Манипулятор частоты без разрыва фазы

 

Изобретение относится к технике связи. Цель изобретения - уменьшение времени настройки манипулируемых частот. Манипулятор содержит реверсивные счетчики 1 и 2, сумматор 3 кодов, умножитель 4 кодов, буферный регистр 5, цифровой фильтр 6 двоичных сигналов, ЦАП 7, управляемый напряжением г-р 8, смеситель 9, перестраиваемый г-р 10, блок сравнения 11, распределитель 12 импульсов, блок управления 13 и фильтр 14 нижних частот. Цель достигается за счет того, что цифровой фильтр 6 не вносит дополнительной задержки в процесс настройки, поскольку информация на его входе меняется только при переходе от настройки частоты F<SB POS="POST">0</SB> к настройке частоты F<SB POS="POST">1</SB>. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1 4 А1

cs» 4 Н 04 1. 27/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4224497/24-09 (22) 08.04.87 (46) 15. 10.89. Бюл. И 38 (72) В.Д.Чирков, В.М.Дербышев, А.К.Белоцкий и В.И,Митрюхин (53) 621 ° 394 ° 6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1336264, кл. H 04 L 27/10, 1985. (54) МАНИПУЛЯТОР ЧАСТОТЫ БЕЗ РАЗРЫВА

ФАЗЫ (57) Изобретение относится к технике связи. Цель изобретения - уменьшение времени настройки манипулируемых частот. Манипулятор содержит реверсивные

2 счетчики 1 и 2, сумматор 3 кодов, умножитель 4 кодов, буферный регистр 5, цифровой фильтр 6 двоичных сигналов, ЦАП 7, управляемый напряжением г-р 8, смеситель 9, перестраиваемый г-р 10, блок 11 сравнения, распределитель 12 импульсов, блок 13 управления и фильтр

14 нижних частот. Цель достигается тем, что цифровой фильтр 6 не вносит дополнительной задержки в процесс настройки, поскольку информация на его входе меняется только при переходе от настройки частоты f, к настройке частоты Г„ . 3 ил.

1515384

Мэобретение относится к технике связи и може - быть использовано B системах передачи цифровой информации.

Цель изобретения — уменьшение вре5 мени настройки манипулируемых частот.

На Фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства; на

Фиг.2 — Функциональная схема блока сравнения и блока управления;

Фиг.3 — с груктурная схема цифрового фильтра дзоичных сигналов.

Манипулятор частоты без разрыва

Фазы содержит первый 1 и второй 2 реверсивные счетчики, сумматор 3 кодов, умножитель 4 кодов, буферный регистр 5, цифровой фильтр 6 двоичных сигналов, цифроаналоговый преобразователь 7, генератор 8, управляемый напряжением, смеситель 9, перестраиваемый g генератор 10, блок 11 сравнения, распределитель 12 импульсов, блок 13 управления и фильтр 14 нижних частот °

Блок 11 сравнения содержит усилитель-ограничитель 15, первый 16, вто- 25 рой 17 и третий 18 D-триггеры, формирователь 19 импульсов сброса, первый вентиль 20, опорный генератор 21, второй 22 и третий 23 вентили, первый 24 и второй 25 формирователи временных интервалов, четвертый D-триггер 26, четвертый вентиль 27, первый селектор

28 длительности импульсов и пятый вентиль 29.

Блок 13 управления содержит муль35 типлексор 30, пятый 31 и шестой 32

D-триггеры, шестой 33 и седьмой 34 вентили, первый 35 и второй 36 шифраторы, второй селектор 37 длительности пульсов. 40

Цифровой фильтр 6 двоичных сигналов содержит двоичный счетчик 38,;,îñòîÿíное запоминающее устройство 39 и регистр 40 сдвига.

Манипулятор частоты беэ разрыва 45

Фазы работает следующим образом, Пусть требуется сформировать частотноо-манипулировэнный сигнал, причем манипулируемые частоты равны Г г, тд, а центральная частота

=-(f +", ) /2. Тогда на вход перестраиваемого генератора 10 подается код, соответствующий частоте (Г -Ь), где частотная расстройка вводится для того, чтобы избежать неопределенности

5 при оценке знака частотного рассогласования. В многоканальных системах удоб«о выбирать равной разности центральных частот соседних каналов.

Перед началом сеанса связи необходимо произвести настройку манипулируемых частот. Режим "Настройка" начинается после команды "Пуск", по которой на выходе первого реверсивного счетчика 1 устанавливается код, соответствующий максимальному выходному напряжению цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 7, на выходе второго реверсивного счетчика 2 - нулевой код, а на третьем выходе блока 13 управления формируется 0", соответствующий наст" ройке частоты f . Нулевой код с выхода цифрового Фильтра 6 двоичных сигналов через умножитель 4 кодов поступает на вход сумматоров 3 кодов, выходной код которого переписывается в буФерный регистр 5 по отрицательному

Фронту импульсов, поступающих на тактовый вход манипулятора. Кроме того, третий выход блока 11 сравнения через распределитель 12 импульсов подключается к тактовому входу первого реверсивного счетчика 1, а на третий вход блока 11 сравнения из блока

