Формирователь линейно-частотно-модулированных сигналов Советский патент 1989 года по МПК H03C3/08 

(21)4321154/24-09

(22)26.10.87

(46) 15.07.89. Бкш. № 26

(72) В.Н. Артюх, Н.Г. Батурин,

Л.В. Бондарь и 10.М. Романов

(53)621.376.3(088.8)

(56)Кочемасов В.Н., Белов Л.А, Оконешников B.C. Формирование сигналов с линейной частотной модуляцией. - М.: Радио и связь, 1983,

с. 55-58.

(54)ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНО-ЧАСТОТНО- МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

(57)Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - уменьшение уровня модуляционных искажений выходного сигнала. Формирователь содержит блоки памяти 1 и 5, накагшиваю1дие сумматоры 2 и 7, формирователь 3 управляющих сигналов, ЦАП 4 и 9, комбинационный сумматор 6, полосовые фильтры 8 и 16, фильтр 10 нижних частот, г-р 11 тактовых импульсов, смесители 12 и 14, узкополосный фильтр 13 и перестраиваемый г-р 15. За цикл работы формирователя формируются три линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) сигнала с различными скоростями частотной модуляции и уменьшенным уровнем модуляционных искажений. Количество формируемых ЛЧМ- сигналов за цикл работы устр-ва м.б. увеличено путем увеличения разрядности двоичного счетчика и объема памяти блока памяти, входящих в состав формирователя 3. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

i

(Л

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - уменьшение уровня модуляционных искажений выходного сигнала. Формирователь содержит блоки памяти 1 и 5, накапливающие сумматоры 2 и 7, формирователь 3 управляющих сигналов, ЦАП 4 и 9, комбинационный сумматор 6, полосовые фильтры 8 и 16, фильтр 10 нижних частот, г-р 11 тактовых импульсов, смесители 12 и 14, узкополосный фильтр 13 и перестраиваемый г-р 15. За цикл работы формирователем формируются три линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) сигнала с различными скоростями частотной модуляции и уменьшенным уровнем модуляционных искажений. Количество формируемых ЛЧМ-сигналов за цикл работы устройства м.б. увеличено путем увеличения разрядности двоичного счетчика и объема памяти блока памяти, входящих в состав формирователя 3. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

4 СО

N

го

О

00

31А9

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для формирования линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) сигналов в радио- передающих и радиоприемных устройствах, а также в измерительной технике и технике связи.

Цель изобретения - уменьшение уровня модуляционных искажений.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема формирователя ЛЧМ-сигналов на фиг. 2 - структурная электрическая схема формирователя управляющих сигналов; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие работу предложенного формирователя.

Формирователь ЛЧМ-сигналов содержит первый блок 1 памяти, второй накапливающий сумматор 2, формирова- тель 3 управляющих сигналов, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) второй блок 5 памяти, комбинационный сумматор 6, первый накапливающий сумматор 7, первый полосо- вой фильтр 8, второй ЦАП 9, фильтр 10 нижних частот (ФНЧ), генератор 11 тактовых импульсов, первый смеситель 12, узкополосный фильтр 13, второй смеситель 14, перестраиваемый гене- ратор 15 и второй полосовой фильтр 16.

Формирователь 3 управляющих сигналов содержит генератор 17 импульсов запуска, двоичный счетчик 18, блок 19 памяти и регистр 20 сдвига.

Формирователь ЛЧМ-сигналов работает следующим образом.

В формирователе 3 управляющих сигналов в исходном состоянии на вы- ходах двоичного счетчика 18 присутствует лулевой адресный код, который с выходов двоичного счетчика 18 поступает на адресные входы блока 19 памяти. В блоке 19 осуществляется считывание информации, записанной по нулевому адресу, которая с его выходов поступает на входы регистра 20. При подаче на вход запуска регистра 20 импульсов запуска информация с выходов блока 19 записывается в регистр 20. С выходов регистра 20 информация, хранящаяся в нем, поступает на выходы формирователя 3 управляющих сигналов. Первым импульсом запуска с выхода генератора 17, являющегося выходом импульсов запуска формирователя 3, обнуляется первый накапливающий сумматор 7. При

поступлении каждого очередного импульса запуска на выход формирователя 3 эта операция повторяется. Импульс запуска поступает также на вход двоичного счетчика 18 и на вход запуска регистра 20.Под его воздействием информация из блока 19 (по нулевому адресу) записывается в регистр 20 и с его выходов поступает на соответствующие выходы формирователя 3, а двоичный счетчик 17 переводится в единичное состояние и на его выходах формируется код первого адреса. На выход кода начальной частоты формирователя 3 поступает п-разрядный двоичный код начальной частоты К , определяемый из соотношения:

К

Г,

kN

где f (« - начальная частота формируемого ЛЧМ-сигнала; N - емкость накапливающих сумматоров ,

f - тактовая частота. На выход кода скорости частотной модуляции (ЧМ) формирователя 3 поступает п-разрядный двоичный код скорости частотной модуляции К « , определяемый из соотношения:

К - %,- f,

где величина скорости ЧМ формируемого первого ЛЧМ-сигнала, Вторым импульсом запуска с выхода генератора 17 импульсов запуска производится перевод двоичного счетчика 18 в состояние, при котором на его выходах формируется код второго адреса и запись считанной из блока 19 информации по первому адресу в регистр 20. С выходов регистра 20 информация поступает на выходы формирователя 3. На один выход формирователя 3 поступает п-разрядный двоичный код начальной частоты К , на другой - п-разрядный двоичный код скорости частотной модуляции Кг

определяемый из соотношения

ftj

h

ft, N

где величина скорости ЧМ второго формируемого ЛЧМ-сигнала, С приходом очередного импульса запуска с выхода генератора 17 рабо5

та формирователя 3 повторяется ный цикл работы формирователя 3 определяется разрядностью двоичного счетчика 18 и объемом памяти блока 19.

Формирователь ЛЧМ-сигналов работает следующим образом.

В исходном состоянии и в процессе работы комбинационный суммато15 6 находится в режиме сложения кодов. Процесс формирования первого ЛЧМ-сиг нала начинается в момент поступления на вход накапливающег о суммато-. ра 7 кода скорости частотной модуляции К л.Под действием тактовых импульсов с генератора 11 тактовых импульсов в накапливающем сумматоре 7 осуществляется суммирование кодов Кд . На выходе накапливающего сумматора 7 формируется последовательность кодов К (с/ описываемая соотнощением:

14 ПолKHC/)

которая поступает на первый вход комбинационного сумматора 6. На второй вход комбинационного сумматора 6 с выхода формирователя 3 поступает код начальной частоты К г . В комбинационном сумматоре 6 к коду начальной частоты добавляется выходной код накапливающего сумматора 7. На выходе комбинационного сумматора 6 формируется последовательность кодов К.,,(г), описываемая выражением

K,,(r)Kj

в

К

h-О

которая поступает на вход второго накапливающего сумматора 2 и на вход блока 5 памяти. Численные значения выходных кодов комбинационного сумматора 6 пропорциональны мгновенной частоте формируемого ЛЧМ-сигнала. В накапливающем сумматоре 2 осуществляется суммирование выходных кодов комбинационного сумматора 6. На выходе накапливающего сумматора 2 формируется последовательность кодов фазы )(r) формируемого первого ЛЧМ-сигнала в соответствии с выражением дпя вычислений кода фазы (г) формируемых ЛЧМ-сигналов в дискретные моменты времени

R (

t, rT

K(r)r

z

(К

Z

Г; с

к/,)ег- . 1494203-Nent

г 1 R К -1 (Kf . K)J,

1- г-,0

10

15

20

25

30

где К

f.

Э- R г.о

коды начальной частоты и скорости 4Mj число формируемых отсчетов-,

- емкость накапливающих сумматоров разрядностью П; п, - период формируемого

отсчета.

Второе слагаемое в правой части выражения реализуется путем переполнения накапливающего сумматора 2. В блоке 5 памяти выходные коды комбинационного сумматора 6 преобразуются в коды амплитуды модулирующего напряжения. С выхода блока 5 памяти коды амплитуды модулирующего напряжения поступают на первый вход ЦДЛ 9, который преобразует коды амплитуды IB амплитудные выборки модулирующего напряжения, поступающие на вход ФНЧ 10, в котором выделяется непрерьш- ное модулирующее напряжение, поступающие на вход перестраиваемого генератора 15. Под действием модулирующего напряжения частота перестраиваемого генератора 15 изменяется по линейному закону (в соответствии с законом модулирующего напряжения). На выходе перестраиваемого генератора 15 формируется первый ЛЧМ-сиг- 35 нал Upp(t), который описывается выражением

Vt)UnrSin 2 frTrf- Г t +

0

5

0

5

+ (t) Jt. O- tf

О

где U,,, f.

о )

-nг

-nr

амплитуда и частота сигнала на выходе перестраиваемого генератора 15;

Pr(t) - Бнутриимпульсные частотные искажения линейного закона изменения частоты перестраиваемого генератора 15; Pj - длительность формируемого перестраиваемым генератором 15 ЛЧМ- сигнала

t - текущее время формируемого .ЛЧМ-сигнала. Выходные коды фазы с выхода накапливающего сумматора 2 поступают на вход блока 1 памяти, который преобразует коды фазы в коды амплитуды формируемого первого ЛЧМ-сигнала. Коды амплитуды формируемого первого ЛЧМ-сигнала с выхода блока 1 памяти поступают на первый вход ЦАП 4. Цап 4 осуществляет преобразование кодов амплитуды первого формируемог ЛЧМ-сигнала в дискретное ЛЧМ-напря- жение, которое поступает на вход полосового фильтра 8. В полосовом фильтре 8 осуществляется выделение непрерывного первого ЛЧМ-сигнала i.fc(t) , который описывается выражением:л

Vc 4etsi42fffHt + 2, t -н

I .

г ц ее

it)

где и. амплитуда и начальная частота сигнала на выходе полосового фильтра S;

внутриимпульсные час- тотные искажения линейного закона изменения частоты.

