе преобразователя 10 опорной частоты. При суммировании периодических сигналов, входящих в N-фазную систему и умноженных на соответствующие синусоидальные функции фазы, также образующие N-фазную систему, результат . содержит члены, зависящие только от ! разностей или только от сумм полных фаз составляющих периодического сигнала и фазы у. Любой периодический сигнал беэ постоянной составляющей с частотой м)может быть записан в виде ряда Фурье

U (t) V - (a sin + bêcosKMt). (4) к-

В М-фазную систему сигналов, кроме (4) входят также сигналы тюк(С) = Ч .Е.(а„з пК(ы + "" ) +

2Гп

k.f t

+ b>cosK(lot + )3.

2Т(п

Фазе соответствует N-фазная система тригонометрических функций (1).

Выходной сигнал

ЧМ

y(t) — (а„соз(Кы — Ч) +

2 к= к

+ basin(Kut — Ч)3; (6) При смене знака перед 2Т п/М разность K(dt — g в (6) заменяется сум" мой KQt + ((.

При постоянном значении устройство, реализующее алгоритм (6), выполняет функцию фаэовращателя, при линейно изменяющейся фазе — синтезатора частот, при более сложном законе. изменения фазы — синтезатора сигналов.

В формирователе сигналов с задан- 50 ным законом изменения фазы (фиг. 1) в качестве N-фазной системы исходных периодических сигналов используются дискретные двухуровневые сигналы (фиг. 4), период которых разбит на 55

N равных интервалов:

1 при (m+n)mod N = 0; 0 при других m где m=O 1,2,... — порядковый номер интервала; (m+n)modN — операция суммы по модулю N.

В системе сигналов (7) в любой момент времени отличен от нуля (т.е. равен 1) лишь один из сигналов, что дает возможность реализовать алгоритм (6), последовательно передавая на выход соответствующие коды N-фаэной системы синусоидальных функций фазы (1) .

Предлагаемый формирователь сигналов с заданным законом изменения фазы позволяет достичь высокой точности воспроизведения заданного закона иэ= менения фазы при одновременном снижении потребляемой мощности и расширении диапазона частот формируемых сигналов. Это достигается переносом сигнала, сформированного на низкой частоте, 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 используется лишь один канал формирования.

С выхода преобразователя 10 опорной частоты на счетный вход реверсивного счетчика 8 по модулю N поступают импульсы с частотой f „, в И раз большей; чем требуемая несущая частота f„.

Выбор частоты f Ä, которая определяет рабочий поддиапазон частот осуществляется кодом, поступающим с дополнительного 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 фазы в блоке 1 формирования кода фазы и поступающим с его выхода сигнала управления режимом работы реверсивного счетчика. Двоичный код числа с выхода реверсивного счетчика 8 подается на управляющий вход коммутатора 9, на выходе которого при этом присутствует код с tN-(m)modN) — го информаци онного входа. Импульс с выхода опорного генератора 3, поступающий через дополнительный делитель 11 частоты на тактовый вход регистра 4 памяти.

1385238 осуществляет запись в него кода с выхода коммутатора 9, и на выходе цифроаналогового преобразователя 5 формируется напряжение пропорциональ—

5 ное 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. 2а) на два по-. ложения, с одного из которых на со-. ответствующий выход блока 1 поступает сигнал 0", с другого — "1". Меняя положение переключателей l2> можно формировать различные коды фазы, а также код опорной частоты. О

А

Блок 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. 2б). 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 нарастаюций код фазы, соответствуto щий требуемому отклонеяию частоты синтезируемого сигнала от частоть1 Bbl ходного 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, ми40 нуя накопитель 13 кода фазы. Код опорной частоты набирается с помощью соответствующих переключателей и поступает на дополнительный кодовЫй выход блока 1 формирования кода фазы.

При 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. 2в), 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 суьыатора 14 является выходом сигнала 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 такж 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 соответствен ro

Преобразователи 2„- 2 кода 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, реализован в виде Р делителей 17, — 17р частоты и 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 опорного генератора 3, чтобы она являлась наименьшим общим кратным для всех час— тот, входящих в сетку. Другой пример реализации блока 10 опорной частоты приведен на фиг. Зв (здесь равномерная сетка получается на выходе умножителей 20, — 20 р частоты,„ а нужная!

385238

HID- I;O tа It-,TЗ.съ з

У % М "с

«-.@ ъ

ТОМTQblu 1х01

8 частота выбирается с помощью коммутатора 18).

С выхода преобразователя 10 опорнои частоты поступает одна из P опорных частот с номером Р, где P

Каждому значению P соответствует поддиапазон, занимающий полосу от f

HP — F до f„, + F. Для того, чтобы между поддиапазонами не было разрывов, !0 сетка частот f,q должна формироваться с шагом, равным 2F. Тогда общая полоса синтезируемых частот будет в

P раз больше по сравнению с прототипом и будет перекрывать частоты от н1 F po f,H„ð+ F: (фиг ° 6). На Фиг 5 показана зависимость фазы От времепп при использовании формирователя сигналов с заданньг;» законом изменения фазы в качестве синтезатора частот 2 0 в случае, когда частота синтезируемо а ц 3 1

- -"а ъ

t щ >

<82 го сигнала выше несущей I;.стоть! и -1!1жю несущей часто! ь1 (6 !

Ф о р м у л а и 3 О б р е т ю н и я формирователь сигн.-,лов с зала. .5ь:;

3 I

5 7 ) Р !1, У2О/ O т Л и с! а Ю Щ 11 и тЕМ. Ч j O С т!ЕЛЬЮ Ра СШ11ОЮ Htjp, Л,-! Ь;, часTQT формир: емых сиГналов, В1-!. 0.1 опорного генератора соед-шен с та1;товым входом регистра !1ам5! t jj чере".

BH еде нный дополни тель ны!1 цюлI ITpëü

Чс1СТОТЫ с! СЧЕТНЫЙ ВХОД РЕВЮРС1!В11ОГО счютч-,1ка соединен с ньtxo, jo I опорного

Ге!!злато IA !ЮВ Ю T.T. ЮЛЮ 51 !!Ь и !!!>ЮО бп., >;-1-ВЗ, :- 11, О!IO;>}! 111 -tO С > (1 Г ..i . У!Г1, c

Nay 8E

Чпра8ваощий Ex

ВхО

1385238

9пра5ляющий Ex

У4й7РРЯющий йа1

1385238

Составитель Г. Захарченко

Редактор Е. Копча Техред М.Ходанич

Корректор О. Кравцова

Заказ 14 1 9/51 Тираж 928

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное!

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4