Формирователь линейно-частотно-модулированных сигналов

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 Н 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный комитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21 ) 3623131/24-09 (22) 13,07.83 (46) 30.12.85. Бюл. N -48 (71) Марийский ордена Дружбы народов политехнический институт им. М.Горького (72) В.В.Шумаев и В.А.Иванов (53 ) 621,376.3 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 526947, кл. Н 03 L 7/06, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ф 640418, кл. Н 03 L 7/00, 1977. (54)(57 ) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНО-ЧАСТОТНО»МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содер.жащий последовательно соединенные фильтр нижних частот, генератор, управляемый напряжением, и смеситель, к второму входу которого подключен выход опорного генератора, а также преобразователь сигналов с переменной частотой в сигналы с постоянной частотой следования, и цифроаналоговый преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости, в него введены частотный компаратор, первый вход которого соединен с выходом преобразователя сигналов с переменной частотой в сигналы с постоянной частотой следования, а первый и второй выходы которого сое динены соответственно с входами пер, вого и второго формирователей импульсов, элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и вто рого формирователей импульсов, ревер. сивный регистр, первый и второй знаковые входы которого соединены соответственно с выходом первого и второго формирователей импульсов, первый управляемый делитель частоты, выход которого соединен с вторым входом частотного компаратора, а счетный вход — с выходом опорного генератора, второй управляемый делитель частоты, установочный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, счетный вход — с выходом опорного генератора, а разрядные входы - с разрядными выходами реверсивного регистра, задатчик кода, первые и вторые разрядные выходы которого соединены соответственно с разрядными входами первого управляемого делителя частоты и разрядными входами реверсивного регистра, при этом выход старшего разряда второго управляемого делителя частоты. соединен с входом записи реверсивного регистра, с третьим входом элемента

ИЛИ, с установочным входом первого управляемого делителя частоты и с первым входом преобразователя сигна» лов с переменной частотой в сигналы с постоянной частотой следования, разрядные выходы второго управляемого делителя частоты соединены с разрядными входами цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот, а между выходом смесителя и вторым входом преобразователя сигналов с переменной частотой в сигналы с по-. стоянной частотой следования введен третий формирователь импульсов.

12020

Задатчик 9 кода представляет собой либо механический переключатель с "сеткой" диодных дешифраторов, либо логический блок, построенный на программируемых постоянных запоминающих устройствах (ППЗУ). Этот блок формирует коды для управляемых делителей 3 и )1 частоты, определяющие крутизну изменения линейного закона частотной модуляции.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано s синтезаторах частоты, следящих фильтрах, приемопередающих устройствах, в системах коротковолновой радиолокации, в частности, в качестве задающего генератора аппаратуры для вертикального и наклонного зондирования ионосферы земли.

Цель изобретения -. повышение ус- 10 тойчивости.

На фиг.) представлена структурная электрическая схема предложенного формирователя; на фиг.2 - временные диаграммы его работы. l5

Формирователь линейно-частотно-модулированных (ЛЧИ) сигналов содержит преобразователь 1 сигналов с переменной частотой в сигналы . с постоянной частотой следования, частотный компаратор 2, первый управляемый делитель 3 частоты, первый, второй и третий формирователи 4, 5 и 6 импульсов, опорный генератор 7, смеситель 8, задат- 25 чик 9 кода, реверсивный регистр 10, второй управляемый делитель 11 частоты, генератор 12, управляемый напряжением, фильтр 13 нижних частот ФНЧ), цифроаналоговый преобра- g0 зователь (ЦАП) 14, элемент ИЛИ 15.

Устройство работает следующим образом.

Частота на выходе опорного генератора 7 равна начальной частоте генератора 12,управляемого напряжением. Возможно применение в качестве генератора кварцевого генератора с умножителями (делителями) частоты, при этом будет три выхода различных 40 частот, причем частоты, поступающие на входы управляемых делителей 3 и 11 частоты, вьые, чем на входе смесителя 8, так как с увеличением частоты улучшается точность поддержания 4> линейного закона частотной модуляции и уменьшается шаг дискретизации изменения крутизны частотной модуляции.

