Устройство формирования сигнала сдвинутой частоты

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах преобразования частоты при сохранении уровня исходного сигнала. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства - достигается путем сохранения зависимости уровня выходного сигнала от уровня входного. Устройство содержит ключи 1 и 5, регистры 2 и 6 сдвига, переключатели 3 и 7, сумма

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Н 03 К 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

@pg, p< у

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4083503/24-21 (22) 02,07.86 (46) 07.05.88. Бюл. М- 17 (72) А.И.Фендриков (53) 621.372.632(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 259266, кл. Н 03 К 7/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР

М 534860, кл. Н 03 К 7/00, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА СДВИНУТОЙ ЧАСТОТЫ

„„Я0„„1 94426 А 1 (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах преобразования частоты при сохранении уровня исходного сигнала. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства — достигается путем сохранения зависимости уровня выходного сигнала от уровня входного. Устройство содержит ключи 1 и 5, регистры 2 и 6 сдвига, переключатели 3 и 7, сумма1 тор-фильтр 4, формирователи 8, 9 и

10 импульсов, формирователь 11 кода, умножитель 12 частоты, элементы 13 и

14 совпадений, элементы 15 и 16 запрета, арифметический узел 17. Функциональные воэможности устройства

394426 расширены благодаря тому, что сдвиг частоты можно осуществлять без искажения закона его амплитудной модуляции. Это позволяет компенсировать доплеровский сдвиг частоты движущегося источника полезного сигнала. 3 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах преобразования частоты при сохранении уровня исходно5 го сигнала.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем сохранения зависимости уровня выходного сигнала от уровня вход- 10 ного.

На фиг. 1 приведены функциональная схема устройства формирования сигнала сдвинутой частоты; на фиг.2 — временные диаграммы работы устройст- 15 ва, на фиг. 3 — примеры выполнения отдельных узлов устройства.

Устройство формирования сигнала

"сдвинутой частоты содержит ключ 1, регистр 2 сдвига, переключатель 3, сумматор-фильтр 4, ключ 5, регистр 6 сдвига, переключатель 7, формирователи 8-10.импульсов, формирователь 11 кода, умножитель 12 частоты, элементы 13 и 14 сов тадений, элементы 15 и

16 запрета, арифметический узел 17, при этом первая входная шина соединена с входом формирователя 10 импульсов и входами ключей 5 и 1, управляющие входы которых соединены с выходами формирователя 9 импульсов и соответственно с первыми входами элементов 13 и 14 совпадений, вторые входы которых соединены с выходом формирователя 8 импульсов, а выходы - 35 с первыми входами элементов 15 и 16 запрета соответственно, вторые входы которых соединены с выходом умножителя 12 частоты, а выходы - с управляю— щими входами регистров 6 и 2 сдвига 40 соответственно, входы которых соединены с выходами ключей 5 и 1, а разрядные выходы — с входами переключателей 7 и 3 соответственно, управляющие -входы которых соединены с первым выходом арифметического узла 17, а выходы — с входами сумматора-фильтра

4, выход которого соединен с выходной шиной устройства, вторая входная шина которого соединена с первым входом формирователя 11 кода, выход которого соединен с входом арифметического узла 17 и первыми входами формирователей 8 и 9 импульсов, вторые входы которых соединены с вторым входом формирователя 11 кода, выходом формирователя 10 импульсов и первым входом умножителя 12 частоты, второй вход которого соединен с вторым выходом арифметического узла 17 и третьим входом формирователя 8 импульсов,четверый вход которого соединен с выходом умножителя 12 частоты.

Формирователь 11 кода может быть выполнен из линии 18 задержки, счетчика 19 импульсов и параллельного регистра 20, при этом первый вход формирователя .11 соединен с входом перезаписи регистра 20 и через линию

18 задержки с R-входом счетчика 19, счетный вход которого соединен с вто рым входом формирователя 11, а разрядные выходы - с информационными входами регистра 20, выходы которого соединены с выходными шинами формирователя 11.

