Генератор с линейной частотной модуляцией

 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокации и технике связи при создании измерительных приборов. Цель изобретения - повышение точности формирования линейного закона изменения частоты при изменении начальной частоты. Генератор содержит управляемый генератор 1, делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 2, счетчик 3, импул сно-фазовый детектор (ИФД) 4, генератор 5 опорной частоты , синхронизатор 6, генератор 7 пилообразного напряжения, сумматор 8, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9 и усилитель 10. Изменения коэффициента деления ДПКД 2 и коэффициента передачи опорного напряжения ЦАП 9 происходят одновременно, следовательно, происходит компенсация зависимости чувствительности ИФД 4 к фазовым отклонениям, определяемым начальной частотой ЛЧМ-сигнала и номером выборки. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)з Н 03 С 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ номером выборки. 2 ил

Выход (21) 4403529/09 (22) 04.04.88 (46) 28.02.91. Бюл. Q 8 (71) Белорусский государственный университет им. В,И.Ленина (72) B.Ë.Êîçëîâ, B.А.Фираго и А.Ф»Шилов (53) 621.376,3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 641628, кл. Н 03 С 3/08, 1976.

Авторское свидетельство СССР

hL 640418, кл. H 031 7/00, 1977. (54) ГЕНЕРАТОР С ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокации и технике связи при создании измерительных приборов, Цель изобретения — повышение

„„53J„„1631698 А1 точности формирования линейного закона изменения частоты при изменении начальной частоты. Генератор содержит управляемый генератор 1, делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 2, счетчик 3, импульсно-фазовый детектор (ИФД) 4, генератор 5 опорной частоты, синхронизатор 6, генератор 7 пилообразного напряжения, сумматор 8, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9 и усилитель 10, Изменения коэффициента деления ДПКД 2 и коэффициента передачи опорного напряжения ЦАП 9 происходят одновременно, следовательно, происходит компенсация зависимости чувствительности ИФД 4 к фазовым отклонениям, определяемым начальной частотой ЛЧМ-сигнала и

1631698

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокации и технике связи при создании измерительных приборов.

Цель изобретения — повышение точно- 5 сти формирования линейного закона изменения частоты при изменении начальной час1оты.

На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема генератора с линейной чэс- 10 тотной модуляцией; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Генератор с линейной частотной модуляцией (фиг. 1) содержит управляемый генератор 1, делитель 2 частоты с переменным 15 коэффициентом деления (ДПКД) 2, счетчик

3, импульсно-фазовый детектор (ИФД) 4, генератор 5 опорной частоты, синхронизатор

6. генератор 7 пилообразного напряжения, сумматор 8, цифроаналоговый преобразо- 20 ватель (ЦАП) 9 и усилитель 10.

Генератор с линейной частотной модуляцией работает следующим образом, Предположим, необходимо сформировать линейно-частотно модулированный 25 (ЛЧМ) сигнал вида

U (t) = Uo sin ((dot+0,5Pt +po),(1) где Up — амплитуда; аю — начальная частота;

P — скорость изменения ЛЧМ-сигнала;

po — начальная фаза ЛЧМ-сигнала.

При точном соответствии выходного сигнала U(t) линейному закону модуляции (и начальной фазе у"о = — О) из формулы (1) мож- 3 но показать, что будут существовать моменты времени Ь = К . Т,п, где К = 1, 2,..., а Топ — период следования импульсов генератора

5, следующие через равные промежутки топ, в которые амплитуда сформированного 40

ЛЧМ-сигнала пересекает нулевой уровень, т,е. его фаза равняется 2л1 ао КТ и+0,5P(К Т ) =2л1, (2) причем на каждом интервале Топ число периодов ЛЧМ-сигнала будет увеличиваться 45 на два (или уменьшаться в зависимости от знака скорости изменения частоты). В этом случае период опорных импульсов будет равняться (3) 50 а начальная частота ЛЧМ-сигнала должна быть кратна частоте опорных импульсов, 55 щв = 2л и, (4)

Топ где n — целое число, До начала модуляции производится автоподстройка начальной частоты ЛЧМ-сигнала. Начальный коэффициент деления