)5 2

Коды, поступающие с задатчика 9 кода, соответствуют коэффициентам деления управляемого делителя 3

m,. т, 1т,/sF, где F — частота опорного генерао тора 7;

То - период ЛЧИ-сигналов;

6F — амплитуда девиации ЛЧИ-сигналов, и управляемого делителя 11 частоты а То 2

1 где n - число разрядов ЦАП 14, Дешифратор или накопитель постоян ного запоминающего устройства задатчика 9 кода запрограммированы в соответствии с заданными выражениями.

Частота квазиэквндистантных импуль" сов с выхода преобразователя 1 сигналов с переменной частотой в сигналы с постоянной частотой следования сравнивается с опорной частотой, формируемой опорным генератором 7, задатчиком 9 кода и управляемым делителем 3 частоты, в частотном компараторе 2. Частотный компаратор 2 за счет гистерезиса имеет два уровня компарирования по частоте

Fq — 6 Fo > где Г - центральная частота, которая равна опорной частоте, поступающей с управляемого делителя 3 частоты;

aFд - "уход" частоты от центральной при компарировании, оп ределяющей гистереэис компа ратора 2.

В зависимости от величины частот на входах частотного компаратора 2, последний совместно с формирователями 4 и 5 импульсов формирует импульсы, например, при превышении час тоты квазиэквидистантных импульсов с преобразователя 1 над частотой

Р„. = Fq + 4 Р„ - импульс, поступающий на реверсивный регистр 10, уменьшая его выходной код в два раза.

Управляемый делитель 3 частоты выделяет из входной импульсной последовательности только те импульсы, которые кратны входному коду, поступающему с задатчика 9 кода.

Управляемый делитель 11 частоты представляет собой соединенные последовательно делитель, коэффициент деления которого меняется соответ120201 5 ственно входному коду, и выходной двоичный счетчик, число разрядов которого на один больше (и+1), чем у ЦАП !4 (n), для того, чтобы не было переполнения счетчика при неполном заполнении ЦАП 14. Сигнал с выхода старшего разряда двоичного счетчика, входящего в состав .управлясмого делителя ll частоты, служит для установки в нулевое состояние всех триггеров, входящих в состав преобразователя 1, и для записи кодов в реверсивный регистр 10, первый и второй управляемые делители 3 и 11 частоты.

Управляемый делитель 1! частоты имеет большую разрядность, потому, что с его помощью задается длительность ЛЧМ-сигнала (Т ), кроме того, коэффициент деления второго управляемого делителя 11 в режиме автоподстройки линейного закона частотной модуляции по отношению к начальному может меняться в 2 раз как в

6 сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, где S = О, 1, 2..., и зависит от вида модулирующей функции генератора 12, управляемого напряжением. Как известно, увеличение или уменьшение соответствующего б числа в 2 раз пропорционально сдвигу на Б разрядов записанного числа в сторону соответственно старших или младших разрядов.

С помощью задатчика 9 кода устанавливается нужная крутизна изменения ЛЧИ-сигнала, которая определяется записанным кодом в реверсивный регистр 10 и управляемый делитель 11 частоты. Подстройка линейного закона частотной модуляции по заданной крутизне определяется записанным кодом в управляемый делитель 3 частоты.

Сигнал (фиг.2 а) с выхода старшего разряда управляемого делителя 11 частоты устанавливает в нулевое состояние все триггеры преобразователя

1 и записывает выходные коды реверсивного регистра 10 и управляемых делителей 3 и 11 частоты. Импульсы с выхода опорного генератора 7 (фиг.2Ц поступают на управляемый делитель Il частоты, в котором делятся на заданный коэффициент и с определенной частотой (фиг.2 Я) изменяют выходной код, в соответствии с которым с определенной крутизной линейно-небольшими "ступеньками" меняется выходное напряжение ЦАП 14 (фиг. 2 g), котоРое чеРез ФНЧ !3, служащий для сглаживания квантовых уровней

ЦАП 14, поступает на вход генератора 12, управляемого напряжением (фиг.2!), изменяя частоту выходного сигнала. На выходе смесителя 8 имеются при этом напряжения биений (фиг.2 e), частота которых меняет10 ся от нуля до амплитуды девиации>в формирователе 5 импульсов формируются короткие импульсы (фиг.2Ф).

