Цифровой вычислительный синтезатор двухчастотных частотно-модулированных сигналов Российский патент 2024 года по МПК H03L7/18 

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза сложных частотно-модулированных сигналов и может быть использовано в адаптивных системах связи и телекоммуникациях.

Известны цифровые вычислительные синтезаторы [1], предназначенные для решения задач радиолокации и связи.

Известен цифровой синтезатор частотно- и фазомодулированых сигналов, содержащий эталонный генератор, блок задержки, первый регистр памяти, первый цифровой накопитель, второй регистр памяти, второй цифровой накопитель, сумматор, преобразователь кодов, ЦАП, ФНЧ, третий регистр памяти, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, четвертый регистр памяти, ждущий мультивибратор [2].

Известен также цифровой синтезатор частотно-модулированных сигналов, содержащий эталонный генератор, блок задержки, блок постоянного запоминания, регистр памяти, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, цифровой накопитель, преобразователь кодов, ЦАП, ФНЧ, третий регистр памяти, четвертый регистр памяти, ждущий мультивибратор, реверсивный счетчик и схему сравнения [3].

Известен также цифровой синтезатор частот, содержащий эталонный генератор, блок задержки, два блока постоянного запоминания, два цифровых накопителя, счетчик с предварительной установкой, два регистра памяти, ЦАП, ФНЧ [4].

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является цифровой вычислительный синтезатор двухчастотных сигналов, содержащий эталонный генератор и блок задержки, первый и второй регистры памяти, четыре цифровых накопителя, мультиплексор, преобразователь кодов, ЦАП [5].

Однако, известные цифровые синтезаторы формирует сложные частотно-модулированные сигналы с заданными свойствами и не позволяют формировать одновременно два частотно-модулированных сигнала, необходимые в современных телекоммуникациях и адаптивных системах связи.

Предлагаемый цифровой вычислительный синтезатор формирует два сложных частотно-модулированных сигнала, которые можно использовать в адаптивных системах связи и телекоммуникациях для передачи информационного сигнала.

Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей ЦВС с возможностью одновременного формирования двух сложных частотно-модулированных сигналов - достигается за счет того, что в цифровой вычислительный синтезатор двухчастотных частотно-модулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные эталонный генератор и блок формирования и задержки; последовательно соединенные первый регистр памяти, первый цифровой накопитель, мультиплексор, третий цифровой накопитель; последовательно соединенные преобразователь кодов и цифроаналоговый преобразователь; последовательно соединенные второй регистр памяти, второй цифровой накопитель; входы первого и второго регистров памяти являются цифровыми входами цифрового вычислительного синтезатора, причем новым является то, что введены последовательно соединенные третий регистр памяти и делитель с переменным коэффициентом деления; делитель на два; первый и второй полосовые фильтры; причем выход первого цифрового накопителя подключен к первому входу мультиплексора, а выход второго цифрового накопителя подключен к второму входу мультиплексора; выход мультиплексора подключен ко входу третьего цифрового накопителя; выход третьего цифрового накопителя подключен к входу преобразователя кодов, при этом старший разряд третьего цифрового накопителя является знаковым и подключен к входу управления инверсией преобразователя кодов; выходы блока формирования и задержки подключены к тактовым входам делителя на два, третьего цифрового накопителя, делителя с переменным коэффициентом деления и цифроаналогового преобразователя; выход делителя с переменным коэффициентом деления подключен к тактовым водам первого и второго цифровых накопителей; выход делителя на два подключен к управляющему входу мультиплексора; выход цифроаналогового преобразователя подключен к входам первого и второго полосовых фильтров; аналоговыми выходами цифрового вычислительного синтезатора являются выходы первого и второго полосовых фильтров, а его третьим цифровым входом является вход третьего регистра памяти.