Формирователь 9 импульсов может быть выполнен из двух одинаковых узлов 21 и 22, каждый из которых, в свою очередь, выполнен из счетчиков

23 и элементов 24 сравнения кодов, при этом первый вход формирователя 9 соединен с D-входами обоих счетчиков

23, разрядные выходы которых соединены с первыми входами элементов 24 соответственно, вторые входы которых соединены с общей шиной, а выходы—

1394426 с входами записи кодов противополож9ных счетчиков 23, счетные входы вычитания которых соединены с вторым входом формирователя 9, а выходы старших разрядов — с его выходами.

Формирователь 8 импульсов может быть выполнен из узла 25 деления кодов, счетчика 26 импульсов и RS-триггера 27, при этом первый вход формирователя соединен с входом делителя узла 25, выходы которого соедичены с

D-входами счетчика 26, выход переполнения которого соединен с R-входом триггера 27, выход которого соединен с выходами формирователя 8, а

S-вход — с входом перезаписи кодов счетчика 26 и вторым входом формирователя 8, третий вход которого соединен с входом делимого узла 25, а четвертый вход — со счетным входом вычи:тания счетчика 26.

Арифметический узел 17 может быть выполнен из узла 28 деления кодов, узла 29 умножения кодов, узла 30 вычитания кодов и узла 31 умножения кодов, при этом вход узла 17 соединен с входами узлов 28 — 30, на вторых входах узлов 28 и 30 установлены коды чисел К „ и единицы, выходы этих узлов соединены с вторыми входами узлов 29 и 31, выход узла 31 соединен с первым выходом ариАметического узла 17, а его первый вход — с выходом узла 29 и вторым выходом арифметического узла 17.

Регистра 2 и 6 сдвига могут быть выполнены на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) и представляют собой аналоговые ПЗС регистра 32, выходы ячеек которых через преобразователи заряд — напряжение подключены к разрядным выходам, входы через пре.образователи напряжение - заряд соединены с входами регистров 2 и 6, а их управляющие входы через формирователь 33 сигналов управления соединены с управляющими шинами ПЗС регистров 32.

Формирователь 33 сигналов управления может быть выполнен на основе соединенных последовательно одновибраторов 34 — 36, вход первого иэ которых соединен с входом формирователя, выходы которого подключены к выходам одновибраторов 36 и 34 и выходу инвертора 37, вход которого соединен с одновибратором 34. Одновибрато10 ры мс гут быть выполнены на основе микросхемы 155AI 3 и усилителя.

Формирователь 10 может быть выполнен на основе соединенных последовательно ограничителя и диАференцирующей цепочки. Умножитель 12 частоты может быть выполнен в ниде кольцевого генератора с фазовой автоподстройкой частоты. Сумматор-фильтр 4 может быть выполнен на основе соединенных последовательно аналогового сумматора на рперационном усилителе и фильтра нажних частот. Узел 25 де15 ления кодов может быть выполнен на основе постоянного запоминающего устройства, в котором по каждому адресу записаны коды отношений К/N.

Устройство формирования сигнала

2р сдвинутой частоты работает следующим образом.

Исходные сигналы в общем случае могут быть не обязательно гармонической Аормы, Пусть для определен25 ности исходные сигналы — С (формируемый) и ВС (вспомогательный) имеют форму, например, видеоимпульсов (фиг. 2а,б), следующих с частотами

f u F соответственно, которые кратны

З0 друг другу, т.е. f/F=N. Под их действием на выходах формирователя 9 формируются два стробимпульса — СИ1 и .СИ2, а на выходах элементов 15 и 16 запрета — два прерывистых сигнала

35 1 С 1 иПС2иуправляющий с и гнал УС на выходе арифметического узла 17 стробимпульсы СИ1 и СИ2 имеют частоту следования Р/2, длительность Г „

1/F + 1/f и смещены друг относительно друга на время 1/F. Прерывистые сигналы ПС1 и ПС2 имеют вид высокочастотных импульсов (частота f

= Kf, где К вЂ” целое число), следующих с перерывами. Число перерывов.

45 ра о например N + 1 (N = f/F)9 следуют они с частотой f на интервале существования соответствующего стробимпульса, взаимное положение их и С выбрано исходя из минимальных

50 искажений последнего в регистрах 2 и 6, а длительность t, каждого пропуска (перерыва) обратно пропорциональна N, т.е. t = 1/Nf. Диаграммы сигналов (фиг. 2) соответствуют N =

= К = 10. Управляющий сигнал форми55 руют в узле 17 в виде кода и.

