Цифровой синтезатор фазомодулированных сигналов

Авторы патента:

H03L7/18 - с использованием делителя частоты или счетчика в цепи (H03L 7/20,H03L 7/22 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2490789:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Поволжский государственный технологический университет (RU)

Цифровой синтезатор фазомодулированных сигналов относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначен для формирования когерентных сигналов с частотной и фазовой модуляцией, может быть использован в радиолокации, навигации и системах связи. Достигаемый технический результат - возможность оперативного управления сдвигом фаз формируемых сигналов. Цифровой синтезатор фазомодулированных сигналов (фиг.1) содержит эталонный генератор 1, блок задержки 2, ждущий мультивибратор 3, первый регистр памяти 4, первый цифровой накопитель 5, второй цифровой накопитель 6, преобразователь кодов 7, сумматор 8, первый цифроаналоговый преобразователь 9, первый фильтр нижних частот 10, второй регистр памяти 11, делитель с переменным коэффициентом деления 12, третий регистр памяти 13, второй цифроаналоговый преобразователь 14, второй фильтр нижних частот 15. 2 ил.

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для формирования когерентных сигналов с частотной и фазовой модуляцией, может быть использовано в радиолокации, навигации и системах связи.

Известны цифровые синтезаторы частот, содержащие генератор тактовых импульсов, блок задержки, первый и второй регистры памяти, счетчик с предварительной установкой, первый и второй блоки постоянного запоминания, ЦАП, ФНЧ, первый и второй цифровые накопители [1].

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является цифровой синтезатор фазомодулированных сигналов, содержащий эталонный генератор, блок задержки, ждущий мультивибратор, блок постоянного запоминания, первый цифровой накопитель, первый сумматор, второй цифровой накопитель, второй сумматор, преобразователь кодов, ЦАП, ФНЧ, первый регистр памяти, делитель с переменным коэффициентом деления, второй регистр памяти, третий регистр памяти [2].

Однако, известные цифровые синтезаторы не позволяют формировать когерентные сигналы с возможностью управления фазовым сдвигом синтезируемых сигналов.

Технический результат - возможность оперативного управления сдвигом фаз формируемых сигналов - достигается за счет того, что в цифровой синтезатор фазомодулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные эталонный генератор и блок задержки; ждущий мультивибратор; первый цифровой накопитель; второй цифровой накопитель; преобразователь кодов; сумматор; первый цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с входом первого фильтра нижних частот, выход последнего является первым аналоговым выходом цифрового синтезатора; второй регистр памяти, выход которого соединен с входом делителя с переменным коэффициентом деления, выход последнего подключен к входу последовательного переноса первого цифрового накопителя; третий регистр памяти, выход которого подключен ко второму входу сумматора; вход ждущего мультивибратора является входом запуска цифрового синтезатора, а его выход подключен к входам установки делителя с переменным коэффициентом деления, первого и второго цифровых накопителей; входы второго и третьего регистров памяти являются вторым и третьим входами цифрового синтезатора; выходы блока задержки подсоединены к тактовым входам делителя с переменным коэффициентом деления, первого и второго цифрового накопителей и первого цифроаналогового преобразователя, причем новым является то, что введены первый регистр памяти, второй цифроаналоговый преобразователь и второй фильтр нижних частот; вход первого регистра памяти является первым цифровым входом цифрового синтезатора, а его выход подключен к входу первого цифрового накопителя; выход первого цифрового накопителя подключен к входу второго цифрового накопителя, старший выходной разряд суммы которого подключен к входу управления инверсией преобразователя кодов, остальные старшие разряды через преобразователь кодов поступают на первый вход сумматора и на информационный вход первого цифроаналогового преобразователя; выход сумматора соединен с входом второго цифроаналогового преобразователя, выход последнего подключен к входу второго фильтра нижних частот, выход которого является вторым аналоговым выходом цифрового синтезатора; выход блока задержки соединен с тактовым входом второго цифроаналогового преобразователя.