ДПКД 2 устанавливается равным и по формуле (4) — отношению начальной частоты

ЛЧМ-сигнала к частоте опорных импульсов, Установка коэффициента деления ДПКД 2 производится счетчиком 3, который до начала модуляции находится в режиме предварительной записи двоичного числа. На выходе ДПКД 2 будет последовательность импульсов с частотой 1,/и, где fp = во/2л, которая подается на первый вход ИФД 4 и сравнивается по фазе с опорной последовательностью импульсов с генератора 5. Сигнал фазового рассогласования с выхода

ИФД 4 через ЦАП 9, усилитель 10 и сумматор 8 подается на управляющий вход управляемого генератора 1 и подстраивает его частоту к требуемой начальной частоте

ЛЧМ-сигнала, На входе управления ЦАП 9 в этом случае находится код, соответствующий коэффициенту деления ДПКД 2, и выходной сигнал ЦАП 9 будет определяться этим кодом. Принцип работы цифроаналогового преобразователя 9 заключается в том, что в зависимости от кода на входе управления он соответствующим образом делит величину опорного напряжения. Если на вход опорного напряжения подавать не постоянный, а переменный уровень (как в предлагаемом случае) с выхода ИФД 4, то этот сигнал будет также ослабляться в зависимости от кода нэ входе управления. Постоянный коэффициент усиления усилителя

10 выбирается исходя из крутизны преобразования управляемого генератора 1 и в общем случае близок к величине 2п.

Синхронизатор 6 задает временной интервал (число периодов генератора 5), необходимый для автоподстройки начальной частоты.

Затем начинается формирование ЛЧМимпульса (фиг, 2а), Сигнал с другого выхода синхронизатора 6 переводит счетчик 3 в режим счета импульсов (фиг. 2д), а затем запускает генератор 7 (фиг, 2е). Пилообразное напряжение с выхода генератора 7 через сумматор 8 подается на вход управляемого генератора 1 и изменяет его частоту в соответствии с формулой (1). С выхода управляемого генератора 1 ЛЧМ-сигнал подается на вход ДПКД 2. Предполагается, что амплитуда сигнала на выходе управляемого генератора 1 достаточно велика, чтобы обеспечить надежную работу ДПКД 2 и, кроме того, на сигнальном входе ДПКД 2 имеются пороговые компараторы. Делитель 2 с переменным коэффициентом деления и счетчик 3 образуют схему, которая преобразует ЛЧМ-последовательность в импульсы с постоянной

1631698 частотой следования. Это происходит следующим образом. В начале периода модуляции ДПКД 2 должен иметь коэффициент деления, равный n+2. Это обусловлено тем, что период опорных импульсов (фиг. 2б) выбран таким образом, что число импульсов

ЛЧМ-сигнала на каждом последовательном периоде Т» увеличивается на два и,следовательно, коэффициент деления ДПКД 2 должен увеличиваться на два. Однако увеличенный на два коэффициент деления должен устанавливаться делителе в самом начале соответствующего периода Топ. Поэтому счетчик 3 переводится в режим счета на один период Т«раньше, чем запускается генератор 7 (фиг. 2д, е).

После начала модуляции каждый импульс с выхода ДПКД 2 будет регистрироваться счетчиком 3 и двоичный код на его выходах будет увеличиваться на единицу.

Однако для подстройки закона ЛЧМ необходимо изменять коэффициент деления

ДПКД 2 на два. Для этого первый (младший) разряд счетчика 3 соединяют с вторым разрядом на входах установки коэффициента деления ДПКД 2. Таким же образом сдвигают остальные разряды. Очевидно, что при изменении кода на выходах счетчика 3 на единицу коэффициент деления ДПКД 2 будет изменяться на два. Установка очередного коэффициента ДПКД 2 происходит в момент окончания импульса на выходе делителя. Логический уровень младшего разряда кода коэффициента деления ДПКД 2 устанавливается равным младшему разряду кода числа и, а остальные разряды исходного коэффициента деления устанавливаются в режиме предварительной записи счетчика 3.

Таким образом, коэффициент деления

ДПКД 2 будет возрастать в соответствии с изменением частоты ЛЧМ-сигнала и на выходе ДПКД 2 будет последовательность импульсов с постоянной частотой следования (фиг; 2в). Эта последовательность в ИФД 4 сравнивается с опорной последовательностью генератора 5 и на выходе И ФД 4 появляется сигнал ошибки (фиг, 2г).