Из сигнала С под действием СИ1 с помощью ключа 5 формируется прерывистый сигнал (ПСЗ, фиг, 2), который

1394426

rgeL=N-1.

Отличительной особенностью уст- ройства является то, что число .п разрядов APC выбирают равным n =

= K(N — i), Подставляя п и Ь с учетом того, что t = t, = 1/Nf и f, = Kf получают

= — — -1 + — — = -(-1+1-1/N)

K (N-1, N-1 1

Kf Nf f (И2-1)

Nf

50 задерживается в аналоговом регистре сдвига (APC) 6. Задержка выполняется под действием ПС1. Работа APC ана.погична работе цифрового регистра сдвига-с той лишь, разницей, что в его разряды записываются, сдвигаются и считываются на выход не логические

"О" и " 1" входного цифрового сигнала, а мгновенные значения (выборки) вход- 10 ного аналогового сигнала, соответствующие моментам действия импульсов тактового сигнала — ПС1. Таким образом в АРС записываются и продвигаются на его выход выборки ПСЗ. На интервалах цропусков в ПС1 выборки ПСЗ теряются (нет тактовых импульсов), вследствие чего последняя выборка, предшествующая каждому пропуску, и выборка, первая после пропуска, за- 20 писываются в соседние разряды APC.

Иными словами, заполнение ПСЗ на интервале каждого периода (1/f) пред, ставляется (записывается) в APC уменьшенным числом выборок, что рав- 25 насильно уменьшению периода íà t

Вследствие этого частота f, заполнения выходного (задержанного) ПСЗ оказывается больше частоты f входного

ПСЗ, т.е. 30

f, = 1/(1/f -,) = 1/(1И - 1/Nf)=

N-1

Поскольку APC является линейным устройством, форма его выходного сигнала соответствует форме входного.

Задержка выходного сигнала, например„ и-разрядного APC при частоте тактового сигнала f,, определяется как 40

n/f, . С учетом прерываний тактового сигнала задержка увеличивается на время, равное сумме интервалов прерываний эа время, равное п/f, от начала ПСЗ, т.е. в общем случае .45

= n/f +, <

При больших N = N/f = 1/F >

Выбор числа и разрядов APC выполняется под действием управляющего сигнала (УС) с помощью, например, анапогового кодоуправляющего коммутатора

7, подключающего на выход канала п-й выход APC.

Другой отличительной особенностью устройства является.то, что длительность исходного ПСЗ выбирают равной (N + 1) периодам исходного сигнала.

Длительность задержанного радиоимпульса с учетом сжатия всех (N + 1) периодов исходного ПСЗ

N+1 N-1 М -1 (N+1) пс щ щ и близка к периоду вспомогательного

1сигнала, т.е. Г„,= 1/F.

Таким образом, выходной сигнал переключателя 7 — это радиоимпульс (ПСЗ зад. фиг. 2), имеет частоту заполнения f частоту следования F/2, длительность 1/Р и задержан также на время 1/F.

Аналогично формируется второй задержанный радиоимпульс на выходе переключателя 3 (ПС4,, фиг, 2) с той лишь разницей, что он действует на интервале времени, где ПСЗ, отсутствует.

Суммирование таких чередующихся радиоимпульсов дает непрерывный сигнал (С о) р фиг. 2)р аналогичный исходному сигналу С, но имеющий частоту Е = Nf/N-1. его AopMa повторяет форму. сигнала С, если последний имеет участок нулевыХ" значений (интервал между видеоимпульсами сигнала С, фиг, 2), а прерывание осуществляют .именно на этом участке. При непрерывном, например, гармоническом сигнале С сформированный сигнал имеет вид повторяющихся отрезков синусоиды, например, у = sinx, где хе н/2, 2н, если длительность t, равна t, = 1/4f, а сами прерывания расположены в начале каждого периода сигнала С. Для практически полного исключения возможных нелинейных искажений квазигармонического суммарного сигнала его подвергают фильтрации, т.е. выделяют основную гармонику. В общем случае (при негармонической форме сигнала С) полосу прозрачности используемого фильтра выбирают исходя из полосы сигнала С.

