Генератор синусоидальных сигналов качающейся частоты Советский патент 1986 года по МПК H03B23/00 

тактовых импульсов, регистр длительности сигнала 2, делитель частоты с переменным коэф-. деления 3, счетчик 4, блок программируемого постоянного запоминания 5, блок управления 6, коммутатор 7, функциональный преобразователь 8, регистр разности частот 9, блок умножения кодов 10, сумматор 11, регистр начальной частоты 12, ЦАП 13 и управляемьй инвертор кодов 18. При этом фyнkциoнaльный преобразователь 8 состоит из накЕшливающего

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для имитации частотно-модулированных сигналов, а также в устройствах измерительной и вычислительной техники.

Целью изобретения является обеспечение управления законом изменения частоты.

На фиг.1 представлена структурная ;электрическая схема генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты; на фиг.2 - временные диаграммы работы генератора синусоидальных сиг - налов качающейся частоты.

Генератор синусоидальных сигналов качающейся частоты (фиг.1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, регистр 2 длительности сигнала, делитель 3 частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД), счетчик 4, блок 5 программируемого постоянного запо-: минания (БППЗ), блок 6 управления, коммутатор 7, функциональный преобразователь 8, регистр 9 разности частот, блок 10 умножения кодов, сумматор 11, регистр 12 начальной частоты, цифроаналоговый преобразователь (ДАП) 13, накапливающий сумматор 14, первый управляемый инвертор 15 кодов, .блок 16 постоянного запоминания, второй управляемый инвертор 17 кодов и третий управляемый инвертор 18 кодов.

Генератор синусоидальных сигналов качающейся частоты работает следующш образом.

Стабильные по частоте повторения тактовые импульсы генератора 1 (фиг.2а) поступают на вход делителя 3 частоты с переменным коэффициентом делеш-ш.

сумматора 14, управляемых инверторов кодов 15 и 17 и блока постоянного запоминания 16, ГСС1Я может работать в режимах: ТОН (частота синусоидальных сигналов (СС) на выходе постоянна) , ЛЧМ-В (частота СС нарастает по линейному закону), ЛЧМ-Н (частота СС спадает по линейному закону), ГЧМ-В (частота СС нарастает по гиперболическому закону), ГЧМ-И (частота СС спадает по гиперболическому закону). 2 ил, 1 табл.

выполненного по схеме реверсивного счетчика, работающего в режиме обратного счета, период следования - выходных импульсов которого пропорционален коду, записанному в регистре 2- длительности сигнала (фиг.2о).

To NglV ,

где Ng - код, записанный,в регистре

2 длительности сигнала; Tj. - период следован ш выходных тактовых импульсов генератора 1 .

С выхода делителя 3 частоты с переменным, коэффициентом деления импульсы поступают на вход синхронизации счетчика 4, время заполнения которого равно длительности сигнала Т

Т N Т с з г

где 2 - информационная емкость счетчика 4 „

Генератор синусоидальньпс сигналов качающейся частоты может работать в следующих режимах работы: ТОЙ - частота синусоидальных сигналов на выхода имеет постоянное значение; JI4M-B - частота- синусоидальных сигналов на выходе нарастает по линейному закону от значения Б , до ; ЛЧМ-Н - частота синусоидальных сиг- налов на выходе спадает по линейному закону от значения F, до значения Fj, ; ГЧМ-В - частота синусоидальных сигналов на выходе нарастает по гиперболическому закону от значения FO до F i ГЧМ-Н - частота синусоидальных сигналов на выходе спадает по гиперболическому закону от значения F;n до значения „ , где F - начальное значение частоты на выходе

12790774

соответствзлощее коду, записанному в где - информационная емкость регистре 12 начальной частоты. „ -счетчика 4, численно равсчетчика 4,

t.T

N,

N

R(ti) девиация частоты. Такие режимы работы обеспечиваются подачей логических уровней с первого,-второго и третьего выходов блока 6 управления на вход установки нуля счетчика 4, управляющий вход коммутатора 7 и другой из входов третьего управляемого инвертора 18 кодов соответственно в соответ- Ш ствии с таблицей.

