Цифровой синтезатор частотно-модулированных сигналов Советский патент 1990 года по МПК H03B23/00 

Изобретение относится к радиотех

нике и может использоваться в радиопередающих и радиоприемных устройствах .

Цель изобретения - расширение частотного диапазона и увеличение длительности Формируемых частотно-модулированных сигналов.

На чертеже представлена структурная электрическая схема цифрового синтезатора частотно-модулированных сигналов.

Цифровой синтезатор содержит Формирователь 1 управляющих сигналов, задающий генератор 2, умножитель 3 частоты, двоичный счетчик 4, первый коммутатор 5, второй коммутатор 6, блок 7 постоянной памяти (БПП), первый блок 8 управляемых инверторов, второй блок 9 управляемых инверторов инвертор 10, первый 11 и второй 12 буферные регистры, первый 13 и второ 14 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), блок 15 полосовых фильтров (БПФ). При этом формирователь 1 управляющих сигналов содержит генерато 16 импульсов, счетчик 17, Аормнрова- тель 18 импульсов, блок 19 памяти и регистр 20 памяти.

Синтезатор работает следующим образом.

Цифровой синтезатор обеспечивает Аормирование последовательности различных сигналов с программным изменением кх видов и параметров, « ормиро- вание каждого ич сигналов осуществляется в несколько этапов. Формирователь 1 обеспечивает заданную последовательность работы. Рассмотрим режим работы, при котором одновременно Формируются два линейно-частотно-модулированных сигнала (ЛТМ) с одинаковыми значениями центральной частоты, де-. виации и длительности, но различными знаками скорости частотной модуляции

5

0

5

0

5

5

0

45

0

Нормирование данных сигналов осуществляется в два этапа.

В исходном состоянии двоичный счетчик 4 удерживается в нулевом состоянии сигналом с четвертого выхода формирователя 1. Формирование выходных ЛЧМ сигналов начинается в- момент поступления импульса с выхода генератора 16 импульсов, под действием которого на выходе формирователя 18 импульсов формируется короткий синхроимпульс. Под действием этого импульса в регистре 20 памяти осуществляется запись информации, храняпейся по нулевому адресу блока 19 памяти. Одновременно этот синхроимпульс переводит счетчик 17 в единичное состояние, а на адресные входы блока 19 памяти поступает noBbfft двоичный код, что приводит к поступлению на входы регистра 20 памяти информации, хранящейся по первому адресу блока 19 памяти.

Таким образом, на выходе Формирователя 1 Ьормируется набор управляющих сигналов и начинается первый этап формирования выходных ЛЧМ сигналов. С первого выхода сЪормирователя 1 на управляющий вход первого коммутатора 5 поступает запрещающий сигнал, а на его выходе на первом этапе работы формируется постоянный уровень (например, низкий уровень) независимо от уровня сигнала на втором входе. С второго входа формирователя 1 на управляющий вход второго коммутатора 6 поступает разрешающий потенциал. На выходе второго коммутатора 6 Формируется выходной сигнал, который соответствует инверсному сигналу на входе второго коммутатора 6. С третьего выхода Формирователя 1 сигнал переводит двоичный счетчик 4 в режим суммирования импульсов, а на его выходах Фор мируется последовательность двоичных кодов, численное значение которых из51552345

меняется от 0 до N-1 . 1лительность 0,5f ) находится сигнаа Y(rT) с инверсные спектром

первого этапа определяется значениями разрядности двоичного счетчика 4 и тактовой частотой f с выхода умно

Y()

«

,5fT

(I)

)

«

,5fT

(I)

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - расширение частотного диапазона и увеличение длительности формируемых частотно-модулированных (ЧМ) сигналов. Цифровой синтезатор ЧМ сигналов содержит задающий генератор 2, умножитель 3 частоты, двоичный счетчик 4, блок постоянной памяти 7, инвертор 10, буферный регистр 11 и блок полосовых фильтров 15. Цель достигается введением формирователя 1 управляющих сигналов, коммутаторов 5 и 6, блоков управляемых инверторов 8 и 9, буферного регистра 12 и ЦАП 13 и 14, с помощью которых в два этапа обеспечивается формирование последовательности различных сигналов с программным изменением их видов и параметров. Синтезатор по п. 2 ф-лы отличается выполнением формирователя 1, состоящего из генератора 16 импульсов, счетчика 17, формирователя 18 импульсов, блока памяти 19 и регистра 20 памяти. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