В реальном случае фазовые отклонения

ЛЧМ-сигнала от линейности не равны нулю

<р (tp ) Ф 0 и поэтому моменты пересечения нуля ЛЧМ-сигналом не следуют точно в

Ь = К Т и, а определяются из уравнения во1к+0,5p(Ь) +p(тк) =0 . (5)

Предположим, что пересечение нуля

ЛЧМ-сигналом происходит в моменты

Ь = КТоп + Топ, (6) т к

2_#_ где vq — отклонение фазы преобразованного ЛЧМ-сигнала на выходе ДПКД 2 от опорной последовательности импульсов Топ.

Теперь, чтобы найти связь между отклонениями ЛЧМ-сигнала от линейного

p (ц, ) и отклонениями пространственной последовательности импульсов от опорной к на выходе ИФД 4, подставим выражения (6) в формулу(5) и, используя зависимости (4) и (3), можно получить решение квадратного уравнения (5) в следующем виде

10 у л(п .2К) (1 1) ,7г (и - 2К )2 (7) При небольших отклонениях ЛЧМ и достаточно высоких начальных частотах г . (т )

X(n +2К) с достаточной степенью точности можно воспользоваться соотношением

2 у(ь) (8)

Из выражения (8) видно, что связь между фазовой ошибкой ЛЧM-сигнала p (Ск ) и напряжением рассогласования на выходе

ИФД 4 не является постоянной, а зависит от начальной частоты ЛЧМ-сигнала (n) и номера выборки К. Коэффициент деления ДПКД 2 также изменяется в зависимости от началь20

30 ной частоты и номера выборки и + 2К, Следовательно, подавая код коэффициента деления ДПКД 2 на вход управления ЦАП 9, будем изменять коэффициент передачи

ЦАП 9 в соответствии с формулой (8). Таким образом, будет компенсироваться зависимость чувствительности ИФД 4 к фазовым отклонениям ЛЧМ-сигнала, определяемая начальной частотой ЛЧМ-сигнала и номером выборки К, Сигнал фазовой ошибки на выходе усилителя 10 представлен штриховыми линиями на фиг. 2г.

Преимуществами предложенного генератора с линейной частотной модуляцией являются более высокая точность воспроизведения линейного закона модуляции за счет учета влияния начальной частоты ЛЧМсигнала на чувствительность ИФД 4, а слегл довательно, возможность получения большей девиации частоты ЛЧМ-сигналов, При описании работы генератора с линейной частотной модуляцией предполагалось, что в системе реализован один из

55 возможных режимов синхронизма автопод стройки линейности ЛЧМ-сигнала, определяемый выбором То и отсутствием мкновенного скачка частоты в момент начала ЛЧМ. При использовании в генераторе с

1631698 линейной частотной модуляцией других режимов синхрониэма сущность его работы не изменится, а возможны лишь незначительные схемные изменения, а) г) е) Составитель А.Мышакин

Редактор М,Келемеш Техред M.Mîðãåíòàë Корректор В,Гирняк

Заказ 555 Тираж 442 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Генератор с линейной частотной модуляцией, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор пилообразного напряжения, сумматор и управляемый генератор, последовательно соединенные генератор опорной частоты и импульсно-фазовый детектор, к другому входу которого подключен вход счетчика, вход начальной установки которого соединен с другим выходом синхронизатора, а также цифроаналоговый преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования линейного закона изменения частоты при изменении начальной частоты, введены усилитель, выход которого соединен с другим входом сумматора и делитель частоты с пере5 менным, коэффициентом деления, выход которого соединен с другим входом импульсно-фазового детектора, при этом другой выход генератора опорной частоты соединен с входом синхронизатора, выход счет10 чика соединен с входом управления цифроаналогового преобразователя и входом предварительной установки делителя частоты с переменным коэффициентом деления, сигнальный вход которого соединен

15 с выходом управляемого генератора, вход опорного напряжения и выход цифроаналогового преобразователя соединены соответственно с выходом импульсно-фазового детектора и входом усилителя,