Манипулятор частоты без разрыва фазы Советский патент 1989 года по МПК H04L27/10 

ел

СП

со

00 4

Изобретение относится к технике связи и можег быть использовано в системах пepeл т- и цифровой информации

Цель изобретения - уменьшение времени настройки манипулируемых частот.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока сравнения и блока управления; нп фиг.З структурная схема цифрового фильтра двоичных сигналов.

Манипулятор частоты без разрыва фазы содержит первый 1 и второй 2

10

Перед началом сеанса связи необходимо произвести настройку манипулируемых частот. Режим Настройка начинается после команды Пуск, по которой на выходе первого реверсивного счетчика 1 устанавливается код, соответствующий максимальному выходному напряжению цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 7, на выходе второго реверсивного счетмика 2 - нулевой код, а на третьем выходе блока 13 управления формируется О, соответствующий настройке частоты f-. Нулевой код с выхореверсивные счетчики, сумматор 3 ко- 15 Да цифрового фильтра 6 двоичных сигна- дов, умножитель 4 кодов, буферный регистр 5, цифровой фильтр 6 двоичных сигналов, цифроаналоговый преобразователь 7, генератор 8, управляемый напряжением, смеситель 9, перестраиваемыйj фронту импульсов, поступающих на генератор 10, блок 11 сравнения, распределитель 12 импульсов, блок 13 управления и фильтр нижних частот.

Блок 11 сравнения содержит усилитель-ограничитель 15, первый 1б, ВТО-25 го реверсивного счетчика 1, а на тралов через умножитель + кодов поступает На вход сумматоров 3 кодов, выходной код которого переписывается в буферный регистр 5 по отрицательному

тактовый вход манипулятора. Кроме того, третий выход блока 11 сравнения через распределитель 12 импульсов подключается к тактовому входу перворой 17 и третий l8 D-триггеры, формирователь 19 импульсов сброса, первый вентиль 20, опорный генератор 21, второй 22 и третий 23 вентили, первый 2- и второй 25 формирователи временных ЗО интервалов, четвертый D-триггер 2б, четвертый вентиль 27, первый селектор 28 длительности импульсов и пятый вентиль 29.

Блок 13 управления содержит с типлексор 30, пятый 31 и шестой 32 D-триггеры, шестой 33 и седьмой 3 вентили, первый 35 и второй Зб шифраторы, второй селектор 37 длительности шульсов.40

Цифровой фильтр 6 двоичных сигналов содержит двоичный счетчик 38, постоянное запоминающее устройство 39 и регистр 40 сдвига.

Манипулятор частоты без разрыва фазы работает следующим образом.

Пусть требуется сформировать час- тотно-манипулировэнный сигнал, причем манипулируемые частоты равны f и f i f , а центральная частота t; Q -( )/2. Тогда на вход перестраивё- емого генератора 10 подается код, соответствующий частоте (fц-Л), где частотная расстройка Д вводится для

тий вход блока 11 сравнения из блока 13 управления подается код, соответствующий частоте й й() Частота F среза фильтра нижних частот (фНи) k выбирается равной диапазону перестройки частоты генератора 8, управляемого напряжением. Поэтому на выходе этого фильтра выделяется сиг- нал разностной частоты fp /fr4H f4 u), где fruM частота сигнала на выходе генератора 8, управляемого напряжени- ем. Разностная частота сравнивается при помощи блока 11 сравнения с номинальным значением Л. Логический сигнал, соответствующий знаку частотного рассогласования sign () с второго выхода этой схемы поступает на входы реверса счетчиков 1 и 2. Если fр 2 Ci,, , то первый реверсивный счетчик

45 1 работает на вычитание, причем на его тактовый вход в течение 0( (с) подается частота fp. Время выбирается так, чтобы при линейной зависимости fr4K от напряжения на входе генератора 8, управляемого напряжением, настройка манипулируемой частоты производилась за один шаг, т.е. С, , где (М+1) - разрядность ЦАП 7. Однако на практике эта зависимость чаще всего

