Формирователь сигналов с заданным законом изменения фазы Советский патент 1987 года по МПК H03C3/00 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться для формирования сигналов с заданным законом изменения фазы, например, в калибраторах фазы, синтезаторах частот, синтезаторах с полиноминальным законом изменения частоты.

Цель изобретения - повышение точности задания закона изменения фазы при расширении диапазона рабочих частот в сторону высоких частот.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого формирователя сигналов с заданным законом изменения фазы; на фиг. 2 - диаграммы системы используемых исходных двухуровневых сигналов; на фиг. 3 - примеры реализации блока формирования кода фазы; на фиг.4 - пример реализации коммутатора.

Формирователь сигналов с заданным законом изменения фазы содержит блок 1 формирования кода фазы N преобразователей К9да 2 , 2 , ,. . ,2j, опорный генератор 3, регистр 4 памяти, цифроаналоговьй преобразователь (ЦАП 5, фильтр 6 нижних частот (ФНЧ),делитель 7 частоты, реверсивный счетчик 8, коммутатор 9.

Блок 1 формирования кода фазы (фиг. За) содержит наборное поле 10 с N переключателями 11 , . .., 1 1 j.

На фиг. Зб дано наборное поле 10 с N переключателями 1 ,. .., 1 Ij. и накопитель 12 кода фазы.

На фиг. Зв показаны наборное поле 10 с N переключателями 11 1 11, накопитель 12 кода фазы, накопитель 13 кода частоты, сумматор 14, управляемый инвертор 15, Коммутатор 9 содержит М мультиплексоров 16.

Формирователь сигналов с заданным законом изменения фазы работает следующим образом.

В каждом q-M такте опорного генератора 3 н а выходе делителя 7 частоты с коэффициентом деления q возникает импульс, которь1Й поступает на тактовый вход блока 1 формирования кода фазы, на кодовом выходе которого формируется код фазы ц, поступающий далее на входы преобразователей 2 .,2 , .. . ,2| кода, преобразующих код фазы в синусоидальный сигнал. На выходе п-го из N преобразователей кода формируются коды синусоидальных функций

f sin{i/ + 2Tr/N), (1)

5

которые поступают на соответствующие сигнальные входы коммутатора 9.

Принцип действия формирователя сигнала с заданным законом изменения фазы основан на том, что при суммировании периодических сигналов, входящих в N-фазную систему и умноженных на соответствующие синусоидальные функции фазы 1, также образующие Ijl-фазную систему, результат содержит члены, зависящие только от разностей , или только от сумм полных фаз составляющих периодического сигнала и фазы ц. Любой периодический сигнал без постоянной составляющей с частотой W может быть записан в виде ряда Фурье

00

Up(t)V a sinku)t+b, coskLJt , (2)

В N-фазную систему сигналов, кроме (2), входят также сигналы

5 U(t)v (u)t+ -JJ)-H

(u)t+ -).(3)

Фа-зе Lf соответствует N-фазная система тригонометрических функций.Выходной сигнал

оо

I(t) - Ila,(kwt-4)+b,,sin(kcot-t). (4)

При смене знака перед 2/m/N, раз5 ность () в (4) заменяется суммой (wt+f).

. При постоянном значении i устройство, реализующее алгоритм (4), выполняет функцию фазовращателя, при

0 линейно изменяющейся фазе - синтезатора частот, при более сложном законе изменения фазы - синтезатора сигналов.

Б формирователе сигналов с задан5 ным законом изменения фазы (фиг. 1) в качестве N-фазной системы исходных периодических сигналов используются дискретные двухуровневые сигналы (фиг. 2), период которых разбит на

0 N равных интервалов

0

u.(t)

1 при (m+n) mod , О при других k.

(5)

где ... - порядковьш номер интервала;

()modN - операция вычисления суммы по модулю N.

в системе сигналов (5) в любой момент времени отличен от нуля (т.е равен 1) лишь один из сигналов, что дает возможность реализовать алгоритм (4), последовательно передавая на выход соответствующие коды N-фазной системы синусоидальных функций фазы (1).

Импульсы опорного генератора 3 с частотой, в N раз большей, чем требуемая частота uJ исходных периодических сигналов, поступают на счетный вход реверсивного счетчика 8 по модулю N. Направление счета определяется сигналом на установочном входе реверсивного счетчика 8, формируемого одновременно с кодом фазы L( в блоке 1 формирования кода фазы. Двоич- ньй код числа (т) modN с выхода реверсивного счетчика 8 поступает на управляющий вход коммутатора 9.

На выход коммутатора 9 при этом поступает код с tN-(m) его сигнального входа. Импульс с выхода опорного генератора 3, поступающий на тактовый вход регистра 4 памяти, осуществляет запись в него кода с выхода коммутатора 9, и на выходе ЦАП 5 формируется напряжение, пропорциональное записанному коду. ФНЧ 6 пропускает на выход устройства первую гармонику сформированного сигна- ла.

Вся разрядная сетка блока 1 формирования кода фазы и преобразователей кода 2 ,...,2 N используется дня реализации отклонения заданного закона изменения фазы от линейного, соответствующего несущей частоте. При этом блок 1 формирования кода фазы и преобразователи кода 2,,.. ,2fj работают на частотах, в q/N раз меньших несущей частоты, причем рост несущей частоты сигнала сопровождается ростом этого отношения без увеличения рабочей частоты блока 1 формирования кода фазы и преобразователей кода 2 ,...,2,.

Предельная рабочая частота определяется практически только быстродействием ЦАП 5.