жителя 3. Ъ ---

---. Выходы

т

всех разрядов двоичного счетчика образуют первый выход двоичного счетчика 4, который подключен к адресному входу ЫТП 7. Выход самого младшего разряда двоичного счетчика 4 образуе его второй выход. Третьим выходом двоичного счетчика 4 является выход импульса переноса.

На первом этапе работы линейная последовательность кодов от 0 до N-I с первого выхода двойного счетчика 4 используется для адресации Г,П7Т 7, в котором с нулевого по N-1 адрес записаны двоичные коды амплитудных отсчетов ЛЧМ-сигнала cfc (гТ), частота которого за время С изменяется от :

значения начальной частоты fu до .н

f т / 4 . Коды амплитудных отсчетов JI4N- сигналов с выхода БПП 7 без изменени проходят через первый блок 8 управляемых инверторов и Фиксируются в первом буферном регистре I 1 . Запись указанных кодов осуществляется тактовым импульсом с выхода инвертора 10 поступающим на вход синхронизации первого буферного регистра 11. В первом ПАП 13 последовательность кодов амплитудных отсчетов преобразуется в дискретный ЛЧМ-сигпал, из спектра которого в блоке 15 полосовых Фильт- ров выделяется основная составляющая спектра, а на первом выходе блока 15 формируется ЛЧМ-сигнал, частота которого изменяется от f до .

Кроме того, коды амплитудных отсчетов ЛЧМ-сигнала с выхода БПП 7 поступают на вход второго блока 9 управляемых инверторов, на управляющий вход которого поступает инвертированная последовательность импульсов с частотой fT/2, которая поступает через открытый второй коммутатор 6 с второго выхода двоичного счетчика 4. Таким образом, во втором блоке 9 управляемых инверторов осуществляется инверсия каждого второго двоичного кода. Сформированная во втором блоке 9 управляемых инверторов последовательность кодов фиксируется во втором буферном регистре 12. В связи с этим с основной полосе частот f & (0...

0

0

5

0

5

0

5

0

5

т.е. закон частотно-модулированного сигнала Y(rT) будет зеркальным отображением закона частотно-модулированного сигнала Х(гТ) относительно частоты fT/4.

Преобразованная последовательность кодов амплитудных отсчетов ЛЧМ-сигна- лов с выхода второго буферного регистра 12 поступает на вход второго ПАП 5 4, где преобразуется в дискретный ЛЧМ-сигнал, из спектра которого в блоке 15 полосовых фильтров выделяется соответствующая составляющая спектра, в результате чего на втором выходе блока 15 полосовых фильтров формируется ЛЧМ-сигнал, частота которого изменяется от 0,5 - fH до fT/4.

Второй этап формирования выходных ЛЧМ-сигналов начинается в момент переполнения двоичного счетчика 4, когда его содержимое достигает значения N-1. На третьем выходе двоичного счетчика 4 Формируется импульс переполнения, который поступает на вход формирователя 1. В последнем указанный импульс поступает на второй вход форм1фователя 18 импульсов. Под действием данного импульса в Формирователе 18 импульсов формируется короткий синхроимпульс, с помощью которого в регистр 20 памяти заносится содержимое блока 19 памяти по первому адресу, а также к содержимому счетчика 17 добавляется единица и оно становится равньм двум. 1 зменение содержимого счетчика 17 приводит к тому, что на входы регистра 20 памяти поступает информация, хранящаяся в блоке 19 памяти по второму адресу.