В режиме работ ы генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты ТОН нулевой код счетчика 4 поразрядно пос- ;тупает на одну из групп входов суммато- f5 pa И и частота синусоидальных сигналов на выходе будет пропорциональна .коду, записанному в регистре 12 начальной частоты. В режимах работы .ЛЧМ-В и ЛЧМ-Н (фиг.26) на одни из 20 входов третьего управляемого инвертора 18 кодов через коммутатор 7 поразрядно поступает двоичньш код с выхода счетчика 4, а в режимах ГЧМ-В и ГЧМ- Н двоичньй код с выхода блока 5 про- 25 граммируемого постоянного запоминания в зависимости от логического состояния 3 (см. таблицу) выхода блока 6 управления на его выходе формируется спадающий или нарастающий двоич- 30 льтирующего двоичного кода с выхода

ная количеству импульсов п, поступивших на его вх синхронизации за время длительности сигнала i - текущее дискретное время причем ,1,...,n;

-код записанный в регистре

9разности частот;

-инверсное значение двоичного кода счетчика 4; текущее значение прямого кода, поступающего с выхо да блока 5 программируемо го постоянного запоминани на вход множимого блока

10умножения кодов в теку щее дискретное время t-;

R(ti) - текущее значение инверсно го кода, поступающего с выхода блока 5 программируемого постоянного запоминания через третий управляемый инвертор 18 кодов на вход множимого блока 10 умножения кодов в текущее дискретное врем

При поразрядном поступлении резугый код (фиг.2Р) соответствующего закона изменения частоты, который затем поразрядно поступает на вход множимого блока 10 умножения кодов. В зависимости от выбранного режима работы на выходе блока 10 умножения кодов образуется результирующий двоичный код соответствующего закона изменения частоты, которьй является результатом умножения текущего значекия двоичного кода, поразрядно поступающего с выхода третьего управляемого инвертор а 18 кодов на входы множимого блока 10 умножения кодов на двоичный код, поразрядно поступающий с выхода регистра 9 разности частот на вход множителя блока 10 умножения кодов. Его значение можно представить следующими вычислениями для

всех режимов работы генератора сину- 50 двоичный код, соответствующий выбсоидальных сигналов качающейся частоты:ТОН - N, 0;

ti. Те

ЛЧМ-В - N, N N(ti)N (фиг.2э)

ЛЧМ-Н - N,Mp N(ti)Np-N() ; (фиг.2е)

ГЧМ-В - N,Np-R(ti); (фигЛ: ГЧ1-1-Н - N,N,-RCti), (фиг.2з)

- информационная емкость счетчика 4, численно равt.T

N,

(ti) рующего двоичного кода с выхода

счетчика 4,

ная количеству импульсов п, поступивших на его вход синхронизации за время длительности сигнала i - текущее дискретное время, причем ,1,...,n;

-код записанный в регистре

9разности частот;

-инверсное значение двоичного кода счетчика 4; текущее значение прямого кода, поступающего с выхода блока 5 программируемого постоянного запоминания на вход множимого блока

10умножения кодов в текущее дискретное время t-;

(ti) - текущее значение инверсного кода, поступающего с выхода блока 5 программируемого постоянного запоминания через третий управляемый инвертор 18 кодов на вход множимого блока 10 умножения кодов в текущее дискретное время.

ри поразрядном поступлении резублока 10 умножения кодов на одну из групп входов сумматора 11, другая из которых поразрядно подключена к выходу регистра 9 разности частот, на его выходе образуется суммарный код, значение которого для всех режимов работы равно:

ТОН -

где Ыд - код, записанный в регистре

12 начальной частоты. С выхода сумматора 11 суммарный

ранному режиму работы поразрядно поступает на информационный вход накапливающего сумматора 14 функционального преобразователя 8. При поступлении тактового импульса с выхода генератора 1 на вход синхронизации накапливающего сумматора 14 функционального преобразователя 8 код на его выходе увеличивается на величину

кода, поступившего на информацион- ньй вход накапливающего сумматора 14 функционального преобразователя 8 Кбличество импульсов, поступивших за время заполнения информационной емкости 2 накапливающего сумматора 1А функционального преобразователя 8 равно

.