Цифровой синтезатор фазомодулированных сигналов (фиг.1) содержит эталонный генератор 1, блок задержки 2, ждущий мультивибратор 3, первый регистр памяти 4, первый цифровой накопитель 5, второй цифровой накопитель 6, преобразователь кодов 7, сумматор 8, первый цифроаналоговый преобразователь 9, первый фильтр нижних частот 10, второй регистр памяти 11, делитель с переменным коэффициентом деления 12, третий регистр памяти 13, второй цифроаналоговый преобразователь 14, второй фильтр нижних частот 15.

Цифровой синтезатор фазомодулированных сигналов содержит последовательно соединенные эталонный генератор 1 и блок задержки 2; ждущий мультивибратор 3, вход которого является входом запуска цифрового синтезатора; последовательно соединенные первый регистр памяти 4, первый цифровой накопитель 5, второй цифровой накопитель 6, преобразователь кодов 7, первый ЦАП 9, первый фильтр нижних частот 10; выход преобразователя кодов 7 также подключен к первому входу сумматора 8; последовательно соединенные второй регистр памяти 11 и делитель с переменным коэффициентом деления 12, выход которого подключен к входу последовательного переноса первого цифрового накопителя 5; третий регистр памяти 13, выход которого соединен со вторым входом сумматора 8, а выход последнего подключен к информационному входу второго ЦАП 14; выход второго ЦАП 14 подключен к входу второго ФНЧ 15; входы первого, второго и третьего регистров памяти являются цифровыми входами цифрового синтезатора фазомодулированных сигналов, а выходы первого и второго фильтров нижних частот - его аналоговыми выходами; выходы блока задержки подключены к соответствующим тактовым входам делителя с переменным коэффициентом деления 12, первого и второго цифровых накопителей 5 и 6, и первого и второго ЦАП 9 и 14; выход ждущего мультивибратора подключен к входам установки делителя с переменным коэффициентом деления 12, первого и второго цифровых накопителей 5 и 6.

Цифровой синтезатор фазомодулированных сигналов работает следующим образом:

Эталонный генератор 1 вырабатывает сигнал опорной частоты «синусоидальной» формы, который поступает на вход блока задержки 2, формирующий разнесенные во времени последовательности прямоугольных импульсов, которые поступают на тактовые входы делителя с переменным коэффициентом деления 12, первого и второго цифровых накопителей 5 и 6, и первого и второго ЦАП 9 и 14, и служат для синхронизации основных узлов цифрового синтезатора. Пусть в момент времени t₀ приходит импульс запуска u_зап(t) на вход ждущего мультивибратора 3, тогда по сформированному им импульсу происходит запись кода C_i из первого регистра памяти 4 в первый накопитель 5, a D_k из второго регистра памяти 11 - в делитель с переменным коэффициентом деления 12, также происходит «обнуление» содержимого второго цифрового накопителя 6. Затем с каждым последующим тактовым импульсом в первом цифровом накопителе 5 результат суммирования будет изменяться по формуле

$A = C_{i} + T / D_{k} (1)$

где D_k - коэффициент деления делителя 12,

Т - номер тактового импульса.

Во втором цифровом накопителе 6 результат суммирования будет изменяться по формуле

$B 1 = (C_{i} + T / D_{k}) \times T = C_{i} \times T + T^{2} / D_{k} (2)$

Старший выходной разряд суммы SGN второго цифрового накопителя 6 является знаковым и управляет инверсией преобразователя кодов 7. Если SGN=0, то на ЦАП 9 поступает прямой код суммы, но если SGN=1 - то обратный код суммы. Остальные старшие разряды через преобразователь кодов 7 поступают на информационный вход ЦАП 9 и на первый вход сумматора 8. На выходе первого ЦАП 9 формируется «ступенчатый» сигнал треугольной формы (фиг.2). Первый фильтр нижних частот 10 пропускает только первую гармонику синтезированного сигнала. Если принять, что

1/D_k=πƒ' - скорость изменения частоты синтезируемого сигнала;

Ci=2πƒ₀ - начальная частота синтезируемого сигнала;

U₀ - амплитуда выходного сигнала, то на выходе ФНЧ 10 будет присутствовать сигнал, описываемый формулой:

$u_{1} (t) = U_{0} \sin (2 π ƒ_{0} t + π ƒ' t^{2}) (3)$

На вход третьего регистра памяти 13 поступает код F_j который будет определять сдвиг фаз формируемых сигналов. Далее код F_j поступает на второй вход сумматора 8, при этом результат суммирования на его выходе будет описываться формулой:

$B 2 = (C_{i} + T / D_{k}) \times T + F_{j} = C_{i} \times T + T^{2} / D_{k} + F_{j} (4)$

Тогда на выходе второго ЦАП 14 формируется сигнал, свинутый относительно первого ЦАП 9 на величину кода F_j. Тогда на выходе второго ФНЧ 15 формируется сигнал, описываемый формулой:

$u_{1} (t) = U_{0} \sin (2 π ƒ_{0} t + π ƒ' t^{2} + ϕ_{j}) (5)$

где φ_j=F_j - сдвиг фаз формируемых сигналов.

Код D_k определяет скорость изменения частоты синтезируемых сигналов; чем больше код D_k - тем меньше скорость изменения частоты выходного сигнала.

Таким образом, установив код C_i можно выставить начальную частоту формируемого сигнала, изменяя код F_j - управлять сдвигом фаз формируемых сигналов.

Литература

1. Патент РФ №2058659. МКИ H03B 19/00. Цифровой синтезатор частот / Рябов И.В., Фищенко П.А. Заявл. 23.09.1993. Опубл. 20.04.1996. Бюл.№11. - 4 с.

2. Патент РФ №2204196. МПК H03L 7/18. Цифровой синтезатор фазомодулированных сигналов / Рябов И.В., Рябов В.И. Заявл. 13.03.2001. Опубл. 10.05.2003. Бюл. №13. - 4 с.

Цифровой синтезатор фазомодулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные эталонный генератор и блок задержки; ждущий мультивибратор; первый цифровой накопитель; второй цифровой накопитель; преобразователь кодов; сумматор; первый цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с входом первого фильтра нижних частот, выход последнего является первым аналоговым выходом цифрового синтезатора; второй регистр памяти, выход которого соединен с входом делителя с переменным коэффициентом деления, выход последнего подключен к входу последовательного переноса первого цифрового накопителя; третий регистр памяти, выход которого подключен ко второму входу сумматора; вход ждущего мультивибратора является входом запуска цифрового синтезатора, а его выход подключен к входам установки делителя с переменным коэффициентом деления, первого и второго цифровых накопителей; входы второго и третьего регистров памяти являются вторым и третьим входами цифрового синтезатора; выходы блока задержки подсоединены к тактовым входам делителя с переменным коэффициентом деления, первого и второго цифровых накопителей и первого цифроаналогового преобразователя, отличающийся тем, что введены первый регистр памяти, второй цифроаналоговый преобразователь и второй фильтр нижних частот; вход первого регистра памяти является первым цифровым входом цифрового синтезатора, а его выход подключен к входу первого цифрового накопителя; выход первого цифрового накопителя подключен к входу второго цифрового накопителя, старший выходной разряд суммы которого подключен к входу управления инверсией преобразователя кодов, остальные старшие разряды через преобразователь кодов поступают на первый вход сумматора и на информационный вход первого цифроаналогового преобразователя; выход сумматора соединен с входом второго цифроаналогового преобразователя, выход последнего подключен к входу второго фильтра нижних частот, выход которого является вторым аналоговым выходом цифрового синтезатора; выход блока задержки соединен с тактовым входом второго цифроаналогового преобразователя.

Способ кодовой цикловой синхронизации // 2450436

Изобретение относится к системам передачи дискретной информации и может быть использовано для цикловой синхронизации помехоустойчивых циклических кодов и, в частности, каскадных кодов.

Синтезатор частотно-модулированных сигналов // 2449462

Цифровой синтезатор частот // 2440668

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиопередающих и измерительных устройствах. .