Перед началом сеанса связи необходимо произвести настройку манипулируемых частот. Режим Настройка начинается после команды Пуск, по которой на выходе первого реверсивного счетчика 1 устанавливается код, соответствующий максимальному выходному напряжению цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 7, на выходе второго реверсивного счетмика 2 - нулевой код, а на третьем выходе блока 13 управления формируется О, соответствующий настройке частоты f-. Нулевой код с выхоДа цифрового фильтра 6 двоичных сигна- фронту импульсов, поступающих на

лов через умножитель + кодов поступает На вход сумматоров 3 кодов, выходной код которого переписывается в буферный регистр 5 по отрицательному

Да цифрового фильтра 6 двоичных сигна- фронту импульсов, поступающих на

го реверсивного счетчика 1, а на тратактовый вход манипулятора. Кроме того, третий выход блока 11 сравнения через распределитель 12 импульсов подключается к тактовому входу первотий вход блока 11 сравнения из блока 13 управления подается код, соответствующий частоте й й() Частота F среза фильтра нижних частот (фНи) k выбирается равной диапазону перестройки частоты генератора 8, управляемого напряжением. Поэтому на выходе этого фильтра выделяется сиг- нал разностной частоты fp /fr4H f4 u), где fruM частота сигнала на выходе генератора 8, управляемого напряжени- ем. Разностная частота сравнивается при помощи блока 11 сравнения с номинальным значением Л. Логический сигнал, соответствующий знаку частотного рассогласования sign () с второго выхода этой схемы поступает на входы реверса счетчиков 1 и 2. Если fр 2 Ci,, , то первый реверсивный счетчик

1 работает на вычитание, причем на его тактовый вход в течение 0( (с) подается частота fp. Время выбирается так, чтобы при линейной зависимости fr4K от напряжения на входе генератора 8, управляемого напряжением, настройка манипулируемой частоты производилась за один шаг, т.е. С, , где (М+1) - разрядность ЦАП 7. Однако на практике эта зависимость чаще всего

Изобретение относится к технике связи. Цель изобретения - уменьшение времени настройки манипулируемых частот. Манипулятор содержит реверсивные счетчики 1 и 2, сумматор 3 кодов, умножитель 4 кодов, буферный регистр 5, цифровой фильтр 6 двоичных сигналов, ЦАП 7, управляемый напряжением г-р 8, смеситель 9, перестраиваемый г-р 10, блок сравнения 11, распределитель 12 импульсов, блок управления 13 и фильтр 14 нижних частот. Цель достигается за счет того, что цифровой фильтр 6 не вносит дополнительной задержки в процесс настройки, поскольку информация на его входе меняется только при переходе от настройки частоты F₀ к настройке частоты F₁. 3 ил.

того, чтобы избежать неопределенности j. бывает нелинейной, причем крутизна пепри оценке знака частотного рассогласования. В многоканальных системах удобно выбирать а равной разности центральных частот соседних каналов.

рестроики уменьшается с ростом управляющего напряжения. Поэтому при грубойf г,

i- JH

настройке (пока ) Maci . га всегда остается больше fu,. Для

рестроики уменьшается с ростом управляющего напряжения. Поэтому при грубойf г,

i- JH

настройке (пока ) Maci . га всегда остается больше fu,. Для

515

упро1цения схемы можно выбирать Г .

Если fp 2 АО, то знак коррекции определяется знаком величины 1/fp- -1/Л

.0 (т.е. при этом производится . сравнение периодов разностной и номинальной частот ), а на тактовый вход первого реверсивного счетчика 1 в течение /l/ufl-l/fp/ с подаются коррек- тирующие импульсы, период следования которых о постоянен и определяется по формуле 8 /й, где минимальное приращение частоты генератора 8, управляемого напряжением, при изменении выходного напряжения ЦАП 7 на единицу младшего разряда. Такой выбор величины 5 позволяет согласовать точности измерения и установки частоты. Как только окажется, что / I/UQ-1/fp/-ifi , процесс, настройки частоты f считается окончательным. При этом на первом выходе блока 11 сравнения формируется признак, который поступает на первый вход блока 13 управления и вызывает