Цифровой вычислительный синтезатор двухчастотных частотно-модулированных сигналов (согласно фиг.1) содержит первый регистр памяти 1, первый цифровой накопитель 2, второй регистр памяти 3, второй цифровой накопитель 4, мультиплексор 5, третий цифровой накопитель 6, преобразователь кодов 7, цифроаналоговый преобразователь 8, первый и второй полосовые фильтры 9 и 15, третий регистр памяти 10, делитель с переменным коэффициентом деления 11, эталонный генератор 12, блок формирования и задержки 13, делитель на два 14. Цифровыми водами цифрового вычислительного синтезатора являются входы первого, второго и третьего регистров памяти, а его аналоговыми выходами - выходы первого и второго полосовых фильтров.

Цифровой вычислительный синтезатор содержит (фиг.1) последовательно соединенные эталонный генератор 12 и блок формирования и задержки 13; последовательно соединенные первый регистр памяти 1, первый цифровой накопитель 2, последовательно соединенные второй регистр памяти 3, второй цифровой накопитель 4, выход первого цифрового накопителя подключен к первому входу мультиплексора 5, а выход второго цифрового накопителя подключен ко второму входу мультиплексора 5, выход последнего подключен к входу третьего цифрового накопителя 6, последовательно соединенные третий цифровой накопитель 6, преобразователь кодов 7, ЦАП 8, первый и второй полосовые фильтры 9 и 15; третий регистр памяти 10, выход которого подсоединен к входу делителя с переменным коэффициентом деления 11, выход последнего подключен к тактовым входам первого и второго цифровых накопителей 2 и 4; выходы блока формирования и задержки 13 подключены к тактовым входам делителя на два 14, третьего цифрового накопителя 6 и ЦАП 8; выход делителя на два 14 подключен к управляющему входу мультиплексора;; цифровыми водами цифрового вычислительного синтезатора являются входы первого, второго и третьего регистров памяти, а его аналоговыми выходами - выходы первого и второго полосовых фильтров.

Цифровой вычислительный синтезатор работает следующим образом.

Эталонный генератор 12 формирует синусоидальный сигнал опорной частоты, из которого в блоке формирования и задержки 13 формируются последовательности тактовых импульсов формы «меандр», служащие для синхронизации работы основных узлов цифрового синтезатора: третьего цифрового накопителя, ЦАП и делителя на два.

Пусть в момент t₀ на вход регистра памяти 1 поступает код начальной частоты A_i на вход второго регистра памяти - код B_j, а на вход третьего регистра памяти - код D_k.

В момент времени t₁ код A_i из регистра памяти 1 записывается в первый цифровой накопитель 2, код B_j из второго регистра памяти 3 записывается во второй цифровой накопитель 4, а код D_k - в делитель с переменным коэффициентом деления 11.

В первом цифровом накопителе 4 выходной код изменяется по формуле

S1= A_i +T (1)

Во втором цифровом накопителе 4 результат суммирования будет описываться формулой

S2 = B_j + T (2)

Далее, с каждым последующим тактовым импульсом, начиная с момента t_3, результаты накопления поступают на входы мультиплексора 5.

Через один такт поочередно эти коды, определяющие частоту формируемого сигнала, поступают на вход третьего цифрового накопителя 6, где результат суммирования изменяется по формуле:

S3 = (A_i × T) × T + (B_j × T) × T, (3)

Затем код суммы S3 через преобразователь кодов 7 подается на ЦАП 8, где формируется «ступенчатый» двухчастотный частотно-модулированный сигнал, описываемый формулой:

u_c(t) = U₀ sin (2π f₁ + f `t<sup>2</sup> ) + U<sub>0</sub> sin (2π f<sub>2</sub> + f `t² ), (4)

где U₀ - амплитуда сигнала,

Δt = T - тактовый интервал,

f₁ и f₂ - начальные частоты двухчастотного ЧМ-сигнала,

f `- скорость изменения частоты выходного сигнала.

Далее, на полосовых фильтрах 9 и 15 выделяются два ЧМ-сигнала с разными частотами.

