Устройство для формирования сигналов с изменяющейся частотой Советский патент 1985 года по МПК H03B23/00 

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что синхронный фильтр содержит первый и второй каналы, каждый из которых состоит из последователыго соединенных первого перемножителя, фильтра нижних частот, линии задержки и второго перемножителя, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого является выходом синхронного фильтра, а также содержит первый и второй фазовращатели, при этом первый вХод перво го перемножителя первого канала и вход

первого фазовращателя объединены и являются жителя второго канала. 3 1тервым сигнальным входом синхронного фильтра, выход первого фазовращателя подключен к первому входу первого перемножителя второго канала, вторые входы первых перемножителей каждого из двух каналов объединены и являются вторым сигнальным входом синхронного фильтра, вход второго перемножителя первого канала и вход второго фазовращателя объединены и яв.:;яются опорным входом синхронного фильтра, выход второго фазовращателя подключен к второму входу второго перемно

I. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИЮВАНИЯ СИГНАЛОВ С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТОЙ, содержащее последовательно соединенные опорный генератор и блок формирования сетки частот, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности формирования заданного полиномиального закона изменения частоты формируемого сигнала, в него введены блок формирования управляющих импульсов и N последовательно соединенных блоков формирования сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных ключа, синхронного фильтра, усилителя и буферного каскада, выход которого i соединен с вторым сигнальным входом синХрОнного фильтра, опорные входы первого, второго, ... N-ro синхронных фильтров подключены соответственно к первому, второму, N-му выходам блока формирования сетки частот, (N+l)-u выход которого соединен с сигнат ным входом ключа N-ro блока формирования сигналов, управляющие входы ключей каждого из N блоков формирования сигналов объеда- 5 нены и подключены к выходу блока форА4ироkn вания управляющих импульсов, вход которого соединен с выходом опорного генератора, |f при этом выход усилителя является выходом блока формирования сигналов. J;: QO СО со

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерительной технике, спектроанализаторах, радиолокации для формирования сигналов, частота которы {сменяется по слояшому закону.

Известно устройство для формирования сигналов с изменяющейся частотой, содержаu e несколько последовательно соединенных Накопительных сумматоров, тактовые входы которых объединены и подключены к выходу опорного генератора, а к кодовому входу первого накопительного сумматора подклкпены выходы регистра частоты.

На входе данного устройства при п накопительных регистрах формируется колебание, частота которого изменяется по закону полинома (п-1)-й степени 1.

Однако точность формирования заданного kOHJi изменения частоты недостаточна и повышшие точности достигается посредством увеличения числа разрядов регистра и накопительных сумматоров.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для формирования снгналов с изменяющейся частотой, содержащее последовательно соединенные опорньш генератор и блок формирования сетки частот 2.

Однако функциональные возможности известного устройства для формирования сигнлов с изменя ащейся частотой ограничены, пскольку оно не позволяет формировать с высокой точностью сигналы с произвольным законом изменения частоты.

Цель изобретения - повыщение точности формирования зада1шого полиномиального

закона изменения частоты формируемого сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для формирования сигналов с изменяющейся частотой, содержащее последовательно соединенные опорный генератор и блок формирования сетки частот, введены блок формирования управляющих импульсов и N последовательно соединенных блоков

формирования сигналов; каждый из которых состоит из последовательно соединенных ключа, синхронного фильтра, усилителя и буферного каскада, выход которого соединен с вторым сигнальным входом синхронного

фильтра, опорные входы первого, второго,..., N-ro синхронных фильтров подключены соответственно к первому, второму, N-му выходам блока формирования сетки частот, (М+1)-й выход которого соединен с сигнальным входом ключа N-ro блока формирования сигналов, }шравляющие входы ключей каждого из N блоков формирования сигналов объединены и подключены к выходу блока формирования управляющих импульсов, вход которого соединен с выходом опорного генератора, при зтом выход усилителя является выходом блока формирования сигналов.