Синтезатор частот // 2423784

Изобретение относится к радиотехнике и может быть применено в системах с двойным преобразованием частоты, обеспечивая перестройку частоты в больших пределах с шагом, определяемым разрешением используемой микросхемы прямого цифрового синтеза DDS.

Цифровой синтезатор частот // 2416158

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в приемопередающей и контрольно-измерительной аппаратуре. .

Синтезатор с v-образным законом модуляции частоты // 2407144

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза сигналов с частотной модуляцией и может использоваться в радиолокации, навигации, адаптивных системах связи.

Синтезатор частот // 2394367

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве возбудителя передатчика и гетеродина приемника без подачи модулирующего сигнала. .

Цифровой синтезатор частотно- и фазомодулированных сигналов // 2358384

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике, предназначено для синтеза частотно- и фазомодулированных сигналов и может использоваться в радиолокации, навигации и адаптивных системах связи.

Устройство частотно-временной синхронизации // 2341892

Изобретение относится к технике связи, в частности, к устройству частотно-временной синхронизации системы связи. .

Цифровой вычислительный синтезатор с быстрой перестройкой частоты // 2491710

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза частотно-модулированных сигналов и может быть использовано в радиолокации, навигации и современных адаптивных системах связи

Цифровой синтезатор для формирования сигналов многочастотной телеграфии // 2536385

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза сигналов многочастотной телеграфии и может быть использовано в современных адаптивных системах связи. Достигаемый технический результат - возможность формирования сигналов для многочастотной телеграфии и повышение быстродействия. Цифровой синтезатор для формирования сигналов многочастотной телеграфии содержит первый регистр памяти 1, второй регистр памяти 2, сумматор 3, цифровой накопитель 4, преобразователь кодов 5, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 6, фильтр нижних частот (ФНЧ) 7, опорный генератор 8 и блок формирования и задержки 9. 1 ил.

Синтезатор частот // 2602990

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к синтезаторам частот на основе петли фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Технический результат заключается в снижении уровня фазовых шумов и побочных дискретных составляющих в спектре выходного сигнала, что в свою очередь повышает качество выходного сигнала, при сохранении высокого разрешения по частоте и широкой полосы перестройки. Синтезатор частот содержит соединенные последовательно умножитель частоты входного сигнала, делитель с фиксированным коэффициентом деления, первую микросхему прямого цифрового синтеза, фазочастотный детектор, первый фильтр низких частот, генератор, управляемый напряжением, контур отрицательной обратной связи, включающий в себя соединенные последовательно смеситель, один из входов которого соединен с выходом генератора, управляемого напряжением, а второй вход соединен с выходом умножителя частоты входного сигнала, второй фильтр низких частот и вторую микросхему прямого цифрового синтеза, выход которой соединен с входом фазочастотного детектора, и управляющее устройство, выходы которого соединены с входами первой и второй микросхем прямого цифрового синтеза. Изобретение обеспечивает снижение уровня фазовых шумов и дискретных составляющих в спектре выходного сигнала, что, в свою очередь, повышает качество выходного сигнала, при сохранении высокого разрешения по частоте и широкой полосы перестройки. 1 ил.

Быстродействующий синтезатор частот // 2602991

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в синтезаторе частоты с импульсной фазовой автоподстройкой частоты. Достигаемый технический результат - повышение быстродействия при смене рабочей частоты. Быстродействующий синтезатор частоты содержит опорный генератор, частотно-фазовый детектор, управляемый источник тока, фильтр нижних частот, сумматор-формирователь сигнала управления, управляемый генератор, делитель с переменным или дробно-переменным коэффициентом деления, регистр управляющего кодового слова, дешифратор управляющего кодового слова. 2 ил.

Цифровой генератор гармонических сигналов // 2616877

Изобретение относится к области информационно-вычислительной техники и может найти применение в испытательных системах, спектральных анализаторах. Технический результат - повышение точности воспроизведения цифровых отсчетов гармонических сигналов при последовательном увеличении аргумента. Цифровой генератор гармонических сигналов содержит генератор тактовых импульсов, блок управления, сумматор приращений синуса, сумматор приращений косинуса, формирователь знаков квадрантов, реверсивные счетчики синуса и косинуса, счетчик аргумента, дешифратор, а также содержит в качестве младших разрядов одноразрядные сумматоры, размещенные в сумматорах приращений синуса и косинуса, связанные по входу со старшим разрядом одноименных реверсивных счетчиков синуса и косинуса. 2 ил.