переход к настройке частоты f . Теперь на третий вход блока 11 сравнения поступает код частоты Л, u+(), а импульсы коррекции через распределитель 12 импульсов подаются на тактовыйю вход второго реверсивного счетчика 2. На третьем выходе блока 13 управления формируется сигнал 1, что приводит

35

к установлению на выходной шине цифрового фильтра 6 двоичного сигнала максимально возможного кода (он содержит едини- цы во всех разрядах), при этом на выходе сумматора 3 кодов с точностью до единицы младшего разряда образуется

3

сумма содержимого первого 1 и второго 40 ,-,-/ 2 реверсивных счетчиков. Логика работы J /

симая

устройства такая же, как и при настройке частоты f. , однако во всех приВ режиме Передача также производится оценка разностной частоты и

водившихся соотношениях следует заменить АО на А, . В результате настройки коррекции содержимого первого 1 и вто- частоты f, во втором реверсивном счет- рого 2 реверсивных счетчиков. Для

этого в блоке 13 управления анализируется длительность интервалов вращения, в течение которых сигнал m(t) остается неизменным. Если это время меньше LT, то сигнал блокировки с первого выхода блока 13 управления запрещает прохождение импульсов коррекции на третий выход блока 11 сравнения. Как только модулирующая информация остается неизменной более LT с, блокирующий сигнал снимается и происходит коррекция содержимого соответствующего счетчика.

чике 2 образуется код, соответствующий приращению напряжения на выходе ЦАП 7 при переходе от частоты fg к частоте f,.

По завершении настройки частоты f, 50 манипулятор переходит в режим Передача. Теперь модулирующая информация m(t:) через блок 13 управления поступает на вход цифрового фильтра 6 двоичных сигналов. Если требуется передать ее последовательность двоичных символов а. ,l, то

оо

m(t) a; g(t:-iT),

;.со

(t) -Г

о в остальных случаях,

д 5 0 5

Т - длительность одного символа .

На выходе цифрового фильтра 6 двоичных символов в момент времени jT/n образуется прямой код неотрицательного числа

Ln-, x(JT/n)m(j-l)T/n.(3g,

где рр - отсчеты импульсной характеристики фильтра; п

L

количество отсчетов сигнала, укладывающихся на интервале времени Т (т.е. частота дискретизации равна н/Т); нормированная к Т длин импульсной характеристики фильтра.

Этот код удерживается на выходе фильтра в течение последующих Т/п с. При этом напряжение на выходе ЦАП 7 равно

U(t)Uo + (U,-UJ x(t), где Ug - напряжение, соответствующее

частоте fg; и, - напряжение, соответствующее

частоте f ,

Буферный регистр 5 требуется для того, чтобы переходные процессы в умножителе кодов и сумматоре 3 кодов не сказывались на выходном напряжении 5 ЦАП 7. В состав ЦАП 7 входит сглаживающая КС-цепочка с частотой среза п/Т, необходимая для подавления гармоник ступенчатого сигнала. Задержка, вно,-,-/ J /

симая этой цепочкой, примерно равна

В режиме Передача также производится оценка разностной частоты и

коррекции содержимого первого 1 и вто- рого 2 реверсивных счетчиков. Для

Сокращение времени настройки мани- пулируемых частот достигается за счет того, что предмодуляционный цифровой фильтр 6 двоичных сигналов не вносит дополнительной задержки в процесс настройки, поскольку информация на его входе меняется только при переходе от насгройки частоты f к настройке 4acTotb{ f .

В многоканальных системах в качестве перестраиваемого генератора 10 может быть использован например, - синтезатор частот, содержащий в цепи фазовой автоподстройки частоты дели- тель с переменным коэффициентом деления, определяющим центральную частоту сигнала, а в одноканальных системах - кварцевый генератор.