Кроме того, синхронный фидьтр содержит первый и второй каналы, каждый из которых

состоит из последовательно соединенных первого перемножителя, фильтра нижних частот, линии задержки и второго перемножителя, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого является

выходом синхронного фильтра, а также содержит первый и второй фазовращатели, при зтом первый вход первого перемножигеля первого канала и вход первого фазовращателя объединены и являются первь1м сигнальным входом синхронного фильтра, выход первого фазовращателя подключен к первому входу первого перемножителя второго канала, вторые входы первых перемножителей каждого из двух каналов объединены и являются вторы NT сигнальным входом синхронного фильтра, вход второго перемножителя первого канала и вход второго фазовращателя объединены и являются опорным входом синхронного фильтра, выход второго фазовращателя подключен к второму входу второго перемножителя второго канала. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство для формирования сигналов с изменяющейся частотой содержит опорный генератор I, блок 2 формирования управляющих импульсов, блок 3 формирования сетки частот блок 4-1, 4- N формирования сигнала, ключ 5-1, 5-N, синхронный фильтр 6, усилитель 7, буферный каскад 8, первый перемножитель 9 первого канала, фильтр 10 нижних частот (ФНЧ) первого канала, .линию II задержки первого канала, второй перемножитель 12 первого канала, сумматор 13, первый 14 и второй 15 фазовращатели, первый перемножитель 16 второго канала, ФНЧ 17 второго кана ла, пинию 18 задержки второго канала, второй перемножитель 19 второго канала. Устройство для формирования сигналов с изменяющейся частотой работает следующим образом. Пусть на первом сигнальном входе синхронного фильтра К-го блока 4-k формирования сигнала действует напряжение U(t) 2 Sin ( Q(t)) (О a на его опорном входе напряжение P.{t) 2 Sin (Wet +b (t, (2) Ha входе К-го блока 4-k формирования сигнала напряжение имеет вид L (t) Sift ( + )) Q,(t).+ f где C.(t) b (t)-Q,(t)dt. - J(4 В блоке 2 формирования управляющих импульсов вырабатываются прямоугольные импульсы с частотой повторения, являющейся субгармоникой частоты опорного генератора 1 Сигналы с частотой, изменяющейся по полиномиальному закону вырабатываются во время действия этих импульсов, которые открывают ключи 5-1, 5-N в каждом блоке 4-1,..., 4-N формирования сигналов. Во время деистВИЯ импульсов выход (К-1}-го блока 4-1, 4-N формирования сигналов оказывается подключенным к первому сигнальному входу 3734 синхронного фильтра 6 К-го блока 4-k формированил сигналов. Учитывая это Ок() CK-i{t) Из выражений (4) и, (5) получают закон изменения фазы сигналов на выходах блоков 4 формирования сигналов. CK-I , b(ibC,.,(tl cit oftс-, На выходе блока 3 формирования сетки частот формируются колебания согласно выражению (2), в которых b|(t) , где9частота колебаний опорного генератора 1; - целые т.е. на выходе блока 3 формирования сетки частот действует напряжение (t) Sin (N + m)$ t читывая, что С ) тр .. () т 5 t, находим K.4%-...)i Из выражения (8) следует, что c«(t) t выражения (6) получаем .Ctl .v Из выражения (8) видно, что на выходе N-ro блока 4-N формирования сигнала мгновенная частота изменяется по линейному закону, на выходе (N--l)-ro блока 4(N-1) формирования сигнала закои изменения мгновенной частоты описывается полиномом второй степени. В общем случае, если в устройстве содер- . жится N б 1оков 4 формирования сигиалов,то па выходе устройства будет сформирован сигнал, частота которого изменяется в функций от t как полином N-й степени. Коэффидаенты этого полинома зависят от величины т, значение которых выбирается исходя из закона