Формирователь частотно-модулированных сигналов Советский патент 1991 года по МПК H03C3/00 

VJ о го ел

ел

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах формирования радиолокационных сигналов и в измерительной технике.

Целью изобретения является повышение точности формирования закона частотной модуляции выходных сигналов,

На фиг. 1 представлена функциональная схема формирователя частотно-модулированных сигналов; на фиг. 2 - диаграммы его работы.

Формирователь частотно-модулированных сигналов содержит (фиг. 1) первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1, первый сумматор 2, управляемый напряжением генератор (ГУН) 3, формирователь 4 разностной частоты, преобразователь 5 частота-код, вычитатель 6, опорный генератор 7, второй ЦАП 8. второй сумматор 9 и блок 10 памяти.

Преобразователь 5 выполнен на элементе 11 совпадения, инверторе 12 и счетчике 13.

Формирователь частотно-модулированных сигналов работает следующим образом.

До начала формирования частотно-модулированных сигналов производится вычисление кодов ошибок, характеризующих отклонение частоты колебаний ГУН 3 от заданных значений, поступающих на вход формирователя частотно-модулированных сигналов в виде кодов N(i). где И0.1.... 1(п - разрядность первого ЦАП 1). Код N(i) поступает на первый ЦАП 1, где преобразуется в аналоговый управляющий сигнал, и через первый сумматор 2 подается на управляющий вход ГУН 3. Рассмотрим случай формирования линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала. Необходимый при этом закон изменения частоты колебаний ГУН 3 показан на фиг. 2а штрих-пунктирной линией. Напряжение на выходе первого ЦАП1 - ступенчатое (фиг. 2, б, 1). Амплитуда ступеньки соответствует изменению кода на входе формирователя на единицу, а длительность ступеньки определяется периодом изменения кода на входе формирователя TN. Из-за нелинейности частотной настроечной характеристики (ЧНХ) ГУН 3 часттота колебаний на его выходе, соответствующая 1-й ступеньке управляющего напряжения на управляющем входе ГУН 3,не равна заданному значению. С выхода ГУН 3 сигнал с частотой колебаний f 1(1), соответствующей N(i). поступает на первый (сигнальный) вход формирователя 4. на второй (опорный) вход которого подаются колебания опорного генератора 7 с частотой f0. На выходе формирователя 4 формируется последовательность импульсов с разностной частотой fpi(i)fi(i)-f0 и поступает на вход преобразователя 5 частота-код. В преобразователе 5 частота-код подсчитывается число импульсов частоты fpi(l) за эталонный интервал времени , где to - частота колебаний опорного генератора, поступающая с его второго выхода на второй вход преобразователя 5 час0 тота-код. Полученный на выходе преобразователя 5 частота-код код Npi(i), характеризующий частоту колебаний ГУН 3 при входном коде формирователя N(i), поступает на первый вход вычитателя 6, на

5 второй вход которого поступает код N(l). Из-за нелинейности ЧНХ ГУН 3 на выходе вычитателя 6 появляется код ошибки ( (I). пропорциональный отклонению частоты колебаний ГУН 3 от заданного зна0 чения $1 (i) (фиг. 2, а), Код ошибки (i) поступает с выхода вычитателя 6 на первый вход второго сумматора 9, а с него на блок 10 памяти, где по сигналу f0 происходит запись кода N & (i) в ячейку памяти с номером I. Для этого на третий (адресный) вход блока 10 памяти поступает код N(i). a на второй вход (вход записи/считывания) блока 10 - импульсы f0 с второго выхода

Q опорного генератора 7. Код N $1 (0е выхода блока 10 памяти поступает на второй вход второго сумматора 9 и на вход второго ЦАП 8, где преобразуется в аналоговый сигнал (фиг. 2, в), и подается на второй вход первого

5 сумматора 2, где складывается со своим знаком с управляющим напряжением с выхода первого ЦАП 1. Управляющее откорректированное напряжение с выхода первого сумматора 2 поступает на управля0 ющий вход ГУН 3 и изменяет частоту его колебаний в сторону уменьшения отклонения di(l). На следующем такте работы опорного генератора 7 на выходе ГУН 3 частота его колебаний изменяется в сторону

5 уменьшения ошибки и равна f2(i). На выходе формирователя 4 формируется последовательность импульсов с разностной частотой fp2(iH20Ho, которая затем преобразуется в преобразователе 5 частота-код в

0 код NP2(I) и поступает на первый вход вычи тателя 6. С выхода вычитателя 6 код ошибки N& (I) поступает на первый вход второго сумматора 9 и суммируется с кодомН & О) С выхода второго сумматора 9 суммарная

5 ошибка записывается в ту же i-ю ячейку памяти блока ТО памяти. С выхода блока 10 памяти суммарный код ошибки преобразуется в аналоговый сигнал во втором ЦАП 8 (фиг. 2, в) и поступает на второй вход первого сумматора 2 Кроме того, суммарная ошибка с выхода блока 10 памяти поступает на второй вход второго сумматора 9, где суммируется с кодом М&зО) на следующем

такте работы опорного генератора 7 Скорректированное управляющее напряжение с выхода первого сумматора 2 поступает на управляющий вход ГУН 3 Этот процесс продолжается до тех пор, пока код ошибки не станет равен нулю При этом изменение частоты ГУН 3 прекратится и система автоматической подстройки будет находиться в динамическом равновесии

Таким образом, с каждым тактом работы формирователя определяемым fo, ошибка с выхода вычитателя 6 уменьшается, а в i-ю ячейку блока 10 памяти записывается сумма кодов ошибок Ј N(50) О) + МФО) ( соответствующая отклонению частоты колеба ний ГУН 3 от заданного значения, определяемого кодом N(i) Через TN происходит изменение входного кода формирователя на единицу N(i) N(1 + 1) и описанные выше процессы повторя ются для N(i)- N(i 1) при этом запись

