Генератор синусоидальных сигналов качающейся частоты

 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для имитации частотно-модулированных сигналов , а также в устр-вах измерительной и вычислительной техники. Цель изобретения - обеспечение управления законом изменения частоты. Генератор синусоидальных сигналов качающейся частоты (ГССКЧ) содержит генератор 1 I f- -т, LX. -Я со ю il в Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51)4 Н 03 В 23 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Я)

СР 3 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3902442/24-09 (22) 15.04.85 (46) 23. 12.86. Бюл. N- 47 (72) Л.Г.Василенко и А.П.Язвецкий (53) 621.373.42 (088.8) (56) Ю.P.Гнатек. Справочник по цифроаналоговым и аналого-цифровым преоб-. разователям. M. Радио и связи, 1982,, с. 255-260.

Авторское свидетельство СССР

1185563, кл. Н 03 В 23/00, 01.08.83.: (54) ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ КАЧАЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к радио" технике и может использоваться для имитации частотно-модулированных сигналов, а также в устр-вах измерительной и вычислительной техники. Цель изобретения - обеспечение управления законом изменения частоты. Генератор синусоидальных сигналов качающейся частоты (ГССКЧ) содержит генератор 1

127907 тактовых импульсов, регистр длительности сигнала 2, делитель частоты с переменным коэф. деления 3, счетчик

4, блок программируемого постоянного запоминания 5, блок управления 6, коммутатор 7, функциональный преобразователь 8, регистр разности частот

9, блок умножения кодов 10, сумматор

11, регистр начальной частоты 12, ЦАП 13 и управляемый инвертор кодов

18. При этом функциональный преобразователь 8 состоит иэ накапливающего

7 сумматора 14, управляемых инверторов кодов 15 и 17 и блока постоянного запоминания 16. ГССКЧ может работать в режимах: TOFI (частота синусоидальных сигналов (СС) на выходе постоянна), ЛЧИ-В (частота СС нарастает по линейному закону), ЛЧИ-Н (частота СС спадает по линейному закону), ГЧИ-В (частота СС нарастает по гиперболическому закону), ГЧИ-Н (частота СС спадает по гиперболическому закону).

2 ил, 1 табл.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для имитации частотно-модулированных сигналов, а также в устройствах измерительной и вычислительной техники.

Целью изобретения является обеспечение управления законом изменения частоты.

На фиг.I представлена структурная электрическая схема генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты; на фиг.2 — временные диаграммы работы генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты.

Генератор синусаидальных сигналов качающейся частоты (фиг.1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, регистр 2 длительности сигнала, дели, тель 3 частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД), счетчик 4, блок

5 программируемого постоянного запо-: минания (БППЗ), блок 6 управления, коммутатор 7, функциональный преобразователь 8, регистр 9 разности частот, блок 10 умножения кацав, сумматор 11, регистр 12 начальной частоты, цифроаналоговый преобразователь (ЦЛП)

13, накапливающий сумматор 14, первый управляемый инвертор 15 кодов, .блок

16 постоянного запоминания, второй управляемый инвертор 17 кодов и третий управляемый инвертор 18 кодов. . Генератор синусоидальных сигналов качающейся частоты работает следующими| образом.

Стабильные по частоте повторения тактовые импульсы генератора 1 (фиг. 2а) поступают на вход делителя 3 частоты с переменным коэффициентом деления, выполненного IIQ схеме реверсивного счетчика, работающего в режиме обратного счета, период следования выходных импульсов которого пропорционален коду, записанному в регистре 2. длительности сигнала (фиг.2 ).

ТО=119 Tf, где N< — код, записанный в регистре

2 длительности сигнала;

Т„ — период следования выходных тактовых импульсов генератора 1.

С выхода делителя 3 частоты с переменным коэффициентам деления импульсы поступают на вход синхронизации счетчика 4, время заполнения которога равно длительности сигнала Т

Т., =2 N Т„, К где 2 — информационная емкость счетчика 4.

Генератор синусоидальных сигналов качающейся частоты может работать в следующих режимах работы: ТОН вЂ” частота синусоицальных сигналов на выходе имеет постоянное значение 1

ЛЧМ-Б — частота синусаидальных сигналов на выходе нарастает по линейному закону ат значения F,, цо Г =-F +1 о.Кс

ЛЧИ-Н вЂ” частота синусоидальных сигналов на выходе спадает по линейному закону от значения Г до значения иакс

F,; ГЧИ- — частота синусаидальных сигналов на выходе нарастает по гиперболическому закону от значения

F, до Р, ГЧИ-Н вЂ” частота синусоидальных сигналов на выходе спадает по гиперболическому закону от значения Г до значения F,, где F начальное значение частоты на выходе, ТОН вЂ” И «И

N ti

N «N +N

Т с

tz

N(1 — ---)

Т с

R(ti);

R(ti), N «N,+N

N «N +N, N «N +N

2 о P

ГЧМ-В

ГЧМ вЂ” Н где N — код, записанный в регистре

12 начальной частоты.

