Устройство для формирования частотно-манипулированных сигналов Советский патент 1982 года по МПК H04L27/12 

54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЧАСТОТНОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к технике связи и может использоваться при построении систем передачи данных.

Известно устройство для формирования частотно-манипулированных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом триггера и первым входом первого счетчика, выход которого подключен ко второму входу первого счетчика, выход которого соединен с первыми входами второго, третьего, четвертого и пятого элементов И, при этом выходы четвертого и пятого элементов И подключены ко входам пефвого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго счетчика, а также фильтр нижних частот, блок управления, элементы НЕ и второй и третий элементы ИЛИ, выходы которых соединены соответственно со входами первого и второго элементов НЕ и вторыми входами второго и третьего элементов И, причем выходы блока управления подключены к соответствующим входам первого счетчика {.

Однако известное устройство имеет низкую точность формирования частотно-манипулированных сигналов.

Цель изобретения - повышение точности формирования частотно-манипулированных сигналов.

Цель достигается тем, что в устройство для формирования частотно.Q манипулированнцх сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом триггера и

15 первым входом первого счетчика, выход которого подключен ко второму входу первого счетчика, выход которого соединен с первыми входами второго, третьего, четвертого и пятого

20 элементов И, при этом выходы четвертого и пятого элементов И подключены ко входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго счетчика, а также фильтр

25 нижних частот, блок управления, элементы НЕ и второй и третий элементы ИЛИ, выходы которых соединены соответственно со входами первого и второго элементов НЕ и вторыми входами второго и третьего элементов И, причем выходы блока управления подключены к соответствующим входам первого счетчика, введены реверсивный счетчик, дешифраторы, резисторы и декодер, выход которого подключен к первому входу блока управления, дополнительный выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с третьим входом первого, вторым входом второго счетчиков и входом реверсивного счетчика, выходы которого подключены ко входам дешифраторов, выходы которых соединены со входами второго третьего элементов ИЛИ и первыми выводами соответствующих резисторов вторые выводы которых соединены со входом фильтра нижних частот, при этом выходы второго счетчика подклю чены к соответствующим входам дешифраторов , второму входу блока управления, вторым входам четвертого и пятого элементов И и третьим входам второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами реверсивного счет чика, а выходы элементов НЕ подключены соответственно к третьим входа четвертого и пятого элементов И. На чертеже представлена структур ная электрическая схема предложенно го устройства. Устройство для формирования частотно-манипулированных сигнгшов содержит генератор 1 тактовых импульсов, первый элемент И 2, триггер 3, фильтр низкой частоты 4, перёый счетчик 5, декодер 6, второй, трети четвертый и пятый элементы И 7 -10 соответственно, реверсивный счетчик 11, первый элемент ИЛИ 12, блок 13 управления, второй счетчик 14, два дешифратора 15 и 16, два элемента НЕ 17 и 18, второй и третий элементы ИЛИ 19 и 20 соответственно m резисторов 21-1 - 21-т, S резисто ров 22-1 - 22-е , резистор 23. Устройство работает следующим образом. Управление частотой заключается в изменении периода следования импульсов перенос с выхода первог счетчика 5. Формирование периода следования импульсов перенос осуществляется путем считывания импульсов первым счетчиком 5 от генер тора 1 тактовых импульсов. Изменение периода следования импульсов перенос осуществляется путем изменения количества считываемых им пульсов от генератора 1 тактовых им пульсов с помощью изменения кода предварительно записываемого в перв счетчик 5 и поступающего с блока 13 управления. Сигналом Пуск блоки устройства приводятся в исходное состояни в первый счетчик 5 с помощью этого сигнала.записывается код с блока 13 управления, а триггер 3 устанавливается в единичное состояние, разрешая тем самым прохождение им-, пульсов от генератора 1 тактовых импульсов через первый элемент И 2 на счетный вход первого счетчика 5. Последний считает импульсы до переполнения, т.е. до появления импульса перенос на его выходе. Этим импульсом снова производится запись в первый счетчик 5 кода, поступающего от блока 13 управления,и процесс повторяется. Таким образом период следования импульсов перенос на выходе первого счетчика зависит от количества считываемых импульсов от генератора I тактовых импульсов до переполнения первого счетчика 5, а это количество зависит в свою очередь от кода, записываемого в счетчик перед началом счета. Код на выходе блока 13 управления формируется в зависимости от сигналов, поступающих на вход декодера б/ который декодирует код, поступающий с входных шин устройства Управления частотой , а также в зависимости от состояния шины Вход устройства, по которой поступают бинарные данные для передачи в канал связи. И так с помощью кодовых шин Управления частотой задается частота несущей, а с помощью изменения состояния бинарных данны на шине Вход осуществляется манипуляция этой частоты. Скачкообразные переключения частот осуществляются в моменты, когда фаза равна нулю, т.е. без разрыва фазы, так как изменение кода в блоке 13 управления происходит только в моменты времени, когда фаза синусоидально1-о сигнала на выходе устройства равна нулю. Это достигается за счет связи выхода второго счетчика 14 с входом блока 13 управления, по которому поступает в блок 13 управления импульс перенос с второго счетчика 14,появляющийся как раз в моменты окончания формирования периода синусоидального сигнала, т.е. в моменты времени, когда фаза действительно равна нулю. Частота синусоидального сигнала на выходе устройства определяется следующим выражением; N - где f - частота синусоидального сигнала на выходе устройства;fp - частота импульсов от генератора 1 тактовых импульсов;N - количество импульсов, считываемых первым счетчиком 5 от генератора 1 тактовых импульсов;