Блок 11 сравнения работает следую- щим образом. Разностная частота fp с первого входа схемы через усилитель- ограничитель 15 поступает на тактовый вход сдвигового регистра, который собран на первом 1б и втором 17 D-тригге pax и устанавливается в нулевое состояние по команде Пуск, подаваемой на четвертый вход блока 11 сравнения. При этом в первый 24 и второй 25 формирователи временных интервалов записывается код эталонной частоты К; (,1), поступающий на третий вход блока 11 сравнения. По первому положительному фронту импульса разностной частоты, прошедшему по окончании ко- ман ды Пуск, команда записи кода сбрасывается и на выходах формирователей 25 и 2k появляется О, который удерживается 1/й; и 1(2 и; с соответственно. На выходе второго вентиля 22 формируется импульс, длительность которого равна разности периодов частот fp и ui; . Этот импульс поступает на первый селектор 28 /}лительности импульсов, где сравнивается по длитель- ности с периодом и частоты опорного генератора 21. Если | 1/fр-1/и; (- 5 , то на выходе первого селектора 28 длительности импульсов, который является первым выходом блока 11 сравне- ния, формируется 1, в противном случае на этом выходе формируется . На выходе третьего D-триггера 18, который является вторым выходом блока 11 сравнения, к моменту появления мпульса на выходе второго вентиля (полусумматора) 22 формируется знак частотного рассогласования (О соответствует случаю , а 1 - случаю

f.,.-&;), На выходе четвертого D-триггера 26 вырабатывается признак точно настройки (1 соответствует случаю fp 2 U;, О - случаю fp 2А;). В соответствии с этим признаком четвертый вентиль 27 пропускает либо f р, либо опорную частоту, вырабатываемую опорным генератором 21. На выходе третьего вентиля 23, который является третьим выходом блока 11 сравнения, при наличии 1 на втором входе блока 11 сравнения образуется пачка корректирующих импульсов. При помощи первого вентиля 20 и формирователя 19 импульсов сброса вырабатывается импульс сброса, передний фронт которого совпадает с моментом окончания пачки кор корректирующих импульсов, а задний фронт - с передним фронтом второго тактового импульса, поступающего на тактовый вход блока 11 сравнения по окончании пачки корректирующих импульсов. Импульс сброса через пятый вентиль 29 поступает на входы начальной установки первого 1б и второго 17 D-триггеров и подготавливает следующий цикл измерения разностной частоты (при этом задержка между очередными итерациями лежит в интервале Т/п - 2Т/П, что гарантирует окончание переходных процессов в умножителе 4 кодов и сумматоре 3 кодов и установку к моменту начала следующей итерации соответствующего значения частоты на выходе генератора 8, управляемого напряжением.

Блок 13 управления работает следующим образом. Код девиации с его третьего входа поступает на входы первого 35 и второго Зб шифраторов, формирующих соответственно коды частот f и f,. Код частоты Л; представляет собой величину l/u;У, выраженную в двоичной системе счисления. При помощи мультиплексора 30 на второй выход блока 13 управления в соответствии с выходным сигналом седьмого вентиля 34 подключается выход одного из шифраторов 35, 36 (при О на управляющем входе мультиплексор пропускает выходной сигнал первого шифратора 35, а при 1 - выходной сигнал второго шифратора 36). Режим настройки инициируется командой Пуск, поступающей на второй вход блока 13 управления и вызывающей обнуление пятого 31 и шестого 32 D-триггеров. При этом на выходе седьмого вентиля 3,

который является третьим выходом

блока 13 управления, формируется О соответствующий настройке частоты f а на выходе шестого вентиля 33, кото- рый является первым выходом блока 13 управления, формируется 1, разрешающая коррекцию содержимого реверсивных счетчиков 1 и 2. По завершении настройки частоты f на первом входе блока 13 управления возникает положительный перепад напряжения, на выходах пятого Ц-триггера 31 и седьмого вентиля З устанавливается 1, что соответствует настройке частоты f. Когда будет настроена и эта частота, положительный перепад напряжения с первого входа блока 13 управления установит шестой D-триггер 32 в состояние 1. Тогда на выход седьмого вентиля 3 проходит информация с четвертого входа блока 13 управления и манипулятор работает в режиме Передача. При этом на первом вь(ходе блока 13 управления 1 формируется только в тех случаях, когда при помощи второго селектора 37 длительности импульсов установлено, что информация на четвертом входе блока 13 управления оставалась неизменной (более Т с). Тем самым обеспечивается возможность подстройки манипулируемых частот в процессе сеанса связи.