Таким образом, данный ЦВС формирует два ЛЧМ-сигнала с разными начальными частотами, но с одинаковой скоростью изменения частоты.

Литература

1. Рябов И.В. Прямой цифровой синтез сложных широкополосных сигналов в задачах радиолокации, навигации и связи. (Научное издание - монография). Йошкар-Ола, ПГТУ, 2016. - 152 с.

2. Патент РФ № 2358384. МПК H03L 7/18. Цифровой синтезатор частотно-и фазомодулированных сигналов / Рябов И.В., Юрьев П.М. Заявл. 31.05.2007. Опубл. 18.06.2009. Бюл. № 16. - 6 с.

3. Патент РФ № 2204197. МПК H03L 7/18. Цифровой синтезатор частотно-модулированных сигналов / Рябов И.В., Рябов В.И. Заявл. 06.04.2001. Опубл. 10.05.2003. Бюл. № 13. - 6 с.

4. Патент РФ № 2149503. МПК H03L 7/18. Цифровой синтезатор частот. Рябов И.В., Рябов В.И., Голуб Д.В.. Заявл..13.04.1999. Опубл. 20.05.2000. Бюл. № 14. - 7 с.

5. Патент РФ № 2710280. МПК H03L 7/18. Цифровой синтезатор двухчастотных сигналов / Рябов И.В., Бочкарев Д.Н., Стрельников И.В., Дегтярев Н.В., Клюжев Е.С. Заявл. 18.04.2019. Опубл. 25.12.2019. Бюл. № 36. - 7 с. (прототип).

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике. Технический результат - расширение функциональных возможностей цифрового вычислительного синтезатора за счет возможности одновременного формирования двух сложных частотно-модулированных сигналов. Такой результат обеспечивается за счет того, что цифровой вычислительный синтезатор содержит эталонный генератор, блок формирования и задержки, первый регистр памяти, первый цифровой накопитель, второй регистр памяти, второй цифровой накопитель, мультиплексор, третий цифровой накопитель, преобразователь кодов, цифроаналоговый преобразователь, первый полосовой фильтр, второй полосовой фильтр, третий регистр памяти, делитель с переменным коэффициентом деления, делитель на два, при этом цифровыми входами цифрового вычислительного синтезатора являются входы первого, второго и третьего регистров памяти, а его аналоговыми выходами - выходы первого и второго полосовых фильтров. 1 ил.

Цифровой вычислительный синтезатор двухчастотных частотно-модулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные эталонный генератор и блок формирования и задержки; последовательно соединенные первый регистр памяти, первый цифровой накопитель, мультиплексор, третий цифровой накопитель; последовательно соединенные преобразователь кодов и цифроаналоговый преобразователь; последовательно соединенные второй регистр памяти, второй цифровой накопитель; входы первого и второго регистров памяти являются цифровыми входами цифрового вычислительного синтезатора, отличающийся тем, что введены последовательно соединенные третий регистр памяти и делитель с переменным коэффициентом деления; делитель на два; первый и второй полосовые фильтры; причем выход первого цифрового накопителя подключен к первому входу мультиплексора, а выход второго цифрового накопителя подключен к второму входу мультиплексора; выход мультиплексора подключен ко входу третьего цифрового накопителя; выход третьего цифрового накопителя подключен к входу преобразователя кодов, при этом старший разряд третьего цифрового накопителя является знаковым и подключен к входу управления инверсией преобразователя кодов; выходы блока формирования и задержки подключены к тактовым входам делителя на два, третьего цифрового накопителя, делителя с переменным коэффициентом деления и цифроаналогового преобразователя; выход делителя с переменным коэффициентом деления подключен к тактовым водам первого и второго цифровых накопителей; выход делителя на два подключен к управляющему входу мультиплексора; выход цифроаналогового преобразователя подключен к входам первого и второго полосовых фильтров; аналоговыми выходами цифрового вычислительного синтезатора являются выходы первого и второго полосовых фильтров, а его третьим цифровым входом является вход третьего регистра памяти.