. N, Процесс линейно нарастающего двоичного кода на выходе накапливающего сумматора 14 происходит с частотой,

которого подключен к выходу т-го раз ряда накапливаюЕ1,его сумматора 14, со адинеиного со старшим разрядом цифро аналогового преобразователя 13. J Таким образом, в зависимости от выбранного режима работы генератора синусоидальных сигналов качающейся -частоты на вход информации накаплив ющего сумматора 14 функционального fO преобразователя 8 поступает изменяю щийся двоичный код, которьш под воз действием тактовьк импульсов генера тора 15 поступающих на его вход синх

ронизации, преобразуется в блоке 16 периодически обратно пропорциональной |

числу импульсов за время заполнения

постоянного запоминания .в значение тригонометрической функции синуса в двоичном коде в пределах изменения ее аргумента на 180°, которая в циф- роаналоговом преобразовате-ле 13 пре образуется в аналоговый синусоидаль ный сигнал качающейся частоты, который определяется след то/дими выражени ями:

информационной емкости . 2 и обратно пропорциональной периоду следование тактовых импульсов генератора 1

р -1 Nji „

Z Т 2- Т/

Поскольку величина 1 за время образования линейно нарастающего двоичного кода на выходе накапливающего су1-1матора 14 функционального преобразователя 8 может быть цельй-i числом ИЛИ с избытком, то это означает, что в каждом периоде процесс линейного нарастания двоичного кода на выходе накапливающего сумматора 14 начинает- ся с нуля, jn-i6o со значения переполнения, равного

(e-H) N2-2 0,

С выхода накапливающего сумматора 14 функционального преобразователя 8 двоичная информация поразрядно поступает на информационные входы первого управляемого инвертора 15 кодов, управляющий вход которого подключен к выходу (т-1) разряда накапливающего сумНатора 14. С целью уменьп ения объема памяти блока 16 постоянного запоминания применен функциональный преобразователь, который преобразует линейно нарастающий двоичный код в зна- чение тригонометрической функции синуса в пределах изменения ее аргумента от О до 90°. Таким образом, на вход блока 16 постоянного запоминания в 1 и 3 четвертях изменения аргумента функции поступает линейно нарастающий двоичньй код, а во 2 и 4 четвертях - линейно спадающий двоичный код. С выхода блока 1 б постоянно го запоминания двоичная информация значения тригонометрической функции синуса поразрядно постзга:ает на информационные входы второго управляемого инвертора 17 кодов, управляющий вход

90776

которого подключен к выходу т-го разряда накапливаюЕ1,его сумматора 14, со- адинеиного со старшим разрядом цифрот- аналогового преобразователя 13. J Таким образом, в зависимости от выбранного режима работы генератора синусоидальных сигналов качающейся -частоты на вход информации накапливающего сумматора 14 функционального fO преобразователя 8 поступает изменяющийся двоичный код, которьш под воздействием тактовьк импульсов генератора 15 поступающих на его вход синхронизации, преобразуется в блоке 16

TOH:F

постоянного запоминания .в значение тригонометрической функции синуса в двоичном коде в пределах изменения ее аргумента на 180°, которая в циф- роаналоговом преобразовате-ле 13 преобразуется в аналоговый синусоидальный сигнал качающейся частоты, который определяется след то/дими выражениями:

J.s.

ЙЫХ

/,-(N.,)

рД(н

2 +N

N

р trC

1- i)J LK.-.

-Е1.))..

о

ExlNo.(ti):i

Q m°

Длительность изменяющегося по час- тоте синусоидального сигнала на выходе генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты определяется величиной двоичного кода, записанного в регистре длительности сигнала 2, т.е. временем заполнения информационной емкости счетчика 4 импульсами, .поступающими на его вход синхронизации с выхода делителя частоты с переменным козффшдиентом деления (ДПКД) 3.