Сигнал с выхода полосового фильтра 8 поступает на первый вход смесителя 12, на второй вход которого поступает сигнал с выхода перестраиваемого генератора 15. Начальная частота f перестраиваемого генератора 15 выбирается несколько меньше начальной частоты f сигнала, фор- мируемого на выходе полосового фильтра 8, что необходимо для реализации селективных свойств стоящего после смесителя 12 узкополосного фильтра 13. На выходе смесителя 12 формируется демодулированная составляющая IL(t) разностной частоты df цес-1 f, сигналов, поданных на его входы, которая описывается выражением

lIa(t)UflCOsC2Tr4ft + О i t i -Jo

где Ид -tiec - амплитуда демодулированной разностной состав- ляющей на выходе смесителя 12.

Демодулированный сигнал с выхода смесителя 12 поступает на вход узко полосного фильтра 13, характеристи- ки которого согласованы с параметрами входного сигнала. Частотные иска жения линейного закона изменения ча

4942038

тоты (с) сигнала, формируемого полосовым фильтром 8, носят высокочастотный характер и обусловлены ошибками дискретизации. Частотные искажения линейного закона изменения частоты p|.(t) сигнала, формируемого перестраиваемым генератором 15, носят низкочастотный характер и обусловлены в основном нелинейностью модуляционной характеристики. Поэтому низкочастотные искажения сигнала проходят через узкополосный фильтр 13, а высокочастотные искажений сигнала эффективно им подавляются. Следовательно, на выходе узкополосного фильтра 13 формируется сигнал li.j((t) , описываемый выражением:

ly(t)U cos 2Trdft-{ ,(t)dtj.

10

15

20

О t : С

0

О t : С

5

5

0

5

0

о

где и.иж амплитуд;) сигнала на выходе узкополосного фильтра 13.

Выходной сигнал узкополосного фильтра 13 поступает на первый вход смесителя 14. На второй вход смесителя 14 поступает сигнаа с выхода перестраиваемого генератора 15. На выходе второго смесителя 14 формируется суммарный ЛЧМ-сигнал ) частоты f,.df+f pf., описываемый выражением

I

lL.(t)U,rSin 2irflft- .(t)dt +

1 i ,t4 5/3.(t)dt

О

t ,,,,t-2ir f,,t-{(t)dt

1 +2frf«,t+ 2P,t S )dt

о

Ujsin 2frf ec t + /i, , 0 .t . TO,

который поступает на вход полосового фильтра 16. На выходе полосового фильтра 16 выделяется выходной ЛЧМ- сигнал, который в результате двойного преобразования частоты обладает существенно меньшими внутриимпульс- ными частотными искажениями, уровень которых определяется селективными свойствами и полосовой пропускания узкополосного фильтра 13.

Низкочастотные модуляционные искажения компенсируются при втором преобразовании частоты в смесителе 14.

С помощью тактовых импульсов, формируемых генератором 11 тактовых импульсов, осуществляется синхронизация работы блоков формирователя ЛЧМ-сигналов.

При поступлении на выходы формирователя 3 управляющих сигналов второго импульса запуска, кода начальной частоты и кода скорости частот- ной модуляции начинается процесс формирования второго ЛЧМ-сигнала, который происходит аналогично процессу формирования первого ЛЧМ-сигнала. При формировании третьего импульса запуска начинается процесс формировании третьего Я Ш-сигнала, который происходит аналогично двум предшествующим. При формировании четвертого импульса запуска весь цикл работы устройства повторяется.

Таким образом, за цикл работы устройства на его выходе формируются три ЛЧМ-сигнала с различными скоростями частотной модуляции и уменьшен- ным уровнем модуляционных искажений. Количество формируемь;х ЛЧМ-сигналов за цикл работы устройства может быть легко увеличено, для чего увеличить разряднбсть двоичного счетчика 18

и объем памяти блока 19 памяти.

Формула изобретения

-

Qj 2П

25

30

35

с входом первого нлкаплинакичргс сум матора, второй циф)оана:1огп7нпи преобразователь и второй :u;;: co.4(-,i фильтр , отличают и и с я тем, что, с целью умоимиения уроиия модуляционных искажеюп) PK;xo;;iiuro сигнала, в него BBe.i. последовательно соединенные первый смеситель, первый вход KO j oporo сс единен с выходом первого поло,оного фильтра, узкополосный фильтр и второй смеситель, выход которого соединен с входом второго полосового фильтра, последовательно соединенные фипьтр нижних частот, вход которого соединен с выходом второго цифроаналогового преобразователя, и перестраиваемый генератор, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго смесителей, второй блок памяти, вход которого соединен с выходом комбинационного сумматора, а выход - с входом второго цифроаналогового преобразователя, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с входом синхронизации второго накапливающего сумматора и с входами синхронизации первого и второго цифро- аналоговых преобразователей, а выход импульсов запуска формирователя управляющих сигналов соединен с входом обнуления первого накапливающего сумматора.

п

I

Фиг.2

/ «-A ys V

r n

1 1.

liiiTiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiHiniiiii

/n /II /

/18

1