m - разрядность реверсивного

счетчика 11;

S - разрядность второго счетчика 14 .

Разрядность первого счетчика определяется следующими выражениями:

в t глакс,

ogi2i -tr

где п - разрядность первого счетчика 5;

wc«(.c наибольший период частоты следования сигналов на выходе устройства;

tr - период следования импульсо от генератора 1 тактовых и1пульсов.

Период синусоиды делится на К частей (уровней квантования по времни) . Количество уровней квантования определяется следующим выражением:

К 2 (3) где К - количество уровней квантования периода синусоидального сигнала предлагаемого устройства.

С помощью реверсивного счётчика 11 и второго счетчика 14 задается количество уровней квантования, а с помощью дешифраторов 15 и 16, резисторов 21-1 - 21-r:i, 22-1 - 22-8 и 23 происходит формирование ступенчатого синусоидального сигнала.

Последовательность импульсов определенной частоты с выхода первого счетчика 5 поступает одновременно на первые входы второго, третьего, четвертого и пятого элементов И 7 10. В начальный момент все элементы, кроме второго элемента И 7, заперты, а на втором элементе И 7 нажходятся разрешающие потенциалы: логические единицы с первого выхода второго счетчика 14 и с выхода третьего элемента ИЛИ 20. таким образом импульсная последовательность с выхода первого счетчика 5 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 11. Реверсивный счетчик 11 начинает считывать поступающие импульсы и за счет изменения кодов на его выходе от состояния 0000 до 1111 с помощью первого дешифратора 15, на котором находится разрешающий потенциал с третьего выхода второго счетчика 14, производит последовательное подключение к резисторам 22-1 - 22-г нулевого потенциала с выходов первого де|шифратора 15, начиная от первого до последнего. На делителе напряжения, образованном с помощью резистора 23 и одного из резисторов 22-1 - 22-Ё, формируется ступенчато напряжение, изменяемое по синусоидальному закону, так как веса резисторов выбраны по закону синуса.

Так формируется участок синусои|ды на интервале от О до /2,

После достижеьия на выходе реверсивного счетчика 11 кода 1111 на последнем выходе первого дешифратора 15 появляется нулевой уровень, который с помощью третьего е элемента ИЛИ 20 и элемента НЕ 18 запирает второй элемент И 7 и отпирает четвертый элемент И 9. 16-й импульс с выхода первого счетчика 5 проходит через четвертый элемент

« И 9, первый элемент ИЛИ 12 на счету ный вход второго счетчика 14, меняя его состояние из состояния 00 в состояние 01. Реверсивный счетчик 11 сохраняет свое состояние 1111.Первый выход второго счетчика 14 является

5 инверсным плечом первого разряда второго счетчика 14 (1р СЧ 14),второй выход - прямым плечом первого разряда второго счетчика 14 (1р СЧ 14), а четвертый выход - прямым плечом

0 второго разряда (2р СЧ 14).