Дискретность перестройки частоты, т,е, разность мгновенных значений частоты и а выходе генератора синусо- 1-щадьных сигналов качающейся частоты в текуя ее и предшествующее дискрет- .ное время, равное периоду следования импульсов, постут1Ивпв-1Х на вход синхронизации счетчика 4 с выхода делителя 3 частоты с переменным коэффициентом деления 5 определяется величиной

7 12

двоичного кода, записанного в регистре 9 разности частот.

Начальное значение частоты на выходе генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты определяется величиной двоичного кода, установленного в регистре 12 начальной частоты.

Девиация частоты F на выходе генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты пропорциональна произведению величины двоичного кода, установленного в регистре 9 разности частот на максимальное значение двоичного кода, которое принимает со

ответствующая функция изменения час- 5 преобразователя, выход второго управтоты (на выходах счетчика 4 или на выходах блока 5 программируемого постоянного запоминания).

В генераторе синусоидальных сигналов качающейся частоты возможно полу- 20 чение различных видов модуляции: линейно-частотная модуляция спадающая, гиперболическая частотная модуляция возрастающая и гиперболическая частотная модуляция спадающая, а также возможно получение любого закона изменения частоты путем программирования такого закона в блоке 5 программированного постоянного запоминания.

Генератор синусоидальных- сигналов качающейся частоты не обладает паразитной частотной модуляцией.

25

30

ляемого инвертора кодов является выходом функционального преобразователя, отличающийся тем, что, с целью обеспечения управления законом изменения частоты, введены блок управления, последовательно поразрядно соединенные блок программируемого постоянного запоминания, коммутатор, третий управляемьм инвертор кодов и блок умножения кодов, другой вход которого подключен к выходу регистра разности частот, при этом , установочный вход счетчика, управля- вход коммутатора и управляющий вход третьего управляемого инвертора кодов подключены к соответствующим выходам блока управления, другой раз- рядйьй вход коммутатора подключен к выходу счетчика.

Формула изобретения

Генератор синусоидальных сигналов качающейся частоты, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и счетчик, последовательно соединенные регистр начальной частоты, сумматор, функциональный преобразователь и циф- роаналоговый преобразователь, регистр разности частот и регистр длительное- ти сигнала, выход которого подключен к управляющему входу делителя часто- ты с переменным коэффициентом деления, а функциональный преобразователь вьшолнен в виде последовательно по- разрядно соединенных накапливающего сумматора, первого управляемого ин

8

вертора кодов, блока постоянного запоминания и второго управляемого инвертора кодов, выход старшего разряда накапливающего сумматора соединен с другим входом второго управляемого инвертора кодов и входом старшего разряда цифроаналогового преобразователя, вход синхронизации функционального преобразователя подсоединен к выходу генератора тактовых импульсов, при этом информационный вход и вход синхронизации накапливающего сумматора являются соответственно входом и входом синхронизации функционального

0

5

0

ляемого инвертора кодов является выходом функционального преобразователя, отличающийся тем, что, с целью обеспечения управления законом изменения частоты, введены блок управления, последовательно поразрядно соединенные блок программируемого постоянного запоминания, коммутатор, третий управляемьм инвертор кодов и блок умножения кодов, другой вход которого подключен к выходу регистра разности частот, при этом , установочный вход счетчика, управля- вход коммутатора и управляющий вход третьего управляемого инвертора кодов подключены к соответствующим выходам блока управления, другой раз- рядйьй вход коммутатора подключен к выходу счетчика.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для имитации частотно-модулированных сигналов, а также в устр-вах измерительной и вычислительной техники. Цель изобретения - обеспечение управления законом изменения частоты. Генератор синусоидальных сигналов качающейся частоты (ГССКЧ) содержит генератор 1 I f- -т, LX. -Я со ю il в Фиг.1

Редактор А.Борович

Заказ 6855/59Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушская наб. , д. 4/5

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

Составитель Н.Чеканена

Техред И.Попович Корректор И.Муска