Блок 1 формирования кода фазы при использовании предложенного формирователя сигналов с заданным законом изменения фазы в качестве фазовращателя может быть выполнен, например, в виде наборного поля 10 с N переключателями 11 ,..., 1 1 .J (фиг. За), Каждый на два положения, в одном из ко-

.

10

20

327267 .

торых на соответствующий выход блока 1 прступает сигнал О, а в другом - 1. Меняя положение переключателей 11;, ,. . ., 1 1 kj наборного поля 10, можно формировать различные коды фазы.

Блок 1 формирования кода фазы при использовании устройства в качестве синтезатора частот может быть выполнен на основе накопителя 12 кода фазы (фиг. 36). С каждым тактовым импульсом к коду, записанному в накопителе кода фазы 12, прибавляется код, установленный на наборном поле

.g 105 в результате чего на выходе формируется линейно нарастающий код фазы, соответствующий требуемому отклонению частоты формируемого сигнала от частоты исходного сигнала. Сигнал о знаке отклонения поступает с соответствующего из 1 Ц ,..., 1 1 переключателей наборного поля 10 на выход сигнала управления режимом работы реверсивного счетчика 8 бло2g ка 1 формирования кода фазы, минуя накопитель 12 кода фазы.

При использовании формирователя сигналов с заданным законом изменения фазы в качестве синтезатора сигналов в накояителе 13 кода частоты, входящем в состав блока- 1 формирования кода фазы, формируется линейно изменяющийся код частоты. Этот код суммируется с кодом начальной частоты, поступающим с наборного по35 ля 10, в сумматоре 14. В накопителе 12 кода фазы формируется код фазы линейно-частотномодулированного (ЛЧМ) сигнала, изменяющийся по параболическому закону. При этом сигнал со старшего разряда сумматора 14 поступает на управляющий вход управляемого инвертора 15. Этот же выход сумматора 14 является выходом сигнала управления режимом работы реверсивного

45 счетчика 8 блока 1 формирования кода фазы. Если при сигнале О в этом разряде обеспечивается инвертирование остальных разрядов кода фазы управляемым инвертором 15 и

50 режим сложения реверсивного счетчи-

30

40

ка 8, а при сигнале 1 - прямое пропускание и режим вычитания соответственно, то в таком устройстве реализуется возрастающий закон линейной 55 частотной модуляции. Для получения падающего закона необходимо при сигнале О в старшем разряде сумматора 14 обеспечить прямое прохождение остальных разрядов через управляемый .

1327267

инвертор 15 и режим вычитания реверсивного счетчика 8, а при сигнале 1 - инвертирование и режим сложения соответственно.

Преобразователи кода 2...,2 могут быть, например, вьшолнены на основе постоянного запоминающего. устройства соответствующего объема или в виде логической структуры. При четных N можно получать N/2 кодов функций инверсией других N/2 кодов.

Коммутатор 9 может быть выполнен в виде параллельного соединения неоходимого числа М мультиплексоров, причем число М равно числу разрядов кода каждой синусоидальной функции.

счет1;1Й вход которого соединен с

Формула изо.б ре тения

выходом опорного генератора, установочный вход - с выходом сигнала уп- Формирователь сигналов с заданным Q равления режимом работы реверсивного законом изменения фазы, содержащий счетчика блока формирования кода фа- блок формирования кода фазы, кодовый зы, а выход - с управляющим входом выход которого соединен с входом пре- коммутатора, при этом между выходом образователя кода, последовательно опорного генератора и тактовым вхо- соединенные регистр памяти, цифроана- 25 дом блока формирования кода фазы логовый преобразователь и ф1-шьтр ниж- введен делитель частоты.

них частот, а также опорный генератор, выход, ко торого соединен с тактовым входом регистра памяти, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности задания закона изменения фазы при расширении диапазона рабочих частот в сторону высоких частот, в него дополнительно введены (N-1) преобразователей кода, в.ходы которых соединены с кодовым выходом блока формирования кода фазы, коммутатор, каждьм из сигнальных входов которого соединен с выходом соответствующего из N преобразовате- лей кода, а выход - с сигнальным входом регистра памяти, реверсивный счет

чик,

счет1;1Й вход которого соединен с

фиг. г

Г

Фиг,3

IfH/n. SxoSbi

Г

/A,-,

фцг. if

Составитель Г.Захарченко Редактор М.Товтин Техред в.Кадар

3407/54

Тираж 901Подписное

БНИИПИ Государственного комите-ра СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

4

Выкод

Корректор Б.Бутяга

Изобретение относится к радиоэлектронике и обеспечивает повышение точности задания закона изменения фазы при расширении диапазона рабочих частот в сторону высоких частот. Формирователь содержит блок 1 формиро- :Вания кода фазы, N преобразователей 2 кода, опорный генератор (ОГ) 3,регистр памяти 4, ЦАП 5, фильтр нижних частот 6, делитель частоты 7, реверсивный счетчик 8 и коммутатор 9. По тактовые импульсам, поступающим с ОГ 3 через делитель частоты 7, блок 1 формирует код фазы t/ , который затем преобразуется в код .синусоидальных функций в преобразователях 2. По |гправляюш;ему коду реверсивного счет- пика 8 через коммутатор 9 на регистр памяти 4 проходит один из преобразованных сигналов. В зависимости от значения кода фазы i/, формируемого блоком 1, устройство может выполнять функцию фазовращателя (при постоянном значении i), синтезатора частот (при линейно изменяющейся фазе) и синтезатора сигналов (при более лож- ном законе изменения фазы). Поясня- ется работа блока 1. Введены блоки 7-9 и N-1 преобразователей 2. 4 ил. I (Л с оо ю ю G5 фиг.