Таким образом, на выходе формирователя 1 Формируется набор управляющих сигналов и осуществляется второй этап Формирования выходных ЛЧМ-сигна- лов. С первого выходе Формирователя 1 на управляющий вход первого коммутатора 5 поступает разрешающий сигнал (например, логический ноль). В результате этого на втором этапе работы устройства на управляющий вход первого блока 8 управляемых инверторов поступает инвертированная последовательность меандровых импульсов с частотой f /2. Таким образом, на втором этапе работы устройства в первом блоке 8 управляемых инверторов осуществляется инверсия каждого второго двоичного кода, описанного с выхода ЯПП 7. Сформированная последовательность кодов Фиксируется в первом буферном регистре П. С второго выхода Форми- рователя 1 на управляющий вход второго коммутатора 6 поступает запрещающий сигнал например, логическая единица). Это приводит к тому, что на выходе второго коммутатора 6 Нормируется постоянный логический уровень (например, логический нуль) и второй блок 9 управляемых инверторов работает в режиме трансляции кодов. С третьего выхода (Ьормирователя 1 управляющих импульсов на входы двоичного счетчика 4 поступают сигналы, под действием которых двоичный счетчик 4 переводится и режим вычитания импульсов. На втором этапе работы устройства в двоичном счетчике 4 Формируется последовательность кодов, численное значение которых изменяется от N-1 до 0. Изменение порядка опроса FITTI 7 приводит к изменению знака скорости частотной модуляции записанного (считываемого) ЛЧМ-сигнала.

Последовательность измененных (инверсия каждого второго кода) кодов амплитудных отсчетов ЛЧМ-сигнала с выхода первого буферного регистра 11 поступает на вход первого 11АП 13, где преобразуется в дискретный ЛЧМ- сигнал. Из спектрг дискретного ЛЧМ- сигнала на выходе первого 11АП 1 3 в блоке 15 полосовых Фильтров выделяется основная составляющая спектра, в результате чего на первом выходе блока 15 полосовых фильтров Формируется ЛЧМ-сигнал, частота которого изменяется от т/4 до 0,5fT - fц. Таким образом, за д«а этапа работы на первом выходе блока 15 полосовых Фильт- ров формируется ЛЧМ-сигнал, частота которого изменяется от fH до 0,5fT - - fц, а девиация частоты соответственно составляет ДТ 0, - Јн.

Последовательность неизмененных кодов амплитудных отсчетов ЛЧМ-снгнала с выхода второго буферного регистра 12 поступает на вход второго ПАП 14, где преобразуется в дискретный ЛЧМ- сигнал. Из спектра дискретного сигнала на выходе второго 11А.П 14 в блоке 15 полосовых Фильтров выделяется основная составляющая спектра, в результате чего на втором выходе блока

10

15

20

25

15523458

полосовых Фильтров формируется ЛЧМ- сигнал, частота которого изменяется от fT/4 до FH . Таким образом, за два этапа работы на втором выходе блока 15 полосовых фильтров формируется ЛЧМ-сигнал, частота которого изменяется от 0,5fT - fH до fH, а депиаиия частоты соответственно составляет ДР 0,5fт - 2fH.

Второй -этап Формирования . выходных ЛЧМ-сигналов заканчивается в момент переполнения двоичного счетчика 4, когда его содержимое достигнет нулевого значения. Па третьем выходе двоичного счетчика 4 формируется импульс переполнения, который поступает на вход формирователя 1. В последнем указанный импульс поступает на второй вход Формирователя 18 импульсов. Под действием данного импульса в Формирователе 18 импульсов Формируется короткий синхроимпульс, с помощью которого в регистр 20 памяти заносится содержимое блока 19 памяти по второму адресу, а также к содержимому счетчика 17 добавляется единица и оно становится равным трем. Изменение содержимого счетчика 17 приводит к тому, что на входы регистра 20 памяти поступает информация, хранящаяся в блоке 19 памяти по третьему адресу. Таким образом, на выходе Формирователя 1 Формируется набор управляющих сиг- палов, характерный для процесса окончания формирования выходных ЛЧ4 -сигналов . С четвертого выхода Формирователя 1 на управляющий вход двоичного счетчика 4 поступает сигнал, под действием которого указанный счетчик переводится и удерживается в нулевом состоянии. На этом процесс Формирования выходных ЛЧМ-сигналов заканчивается.