1394426

Сигналы управления формируются следующим образом. Сигнал частоты f преобразуется в формирователе 10 в короткие импульсы, которые запускают

5 формирователь 8, используются в качестве тактовых в формирователе 11 и частота которых умножается в умножителе 12 в К раз. Вспомогательный сигнал частоты F запускает формирователь 11, в котором фактически выполняется измерение периода 1/Р под действием коротких импульсов частоты Е. Выходной код N формирователя

11 поступает на вход арифметического узла 17 и управляет работой формирователей 8 и 9. В формирователе 8 под действием кодов К,N и выходного сигнала умножителя 12 длительность входного короткого импульса расширяется до значения i/Kf, где К вЂ” коэффициент .умножения частоты. Формируемый при этом выходной видеоимпульсный сигнал (ВИС1) формирователя 8 поступает на элементы 13 и 14 совпадений. В фор мирователе 9 формируются два стробимпульса СИ1 и СИ2, длительность которых устанавливается кодом с выхода формирователя 11 в соответствии с

СИ1 (фиг. 2). Сформированные сигналы

СИ1 и СИ2 поступают на выход блока управления и на элементы 13 и t4, На выходах последних формируются пачки ВИС1, которые, поступая на запрещающий вход элементов,15 и 16, запрещают прохождение через эти элементы сигнала умноженной частоты с выхода умножителя 12 (формируются сигналы ПС1 и ПС2, фиг. 2). В фор ðîààTàïå 11 (фиг, За) импульсы Г 4О подсчитываются в счетчике 19 на интервале, равном периоду вспомогательного сигнала 1/Р. Код с выхода счетчика 19 переписывается в регистр 20 .под действием короткого импульса (КИ) 45 частоты F. Счетчик 19 обнуляется задержанным КИ. Время задержки выбрано так, что код N с выхода счетчика 19 успевает переписаться в регистр 20.

В формирователе 9 счетчик 23 рабо50 тает в режиме вычитания. Под действием сигнала f код М, предварительно записанный в счетчик 23, уменьшается до "0". В элементе 24 выходной код счетчика 23 сравнивается с кодом "0", постоянно присутствующим на втором его входе. При уменьшении кода с выхода счетчика 23 в момент равенства его нулю (момент совпадает с приходом N-го импульса f) на выходе элемента 24 возникает импульс которым счетчик второго узла 22 предустанавливается в состояние, соответствующее коду N. С приходом (N+1)-ro импульса на вход счетчика

23 данного узла 21 на его выходе формируется срез сигнала СИ1. Узел 22 работает аналогично, причем сигналом с выхода его элемента 24 осуществляется начальная предустановка счетчика 23 в другом узле (при этом формируется фронт СИ1). В формирователе

8 nop действием f устанавливается в "1" RS-триггер 27 (формир„ется фронт ВИС1), а в счетчик 26 записывается код К/N с выхода узла 25 деления кодов. Под действием тактового сигнала, поступающего на счетный вход вычитания счетчика 26, выходной код счетчика 26 уменьшается, в момент достижения "0 состояния на выходе счетчика 26 возникает импульс, которым RS-триггер возвращается в исходное состояние (формируется срез ВИС1).

Выходной сигнал формирователя 8 имеK 1 1 ет длительность t = —.— = — и часИ Kf Nf тоту следования f. В арифметическом узле 17 (фиг. Зг) с помощью узла 28 вычисляется целочисленный коэффициент

K» = К„ „,/М, где К „, — максимально возможный коэффициент умножения умножителя 12 ° На выходе узла 29 формируется число К = К, N. Кроме того, с помощью узла 30 вычитания формируется число (N — 1), которое перемножается в узле 31 с числом К. в результате чего на первом выходе узла 17 формируется код n = K(N — 1) управляющего сигнала для переключателей

3 и 7.

Таким образом, в устройстве"формирования сигнала сдвинутой частоты форма исходного и сформированного сигналов практически идентична. Это стало возможным благодаря введению аналоговых регистров сдвига, переключателей, сумматора-фильтра и элементов управления их работой.