N $ ( i + 1 ) производится в 11 1 ю ячейку блока 10 памяти По достижении i 2П 1 процесс измерения и запоминания ошибок характеризующих отклонения частоты ГУН 3 от заданных значении определяемых входным кодом N(i) заканчива ется. При этом в ячейках блока 10 памяти будет записана корректирующая функция для всех ,1. . , 2п-1 значений кодов N(i) поступающих на вход формирователя частотно-модулированных сигналов Формирователь частотно-модулированных сигналов готов к формированию частотно модулированных сигналов с параметрами определяемыми входным кодом N(i) При формировании частотно-модулированных сигналов происходит опрос ячеек памяти блока 10 памяти по адресам номера которых совпадают с входным кодом N(i)

При этом код 2 (5 () соответствую щий входному коду N(i), считывается из блока 10 памяти, преобразуется в аналоговый сигнал на втором ЦАП 8 и суммируется со своим знаком с управляющим напряжением, поступающим с выхода первого ЦАП 1. Под действием скорректированного управляющего напряжения с выхода первого сумматора 2 ГУН 3 формирует сигнал, частота которого меняется по ступенчат ом у закону каг тельная которого совпадает с заданными значениями частоты колебаний ГУН 3 в 1-е моменты времени При этом длительность переходных процессов в системе (ранее

5 затрачиваемая на отработку ошибок) сводится к минимуму, благодаря чему повышаются точность формирования частотно-модулированных сигналов и быстродействие формирователя частотно0 модулированных сигналов

Рассмотрим работу формирователя при изменении выходного напряжения первого ЦАП от Ui до U2 (фиг 2 а б 1)

5В формирователе частотно-модулированных сигналов корректирующие напряжения Alh и AU2 формируются на выходе второго ЦАП 8 на основании информации, записанной в ячейке блока 10 памяти, одно0 временно с формированием управляющего напряжения на выходе первого ЦАП 1 При достаточной временной стабильности частоты ГУН 3 в процессе формирования сигнала могут возникнуть ошибки установки

5 корректирующего напряжения которые по величине не превосходят изменения напряжения на выходе второго ЦАП 8 при изменении его входного кода на единицу младшего разряда Эти ошибки компенсируются за

0 один такт работы опорного генератора 7

В формирователе частотно-модулированных сигналов ошибка установки частоты ГУН 3 при изменении входного кода в пределах N(i) 01 2П 1 и при любой ве5 личине нелинейности ЧНХ ГУН 3 не превышает величины Sr( U)макс где

2П

ицдп2макс максимальное напряжение на Q выходе второго ЦАП 8 п его разрядность Благодаря этому формирователь частотно-модулированных сигналов может формировать частотно-модулированные сигналы с различными законами (напри с- мер полиномиальными) частотной моду ляции и в 3-5 раз более высокими (за счет уменьшения длительности переходных процессов) скоростями частотной модуляции без ухудшения параметров формируе о мых сигналов

Таким образом в формирователе частотно-модулированных сигналов за счет уменьшения динамических ошибок в сис- с теме автоподстройки частоты реализу ется в 2п-1 раз более высокая точность формирования частотно модулирован ных сигналов обусловленная тем что (V разбивается на 2п-1 уровней квантования и точность установки частоты Г УН 3 определяется уровнем младшего разряда второго ЦАП 8.

Формула изобретения 1. Формирователь частотно-модулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь, первый сумматор, управляемый напряжением генератор, формирователь разностной частоты, преобразователь частота-код и вычитатель, опорный генератор, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым входом формирователя разностной частоты и вторым входом преобразователя частота-код, второй цифроаналоговый преобразователь, при этом выход управляемого напряжением генератора является выходом формирователя частотно-модулированных сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования закона частотной модуляции выходных сигналов, в него введены последовательно соединенные второй сумматор и блок памяти, выход которого

соединен с входом второго цифроаналого- вого преобразователя и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом вычитателя, при этом

второй вход блока памяти и второй вход вычитателя подключены к второму выходу опорного генератора, третий вход блока памяти соединен с третьим входом вычитателя и подключен к входу первого цифроаналогового преобразователя.

2, Формирователь по п. 1, о т л и ч a torn, и и с я тем, что преобразователь частота-код содержит инвертор и последовательно соединенные элемент совпадения и счетчик, выход которого является выходом преобразователя частота-код, при этом выход инвертора соединен с входом установки в О счетчика, первый вход элемента совпадения является первым входом преобразователя частота-код, второй вход элемента совпадения соединен с входом инвертора и является вторым входом преобразователя частота-код.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах формирования радиолокационных сигналов и в измерительных устройствах. Целью изобретения является повышение точности формирования законов частотной модуляции выходных сигналов. Формирователь частотно-модулированных сигналов содержит первый цифроаналоговый преобразователь Зыход (ЦАП) 1, первый сумматор 2, управляемый напряжением генератор 3, формирователь 4 разностной частоты, преобразователь 5 частота - код, вычитатель 6, опорный генератор 7, второй ЦАП 8. второй сумматор 9 и блок 10 памяти. В блоке 10 памяти происходит накопление и запоминание кодов ошибок, поступающих с выхода вычитателя 6 через второй сумматор 9. Кодами, поступающими на третий вход блока 10 памяти, опрашиваются соответствующие ячейки блока 10 памяти, и напряжение, пропорциональное коду ошибки, суммируется со своим знаком е первом сумматоре 2 с напряжением, пропорциональным коду частоты частотно-модулированного сигнала, благодаря чему уменьшается длительность переходных процессов при подстройке частоты и повышается точность формирования закона частотной модуляции. 2 ил. СО с