В процессе работы легко реализуется согласование конечной и начальной фаз элементарных подымпульсов. Последнее обусловлено тем, что состыковка подьмпульсов осуществляется на частоте fT/4, т.е. за один такт работы устройства набег Фаты Формируемого ЛЧМ-сигнал а равен 4 /ft/2. Таким образом, разность Фаз между предпоследним отсчетом первого подымпульса и первым отсчетом второго подымпульса равна ft, т.е. данные отсчеты инверсны. В соответствии с этим непрерывность фазы формируемого ЛЧМ-сигнала обеспечивается в том случае, ес30

35

40

45

50

55

вне обеспечивается соответствующей элементной базой.

С учетом многочастотной структуры спектра дискретного ЛЧМ-сигнала в

ли первый отсчет второго подымпульсапри (Нормировании некоторых т данных

путем инверсии предпоследнего отсчета сигналов отражена в таблице. В таб- первого подымпульса. Указанное уело-липе показан общий вид частотной модуляиии выходного сигнала и отряжены режимы работы элементов предлагаемого устройства, где Л- (N-1) обозначает, что двоичный счетчик 4 работает ня блоке 15 полосовых фильтров могут вы- суммирование и его содержимое иэменя- деляться более высокочастотные сое- JQ ется от нуля до (N-1); (N-1) - О тавляютие с центральными частотамиобозначает, что двоичный счетчик 4

f0 т(п+П,25), где п О, 1, 2,работает на вычитание и его содержимое изменяется от (N-1) до нуля; Трансл. обозначает, что в первом 15 блоке 8 управляемых инверторов осуществляется простая передача кодов (трансляция кодов): Инверс. обозна- вать сигналы с другими видами частот- чает, что в первом блоке 8 управляе- ной модуляции, в общем случае с зиг-мьк инверторов осуществляется инверзагообразньми законами частотной мо- 2о сия каждого второго передаваемого ко- дуляиии. Последовательность работыда апмлитудных отсчетов формируемого

элементов предлагаемого устройстваколебания.

3Это позволяет увеличить количество одновременно (Нормируемых ЛЧМ-сигналов .

Наличие в предлагаемом устройстве формирователя 1 позволяет ФормироЦифровой синтезатор частотно-модулированных сигналов обладает повышенной длительностью и расширенным диапазоном частот выходных сигналов. Это обусловлено тем, что величина тактовой частоты fT в четыре

раза больше центральной частоты f0 формируемого сигнала f /fQ 4 и практически не зависит от величины допустимой Фазовой ошибки &Ц. Величина ,Jtp определяется только разрядностью хранимых в БГОТ 7 кодов амплитудных

11

отсчетов Формируемого сигнала. Так как максимальное значение тактовой частоты задающего генератора 2 ограничено быстродействием К ТТЛ 7, то при тех же величинах допустимых Фазовых ошибок максимальная частота Формируе- мых сигналов в 4-32 раз больше. Кроме того, при фиксированной длительности формируемых ЛЧМ-сигналов требуемый объем КПП 7 в 4-20 раз меньше, чем в прототипе.

Формула изобретения

мутатора, вход которого объединен с входом первого коммутатора и соединен с вторым выходом двоичного счетчика, третий выход которого подключен к i входу формирователя управляющих сигналов, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами

Ю двоичного счетчика, вход и выход первого цифрового преобразователя подключены соответственно к выходу первого буферного регистра и к первой группе входов блока полосовых Фильт15 РОВ, вторая группа входов которого соединена с выходом второго цифроана- логового преобразователя, вход синхронизации второго буферного регистра подключен к выходу инвертора, второй

20 вход первого блока управляемых инверторов объединен с вторьм входом второго блока управляемых инверторов и соединен с выходом блока постоянной памяти.

25

35

чен к управляющему входу второго формирователя управляющих сигналов,

2. Синтезатор по п.1, отличающийся тем, что Формирователь управляющих сигналов содержит последовательно соединенные генератор импульсов, Формирователь импульсов, счетчик, блок памяти и регистр памяти, вход синхронизации которого соединен с выходом формирователя импульсов, второй вход которого является входом формирователя управляющих сигналов, при этом первый, второй, третий и четвертый выходы регистра памяти являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертый выходами