В преобразователе 1 из этой последо-. вательности вырабатывается пэследоl5 вательность коротких квазиэквидистантных импульсов (фиг.2 y) которая поступает на первый вход частотного компаратора 2, на второй вход которого поступает последователь20 ность импульсов частоты (фиг.2 0) формируемая первым управляемым делителем 3 частоты, задатчиком 9 кода и опорным генератором 7. Пусть в не-.

25 который момент времени (t< фиг.2) частота последовательности импульсов

1 с преобразователя 1 меньше частоты сигнала (F ), поступающего с управляемого делителя 3, на величину

Лри этом формирователь 4 импульсов совместно с частотным компаратором 2 формирует импульс (фиг.2 к),. который поступает на реверсивный регистр 10, уменьшая записанное число в выходных разрядах в два раза, и

35 через элемент ИЛИ l5 на установочный вход второго управляемого делителя 11 частоты, уменьшая его коэффициент деления также в два раза, следовательно, меняется скорость из40 менения входного кода ЦАЛ 14 (фиг,23, 1 ), крутизна изменения выходного напряжения которого увеличивается в два раза (фиг.2 г, t<+t «t ). Это напряжение через

45 ФНЧ 13 поступает на вход генератора 12, управляемого напряжением, увеличивая скорость изменения частоты выходного сигнала до момента (t

2 фиг.2), пока частота последователь-. ности импульсов с преобразователя 1 станет больше (меньше) частоты сигнала (Г ), поступающего с управляемого делителя 3 частоты на величину аР (фиг.2, 0). При этом формирователь 5 (4) импульсов совместно с частотным компаратором 2 формирует импульс (фиг,2л), который поступает на реверсивный регистр 10, В предложенном формирователе линейкочастотно-модулированных сиг25 налов возможно в процессе работы дискретно, с малым шагом изменять скорость модуляции.

Этот блок по команде оператора формирует коды, определяющие крутизну изменения линейного закона частотной модуляции. Значения кодов на его двух выходах пропорциональны выражению

35

Ц

m1 2 где m - значение кода, поступаю1 щего на упраВляемый дели- 40 тель 3 частоты;

5 120201 увеличивая (уменьшая) число, записанное в выходных разрядах, в два раза, При этом коэффициент деления второго управляемого делителя ll частоты также увеличивается (уменьшается), а следовательно, меняется скорость изменения входного кода ЦАП 14 (фиг.2Ъ, t ) t z) крутизна изменения выходного напряжения которого уменьшается (увеличивавтся) в два 10 раза (фиг.2, t ) t ). Это напряжение через ФНЧ 13 (фиг ° 2), t > t ) поступает на вход генератора 12, управляемого напряжением, корректируя тем самым уход от линейного зако- 15 на частотной модуляции. Процесс пов- торяется до полного заполнения всех разрядов ЦАП 14, после чего формируется импульс (фиг.2a) сброса, а далее процесс повторяется и формируется 20 новый ЛЧМ-сигнал.

m - значение кода, поступают щего на управляемый делитель 11 частоты;

n — число разрядов ЦАП 14;

Т, ьР— параметры ЛЧИ-сигнала.

Задатчик 9 кода программируется в соответствии с описанным выражением и с выражениями для m< и ш

Формирователь 6 импульсов формирует короткие импульсы и является самостоятельным блоком вследствие того, что к нему предъявляются высокие требования по точности и стабильности формирования импульсов при переходе через ноль широкополосного входного сигнала, частота которого может меняться в больших пределах, в частности на величину амплитуды девиации частоты формируемого выходного сигнала генератора.

Элемент ИЛИ 15 включен в цепи установочного входа второго управляемого делителя 11 частоты и является буферным устройством, пропускающим на свой выход один из трех входных импульсов. Третий его вход соединен с .выходом старшего разряда управляемого делителя 11 частоты. Сигнал с выхода старшего разряда управляемого делителя 11 частоты через элемент

ИЛИ 15 устанавливает начальный коэффициент деления, заданный блоком задатчика 9 кода, управляемого делителя

11 частоты.

Выходной сигнал формирователя линейно-частотно-модулированных сигналов снимается с выхода генератора 12, управляемого напряжением, и представляет собой гармонический сигнал, частота которого меняется по линейному закону, 1202015

Л t1

Фиг. Я

ВНИИПИ Заказ 8103/58 Тираж 87) Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óìãîðîä, ул.Проектная, 4