изменения частоты сигнала на выходе устройства. Рассмотрим работу синхронного фильтра 6. Пусть на выходе сумматора 13 К-го блока формирования сигиала действует напряжение L(t) Sin (Wot +С., (t)),(П) -- мгновенная частота сигйала. После усиления в усилителе 7 этот сигнал через буферный каскад 8 поступает на входы первого и второго каналов синхронного фильтра 6. В результате на входах этих каналов действует сигнал V4,(t) kSin Kt + C(t)) (12) где k - коэффициент усиления усилителя. На первый сигнальный вход си11хронного фильтра 6 поступает напряжение согласно выражению (1), которое после прохождения через фазовращатель 14, обеспечивающий фазовый сдвиг на 90, преобразуется в напря жение v (t)- 2Cos ( Q.Jt)), (13) В результате перемножения сигналов в первых перемножителях 9 и 16 первого и второ го канала на их выходах будут следующие низкочастотные напряжения wl,(t) Cos (С, (t)- a(t)); u,(t) Si,: (С (t)- Q,(t)). (14) Напряжения с частотой 2ca , возникающие на выходах первых перемножителей 9 и 16, эффективно подавляются ФНЧ 10 и 17. Амплитудная частотная характеристика ФНЧ 1 и 17 выбирается так, чтобы в пределах поло сы частот, занимаемой сигналами (14), она была бы равномерной, а фазовая характеристика должна быть близка к линейной. Мгновенная частота сигналов (14) равна С rt)-Q(t), После прохождения через ФНЧ 10 и 17 и линии 11 и 18 задержки сигналы (14) приобретают дополнительный фазовый сдвиг, равный ((ш arg F(w) (16) где F (ш) - частотная характеристика цепи, состоящей из ФНЧ и линии задержки. Если, например, эта цель представляет собой последовательно соединеннь1е интегрирующий фильтр с частотной характеристикой РДШ) -71 oC + jw где ci - полоса пропускания фильтра, и линию задержки с частотной характеристикойF,Cu е , где Г - время задержки, то F (u)) F,(u)) ) +(i)u)v arg F(ujl -- шГ- arc tg 736 Тогда из (16) получаем ((i-brh(i-vMj Таким образом, можно записать следующие выражения для сигналов, действующих на выходах ФНЧ 10 и 17: - .(9) .ui(t)(t)(ui) , Через -г- обозначены потери в каждом из каналов уровня сигналов. Эти потери обусловлены потерями преобразования сигналов в перемножителях, фильтруюишх цепях и т. д. Так как блок 4 формирования сигналов является регенеративным устройством, эти потери в точности равны коэффициенту 7 усиления. На опорный вход синхронного А.,ч фильтра 6 поступает сигнал (12), который после прохождения через второй физовращатель 15, обеспечивающий фазовый сдвиг 90, преобразуется в сигнал P;(t) 2Cos(u-, t + b|(t)).(20) После перемножения сигналов в перемножителях 12 и 19 и сложения результатов пере-, множения в сумматоре 13 получаем сигнал, действующий на выходе синхронного фильтра 6, z; CtUsin(u)))fb(t)-V(u))). Un Этот сигнал, очевидно, должен бьпъ равен сигналу (3), т.е. C|,(t) C(t) - )-e b(t)-4(u)U(22) С учетом выражения (18) из выражения (22) находят ,(t)- Q(t) ) ) -Q,(t),(23) и, следовательно,to С,ЛО 0„(1) ft)))dt.(24) Формула (24) совпадает с формулой (4). Положительный эффект в предлагаемом устройстве достигается за счет того, что в блоке 4 формирования сигналов осуществляется интегрирование разности фаз сигналов, действующих на его сигнальном и опорном входах. Сигналы на входе блока 3 формирования сетки частот имеет высокую стабильность частоты. Как видно из выражения (10), это позволяет обеспечить существенно более высокую точность формирования заданного закона изменения частоты сигнала на выходе i.j-o блока 4k формирования сигналов.

7 11493738

чем у известного устройства. Кроме того, опорного генератора 1 и может быть достнгстабильность частоты, сформированных сигна-нута гораздо более высокой, чем в известных

лов определяется стабильностью частотыустройствах.