С выхода сумматора 11 суммарный двоичный код, соответствующий выбранному режиму работы поразрядно поступает на информационный вход накапливающего сумматора 14 функционального преобразователя 8. При поступлении тактового импульса с выхода генератора 1 на вход синхронизации накапливающего сумматора 14 функционального преобразователя 8 код на его выходе увеличивается на величину з 12790 соответствующее коду, записанному в регистре 12 начальной частоты. F

1 девиация частоты. Такие режимы работы обеспечиваются подачей логических уровней с первого,-второго и третьего 5 выходов блока 6 управления на вход установки нуля счетчика 4, управляющий вход коммутатора ? и другой из входов третьего управляемого инвертора 18 кодов соответственно в соответ- 10 ствии с таблицей.

В режиме работы генератора синусоидальных сигналов качающейся частотыТОН нулевой код счетчика 4 поразрядно пос тупает на одну из групп входов суммато- f5 ра 11 и частота синусоидальных сигналов на выходе будет пропорциональна .коду, записанному в регистре 12 начальной частоты. В режимах работы

ЛЧМ вЂ” В и ЛЧМ-Н (фиг.26) на одни из 20 входов третьего управляемого инвертора 18 кодов через коммутатор 7 пораз рядно поступает двоичный код с выхода счетчика 4, а в режимах ГЧМ-В и ГЧМ Н двоичный код с выхода блока 5 про- 25 граммируемого постоянного запоминания в зависимости от логического состояния 3 (см. таблицу) выхода блока

6 управления на его выходе формируется спадающий или нарастающий двоич- ЗО гый код (фиг.2р) соответствующего закона изменения частоты, который затем поразрядно поступает на вход множимого блока 10 умножения кодов.

В зависимости от выбранного режима работы на выходе блока 10 умножения кодов образуется результирующий двоичный код соответствующего закона изменения частоты, который является результатом умножения текущего значе- 40 ния двоичного кода, поразрядно поступающего с выхода третьего управляемого инвертора 18 кодов на входы множимого блока 10 умножения кодов на двоичный код, поразрядно поступаю- 45 щий с выхода регистра 9 разности частот на вход множителя блока 10 умножения кодов. Его значение можно представить следующими вычислениями для всех режимов работы генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты:

T0H — N, «О;

ЛЧМ- — N, «N N(ti)«N N — —; (фиг.2а)

ti

Т, .55

ЛЧМ вЂ” Н вЂ” И,«И, Й(С ) «Ир N(1-- ); (фиг.2е)

ГЧМ- — N,«И, R(ti); (ф .2)

ГЧИ-Н вЂ” N,«N R(ti), (фиг.2g) 77 4 где N«2" — информационная емкость счетчика 4, численно равная количеству импульсов и, поступивших Hà его вход синхронизации за время длительности сигнала Те;

t «T i — текущее дискретное время, причем i«0 1,...,п;

N — код записанный в регистре

Р 1

9 разности частот;

N — инверсное значение двоичного кода счетчика 4;

R(ti) — текущее значение прямого кода, поступающего с выхода блока 5 программируемого постоянного запоминания на вход множимого блока

10 умножения кодов в текущее дискретное время

R(ti) — текущее значение инверсного кода, поступающего с выхода блока 5 программируемого постоянного запоминания через третий управляемый инвертор 18 кодов на вход множимого блока 10 умножения кодов в текущее дискретное время.

При поразрядном поступлении результирующего двоичного кода с выхода блока 10 умножения кодов на одну из групп входов сумматора 11 другая из которых поразрядно подключена к выходу регистра 9 разности частот, на его выходе образуется суммарный код, значение которого для всех режимов работы равно:

1279077 кода, поступившего на информационный вход накапливающего сумматора

14 функционального преобразователя 8, КЬличество импульсов, поступивших за время заполнения информационной т емкости 2 накапливающего сумматора

14 функционального преобразователя 8 равно

7= ——

2 l0

Процесс линейно нарастающего дво- ичного кода на выходе накапливающего сумматора 14 происходит с частотой, периодически обратно прогорциональной 15 числу импульсов за время заполнения гп информационной емкости 2 и обратно пропорциональной периоду следования тактовых импульсов генератора 1

1 Ь 20

f Т 2"" Т

Г C

Поскольку величина 1 эа время образования линейно нарастающего двоичного кода на выходе накапливающего сумматора 14 функционального преобра- 25 зонателя 8 может быть целым числом или с избытком, то это означает, что н каждом периоде процесс линейного нарастания двоичного кода на выходе накапливающего сумматора 14 начинает- 30 ся с нуля, либо со значения переполнения, равного (+1) N -2 > О. 2

С выхода накапливающего сумматора

14 функционального преобразователя 3Г

8 двоичная информация поразрядно поступает на информационные входи первого упранляемого инвертора 15 кодон, управляющий вход которого подключен к выходу (m-1) разряда накапливающего 40 сумматора 14. С целью уменьшения объема памяти блока 16 постоянного запоминания применен функциональный преобразователь, который преобразует ли- нейно нарастающий двоичный код в зна- у5 чение тригонометрической функции синуса в пределах изменения ее аргуо мента от 0 до 90 . Таким образом, на вход блока 16 постоянного запоминания в 1 и 3 четвертях изменения аргумента функции поступает линейно. нарастающий двоичный код, а во 2 и 4 четвертях — линейно спадающий двоичный код. С выхода блока 16 постоянного запоминания двоичная информация значения тригонометрической функции синуса поразрядно поступает на информационные входы второго управляемого инвертора 17 кодов, управляющий вход которого подключен к выходу m-го разряда накапливающего сумматора 14, со=диненного со старшим разрядом цифро- аналогового преобразователя 13.