Цифровой фильтр 6 двоичных сигналов работает следующим образом. Входная двоичная информация с тактом Т поступает на информационный вход L- разрядного регистра 0 сдвига. Моменты смены информации должны совпадать с отрицательными фронтами синхроим- пульсов, поступающих на тактовый вход двоичного log/i п-разрядного счетчика 38. Период следование этих синхроимпульсов равен Т/п. Сигнал с выхода двоичного счетчика 38 синхро- иизирует работу регистра 0 сдвига, запись информации в котором производится по переднему фронту импульсов, поступающих на тактовый вход. Младшая часть адреса постоянного запоминающе- го устройства (ПЗУ) 39 формируется в двоичном счетчике 38, а старшая - в регистре 0 сдвига. Таким образом, если в двоичном счетчике 38 содержится число К, а в регистре 40 сдвига -

число

ь .

j о ; 2 -

84

где fi.;e

10

o.il.

то адрес ПЗУ 39 равен n-j+K. Из ячейки с этим адресом считывается на выход цифрового фильтра 6 двоичных сигналов представленное в прямом коде

число.

L

jKД X

I./ р 1 i

E t

.-e

где |3g - отсчеты импульсной характеристики цифророго фильтра 6 двоичных сигналов, рассчитываемые исходя из требуемой передаточной функции по методу частотной выборки

о, если О 1 i К;

, если (i-1 ).

Таким образом, содержимое всех п-2 ячеек ПЗУ 39 можно определить, перебрав в порядке возрастания величины ,...,п-1; ,...,.

Предлагаемое устройство позволяет в 5-10 раз сократить время настройки манипулируемых частот без ухудшения остальных параметров манипулятора.

Формула изобретения

Манипулятор частоты без разрыва фазы, содержащий цифроаналоговый преобразователь, а также последовательно соединенные генератор, управляемый напряжением, и смеситель, второй вход которого соединен с выходом перестраиваемого генератора, а выход через фильтр нижних частот подключен к первому входу блока сравнения, первый выход, второй и третий входы которого соединены соответственно с первь м входом, первым и вторым выходами блока управления, а четвертый вход, являющийся входом пуска манипулятор, соединен с вторым входом блока управления и входами начальной установки первого и второго реверсивных счетмикоз, входы реверса которых соединены между собой и подключены к второму выходу блока сравнения, третий выход киторого соединен с первым входом расг ределите- ля импульсов, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, а первый и второй выходы - с тактовыми входами соответстЕвнно первого и второго реверсивных счетчиков, причем третий и четвертый входы блока управления являются соответственно входом установки девиации частоты и модулирующим входом манипулятора,

вхол перестраиваемого генератора является входом установки центральной частоты частотоманипулированного сигнала, а выход генератора, управляемого напряжением, является выходом устройства, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени настройки манипулируемых частот, в него введены сумматор кодов, умножитель ко-ю дов, буферный регистр и цифровой фильтр двоичных сигналов, причем третий выход блока управления подключен к входу цифрового фильтра двоичных сигналов, выходы которого соединены is

таи

девиации

С первыми входами перемножителя кодов, вторые входы которого соединены с выходами второго реверсивного счетчика, а выходы - с первыми входами сумматора кодов, вторые входы которого соединены с выходами первого реверсивного счетчика, а выходы - с последовательно соединенными буферным регистром, цифроаналоговым преобразователем и генератором, управляемым напряжением, при этом тактовые входы буферного регистра, цифрового фильтра двоичных сигналов и блок сравнения объединены и являются тактовым входом манипулятора

unnifatcM mpftHifuo

ноЗумция