Способ передачи фазы опорного генератора по фидеру произвольной длины // 2623892

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться для подстройки фазы в устройствах широкого диапазона частот различного назначения. Достигаемый технический результат - автоматическое обеспечение равенства начальных фаз колебаний, передаваемых потребителям по фидеру произвольной длины, начальной фазе колебания опорного генератора без калибровки фидера. Способ передачи фазы опорного генератора потребителю по фидеру произвольной длины характеризуется тем, что передаваемую фазу опорного генератора формируют путем деления частоты опорного генератора на два, полученное колебание передают по фидеру произвольной длины в его нагрузку, путем введения канала обратной связи по тому же фидеру передают по нему отраженные от нагрузки фидера колебания в систему управления фазой колебания на выходе делителя, в результате чего реализуют замкнутую систему автоматического регулирования фазы. 2 ил.

Цифровой вычислительный синтезатор с частотной модуляцией // 2628216

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза частотно-модулированных (ЧМ) сигналов и может быть использовано в телекоммуникационных системах и современных адаптивных системах связи. Технический результат заключается в повышении быстродействия. Цифровой вычислительный синтезатор (ЦВС) с частотной модуляцией содержит эталонный генератор 1, блок формирования и задержки 2, ждущий мультивибратор 3, первый и второй цифровые накопители 4 и 5, третий и четвертый цифровые накопители 6 и 7, мультиплексор 8, функциональный преобразователь 9, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10, фильтр нижних частот (ФНЧ) 11. Цифровыми входами ЦВС являются входы первого и третьего цифровых накопителей, ждущего мультивибратора и мультиплексора, а его аналоговым выходом - выход ФНЧ. 1 ил.

Цифроаналоговый синтезатор сложных частотно-модулированных сигналов // 2635272

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для формирования частотно-модулированных сигналов и может быть использовано в телекоммуникационных системах и современных адаптивных системах связи. Технический результат заключается в обеспечении перестройки частоты путем введения второго контура управления и повышении быстродействия. Цифроаналоговый синтезатор сложных частотно-модулированных сигналов содержит цифровой вычислительный синтезатор, генератор, управляемый напряжением (ГУН) с двумя управляющими элементами, первый делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД), второй делитель с переменным коэффициентом деления, первый фазовый дискриминатор, фильтр нижних частот (ФНЧ), третий делитель с переменным коэффициентом деления, модулятор, второй фазовый дискриминатор. 1 ил.

Способ получения радиочастотного сигнала с уменьшенным уровнем побочных дискретных составляющих // 2647629

Изобретение относится к синтезаторам на основе петли фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Технический результат заключается в уменьшении уровня побочных дискретных составляющих выходного радиочастотного сигнала при одновременном сохранении достаточного низкого уровня фазовых шумов. Способ получения радиочастотного сигнала включает тактирование сигналом частотой Fсинхр первой микросхемы прямого цифрового синтеза для получения опорного сигнала Fdds1=α1Fсинхр; ответвление части сигнала Fвых, полученного на выходе управляемого напряжением генератора, в контур отрицательной обратной связи для его частотного преобразования, которое осуществляют при помощи второй микросхемы прямого цифрового синтеза, тактируя ее сигналом частотой Fвых-DFсинхр, для получения на ее выходе сигнала частотой Fdds2=α2(Fвых-DFсинхр), где α1 и α2 - коэффициенты, которые выбирают, исходя из условия их непопадания в предварительно определенные «запрещенные» области значений, преобразование которых в первой и второй микросхемах прямого цифрового синтеза соответственно приводит к получению выходного сигнала с побочными дискретными составляющими амплитудой выше допустимой Адоп, где n - номер гармоники побочной дискретной составляющей выходного сигнала. 5 ил.