На выходе появляется нулевой уровень, а на другом выходе единичный .

Теперь элементы И 7, И 9, И 10

5 являются запертыми, а элемент И 8

отперт. Импульсная последовательность с выхода первого счетчика 5 проходит через третий элемент И 8 на вычитающий вход реверсивного счетчика 11,

Q который меняет свое состояние от . 1111 до 0000, Снова работает первый дешифратор 15 и на делителе напряжения формируется ступенчатое напряжение на участке синусоиды от 5/2

5 ДО .

После достижения кода 0000 па выходе реверсивного счетчика И на первом выходе первого дешифратора 15 появляется нулевой уровень, который с помощью второго элемента

ИЛИ 19 И элемента НЕ 17 запирает третий элемент И 8, таким образом, сохраняя код 0000 на реверсивном счетчике, и отпирает пятый элемент И 10, через который 16-й импульс с

5 выхода первого счетчика 5 поступает на первый элемент ИЛИ 12 и далее на счетный вход второго счетчика 14, который меняет свое состояние из 01 в 10. Первый дешифратор 15 отключается (на выходе уровень нуля), а второй дешифратор 16 начинает работать (на выходе уровень едини1цы). Процесс повторяется, только {синусоида формируется с помощью

5 второго дешифратора 16 и резисторов 21-2 - 2l-m и резистора 23 на участке от JT до -т и от -(Г до 2 J: (0) .

После формирования всего периода синусоида на входе появляется импульс, который служит синхронизирующим для блока 13 управления в момент изменения кода на входе первого счетчика 5, если такое изменение необходимо. Сформированный ступенча-, тый синусоидальный сигнал поступает на вход фильтра низких частот 4, гд сглаживаются высокочастотные гармоники и формируется гладкий синусоидальный сигнал, который поступает в канал связи. Если передача данных иэ устройства закончена, то на последнем выходе блока 13 управления появляет ся сигнал, который устанавливает триггер 3 в нугевое состояние, за счет чего первый элемент И 2 запирается и устройство прекращает ра боту. Точность работы устройства зависит от точности формирования частоты синусоидального сигнала и от точ ности формирования самой синусоиды Частота синусоидального сигнала на выходе устройства определяется согласно формуле (2), а точность формирования частоты зависит от час тоты генератора 1 тактовых импульсо чем выше частота генератора 1, тем выше точность формирования частот, а значит и тем большее число разрядов должен иметь первый счетчик 5 Таким образом у предложенного ус ройства синусоидальный сигнал формируется с большей точностью, за счет чего значительно снижаются; требования к фильтрации сигнала в фильтре низких частот 4, а также мала вероятность попадания в кангш связи высших, гармоник, которые всегда присутствуют при резких ска ках амплитуды сигнала. Формула изобретения Устройство для формирования час тотно-манипулированных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен первому входу перйого элемента И, второй вход и выход которого соеди нены соответственно с выходом триг гера и первым входом первого счетч ка, выход которого подключен к второму входу первого счетчика, вы ход которого соединен с первыми вх дами второго, третьего, четвертогс и пятого элементов И, при этом выходы четвертого и пятого элементов И подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго счетчика, а также фильтр нижних частот, блок управления, элементы НЕ и второй и третий элементы ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго элементов НЕ и вторыми входами второго и третьего элементов И, причем выходы блока управления подключены к соответствующим входам первого счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности формирования частотно-манипулированных сигналов, введены реверсивный счетчик, дешифраторы, резисторы и декодер, выхсд которого подключен к первому входу блока управления, дополнительный выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с третьим входом первого, вторым входом второго счетчиков и входом реверсивного счетчика, выходы которого подключены к входам дешифраторов, выходы которых соединены с входа 1и второго и третьего элементов ИЛИ и первыми выводами соответствующих резисторов, вторые выводы которых соединены с входом фильтра нижних частот, при этом выходы второго счетчика подключены к соответствующим входам дешифраторов, второму входу блока управления, вторым входам четвертого и пятого элементов И и третьим входам второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика, а выходы элементов НЕ подключены соответственно к третьим входам четвертого и пятого элементов И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 2285752, кл. Н 04Ь 27/12, 1976 (прототип).