Таким образом, н зависимости от выбранного режима работы генератора синусоидалъных сигналов качающейся

-частоты на вход информации накапливающего сумматора 14 функционального преобразователя 8 поступает изменяющийся двоичный код, который под воздействием тактоньг» импульсов генератора 1, поступаюшпх на. его вход синхронизации, преобразуется н блоке 16 постоянного запоминания .н значение тригонометрической функции синуса в двоичном коде н пределах изменения ее аргумента на 180, которая в цифроаналоговом преобразователе 13 преобразуется в аналогоный синусоидальный сигнал качающейся частоты, который определяется следующими выражениями."

P,- N, ТОН: Г алых

N ti

Г (И +N — --)

Р Р T

ЛЧМ-В: Г ьыл

ti

Г 4(N +и И 1- — )3

Г о Р Тс

ЛЧМ-Н Р вЂ” — — — -- -м.

p h! 7

1 „(М.+Н„Р (1) )

ГЧМ-Б: Г, 6 х 2 "

Ф вЂ” =17 (1 +N

s!» 2

Длительность изменяющегося по частоте синусоидального сигнала на выходе генератора синусс77лцальных сигналов качающейся частоты определяется величиной двоичного кода, записанного в регистре длительности сигнала 2, т.е. временем заполнения информационной емкости счетчика 4 импульсами, поступающими на его вход синхронизации с выхода делителя частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 3.

Дискретность våðeñòðoéêè частоты, т.е. разность мгновенньгк значений частоты на выходе генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты в текущее и предшествующее дискретное время, равное периоду следования импульсон7 поступивших на вход синх ронизации счетчика 4 с выхода делителя 3 частоты с п.-.ременным коэффициентом деления. определяется величиной

1279077 двоичного кода, записанного в регистре 9 разности частот.

Начальное значение частоты на выходе генератора синусоидальных сигналов качающейся частоты определяется величиной двоичного кода, установленного в регистре 12 начальной частоты.

Девиация частоты I на выходе re9 нератора синусоидальных сигналов качающейся частоты пропорциональна 10 произведению величины двоичного кода, установленного в регистре 9 разности частот на максимальное значение двоичного кода, которое принимает соответствующая функция изменения час- 15 тоты (на выходах счетчика 4 или на выходах блока 5 программируемого постоянного запоминания).

В генераторе синусоидальных сигналов качающейся частоты возможно полу- 20 чение различных видов модуляции: линейно-частотная модуляция спадающая, гиперболическая частотная модуляция возрастающая и гиперболическая частотная модуляция спадающая, а также возможно получение любого закона изменения частоты путем программирования такого закона в блоке 5 программированного постоянного запоминания.

Генератор синусоидальных. сигналов З0 качающейся частоты не обладает паразитной частотной модуляцией.

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

Генератор синусоидальных сигналов качающейся частоты, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и 40 счетчик, последовательно соединенные регистр начальной частоты, сумматор, функциональный преобразователь и цифроаналоговый преобразователь, регистр разности частот и регистр длительнос- 45 ти сигнала, выход которого подключен к управляющему входу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а функциональный преобразователь выполнен в виде последовательно по- 50 разрядно соединенных накапливающего сумматора, первого управляемого инруемого постоянного запоминания, коммутатор, третий управляемый инвертор кодов и блок умножения кодов, другой вход которого подключен к выходу регистра разности частот, при этом „ установочный вход счетчика, управляющий вход коммутатора и управляющий вход третьего управляемого инвертора кодов подключены к соответствующим выходам блока управления, другой разрядяый вход коммутатора подключен к выходу счетчика.

Выходы блока 6 управления

Режим работы устройства

1 2 3

ТОН

0

ГЧМ-В

ГЧМ-Н вертора кодов, блока постоянного запоминания и второго управляемого инвертора кодов, выход старшего разряда накапливающего сумматора соединен с другим входом второго управляемого инвертора кодов и входом старшего разряда цифроаналогового преобразова- . теля, вход синхронизации функционального преобразователя подсоединен к выходу генератора тактовых импульсов, при этом информационный вход и вход синхронизации накапливающего сумматора являются соответственно входом и входом синхронизации функционального преобразователя, выход второго управляемого инвертора кодов является выходом функционального преобразователя, отличающийся тем, что, с целью обеспечения управления законом изменения частоты, введены блок управления, последовательно поразрядно соединенные блок программи1279077

Составитель Н.Чеканова

Техред И.Попович Корректор H,Муска

Редактор А.Ворович

Заказ 6855/59 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгорсд, ул. Проектная, 4