Функциональные возможности устройства расширены благодаря тому, что сдвиг частоты можно осуществлять без искажения закона его амплитудной модуляции, что позволяет компенсировать доплеровский сдвиг частоты движущегося источника полезного сигнала, 94426

9 13

Формула изобретения

Устройство формирования сигнала сдвинутой частоты, содержащее первый формирователь импульсов, вход которого соединен с первой: входной шиной, формирователь кода, вход которого соединен с второй входной шиной, а выход — с первыми входами второго и третьего формирователей импульсов, умножитель частоты и первый элемент запрета, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем сохранения зависимости уровня выходного сигнала от уровня входного, в него дополнительно введены арифметический узел, второй элемент запрета, два элемента совпадений, два ключа, два регистра сдвига, два переключателя и сумматор-фильтр, выход которого соединен с выходной шиной устройства, а входы — с выходами переключателей, управляющие входы которых соединены с первым выходом арифметического узла, а информационные входы — с выходамн первого и второго регйстров сдвига соответственно, управляющие входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго элементов запрета, а информационные входы — с выходами первого и второго ключей, Входы которых соединены с входом первого формирователя импульсов, а управляющие входы — с выходами третьего формирователя импульсов и первыми входами первого и второго элементов совпадений соответственно, вторые входы которых соединены с выходом второго формирователя импульсов, а выходы — с первыми входами

15 первого и второго элементов запрета соответственно, вторые входы которых соединены с выходом умножителя частоты, первый вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, вторыми входами второго и третьего формирователей импульсов и вторым входом формирователя кодов, выход которого соединен с входом арифметического узла, второй выход

KOTOPOI О СОЕДИНЕН С ВТОРЫМ ВХОДОМ

l умножителя частоты и третьим входом второго формирователя импульсов, четвертый вход которого соединен с Bbl» ходом умножителя частоты.

139442б г 4Ртметикузел f7

Жормирабагпель 71 б. РорифОЯЛ1елБ У о Жормиробошель.д

Ф

Fl

С

Vuz,3

Составитель E.Áîðçîâ

Редактор О.Головач Техред М.Ходанич Корректор М.Пожо

Заказ 2238/56 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Устройство формирования сигнала сдвинутой частоты Устройство формирования сигнала сдвинутой частоты Устройство формирования сигнала сдвинутой частоты Устройство формирования сигнала сдвинутой частоты Устройство формирования сигнала сдвинутой частоты Устройство формирования сигнала сдвинутой частоты Устройство формирования сигнала сдвинутой частоты 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях аналогового сигнала

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования и преобразования информации, а также в стабилизированных силовых преобразователях постоянного и переменного тока

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах контроля и измерения сигналов с тензометрических датчиков, обладающих большими начальными смещениями нуля и работающих в однократных режимах из27 7 мерения

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к магнитным генераторам импульсов -высокого напряжения, и обеспечивает расширение функциональных возможностей генератора путем повышения частоты следования импульсов

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического управления , в стабилизаторах и преобразователях напряжения

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных и преобразовательных системах связи и управления

Изобретение относится к области импульсной технике и может быть использовано в импульсных преобразователях напряжения, регулируемых источниках питания, ключевых усилителях низкой

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в управляемых преобразователях напряжения и импульсных источниках питания

Изобретение относится к электроизмерениям, автоматике, импульсной, преобразовательной и др.технике и может быть использовано в качестве многофункционального устройства, например, сравнение фаз или напряжений, или длительностей, или формирователей в интегральном исполнении

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в радиопередающих и радиоприемных устройствах для формирования линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в преобразователях систем управления

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в преобразователях систем управления

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для регулирования величины постоянного напряжения оконечных каскадов передатчиков систем трехпрограммного проводного вещания

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для модуляции приборов СВЧ, работающих в импульсном режиме с широкими диапазонами изменения длительности импульсов и скважности

Изобретение относится к области автоматики и может использоваться при управлении технологическими процессами

Изобретение относится к электрическим схемам широтно-импульсных модуляторов и может применяться при построении смешанно-сигнальных измерительных приборов и вычислительных устройств
Наверх