13 управления подается код, соответствующий частоте b. = -(fl -fq). Частота F сре:a фильтра нижних частот (ФНц) 14 выбирается равной диапазону перестройки частоты генератора 8, управляемого напряжением. Поэтому на выходе этого Фильтра выделяется сигнал раэностной частоты Е =)й,„„-Е„+Ь), где Й, „ - частота сигнала на выходе генератора 8, управляемого напряжени- ем. Разностная частота сравнивается при помоци блока 11 сравнения с номинальным значением 6,, Логический сигнал, соответствующий знаку частотного рассогласования sipn (f>-Ь ), с второго выхода этой схемы поступает íà входы реверса счетчиков l и 2. Если f< >

> 2 6„, то первый реверсивный счетчик работает на вычитание, причем на его тактовый вход в течение с< (с) подается частота f<. Время i, выбирается так, чтобы прй линейной зависимости,1„ от напряжения на входе генератора 8, управляемого напряжением, настройка манипулируемой частоты производилась за один шаг, т.е, С, = 2"/F, где (И+1) - разрядность ЦАП 7 ° Однако на практике эта зависимость чаще всего бь;вает нелинейной, причем крутизна перестройки уменьшается с ростом управляющего напряжения. Поэтому при "ге бой" «ас-,ройке (пока fp ) 2 6 ) час .ra

f, всегда остается больше Еч. Для! 5153 упрощения схемы можно выбирать Р

<2 /F.

Если f< 2 й,, то знак коррекции определяется знаком величины 1/ГЕ—

-1/Ь (т.е. при этом производится сравнение периодов разностной и номинальной частот ), а на тактовый вход первого реверсивного счетчика 1 в течение J 1/Ь -1/fp(с подаются коррек- 1р тирующие импульсы, период следования которых о постоянен и определяется по формуле о =f/5 „ где E — минимальное прирацение частоты генератора 8, управляемого напряжением, при изменении 15 выходного напряжения ЦАП 7 на единицу младшего разряда. Такой выбор величины о позволяет согласовать точности измерения и установки частоты. Как только окажется, что (1/ho-1/f1,/ о, 20 процесс. настройки частоты f считается окончательным. При этом на первом выходе блока 11 сравнения формируется признак, который поступает на первый вход блока 13 управления и вызывает 25 переход к настройке частоты f< . Теперь на третий вход блока 11 сравнения поступает код частоты Ь, =6+(f< -f u), а импульсы коррекции через распределитель 12 импульсов подаются на тактовый1О вход второго реверсивного счетчика 2.

На третьем выходе блока 13 управления формируется сигнал "1", что приводит к установлению на выходной шине цифрового фильтра 6 двоичного сигнала максимально возможного кода (он содержит единицы во всех разрядах), при этом на выходе сумматора 3 кодов с точностью до единицы младшего разряда образуется сумма содержимого первого 1 и второго 4О

2 реверсивных счетчиков. Логика работы устройства такая же, как и при настройке частоты Е,, однако во всех при- водившихся соотношениях следует заменить ио на h1 В результате настройки 4> частоты f во втором реверсивном счетчике 2 образуется код, соответствующий прирацению напряжения на выходе ЦАП 7 при переходе от частоты f к частоте f

По завершении настройки частоты f манипулятор переходит в режим "Переда11 ча, Теперь модулирующая информация

m(t) через блок 13 управления поступает на вход цифрового фильтра 6 двоичных сигналов. Если требуется передать

55 последовательность двоичных символов (a;), а;Е(0,1), то

m(t) = à, g (t-iT)

<и СО

84 о где g(t)=

1,()с tcT

0 в остальных случаях, Т - длительность одного символа °

На выходе цифрового фильтра 6 двоичных символов в момент времени jT/n обраэуе гся прямой код неотрицательного числа

x(jT/и) т л 1)Т/и) IIg, Е-0 где 13 - отсчеты импульсной характеге ристики фильтра, n - количество отсчетов сигнала, укладывающихся на интервале времени Т (т.е. частота дискретизации равна n/Т);

T. - нормированная к Т длин импульсной характеристики фильтра.

Этот код удерживается на выходе фильтра в течение последующих Т/и с.

При этом напряжение на выходе ЦАП 7 равно (t) 1)0+(U(1)0) x(t) Э где U0 — напряжение, соответствующее частоте fII, напряжение, соответствующее частоте f

Буферный регистр 5 требуется для того, чтобы переходные процессы в умножителе 4 кодов и сумматоре 3 кодов не сказывались на выходном напряжении

ЦАП 7. В состав ЦАП 7 входит сглаживаюц|ая RC-цепочка с частотой среза и/Т, необходимая для подавления гармоник ступенчатого сигнала. Задержка, вносимая этой цепочкой, примерно равна

3Т/и.

В режиме "Передача" также производится оценка разностной частоты и коррекции содержимого первого 1 и второго 2 реверсивных счетчиков, Для этого в блоке 13 управления анализируется длительность интервалов вращения, в течение которых сигнал m(t) остается неизменным. Если это время меньше LT, то сигнал блокировки с первого выхода блока 13 управления запрец ает прохождение импульсов коррекции на третий выход блока 11 сравнения.

Как только модулирующая информация остается неизменной более LT с, блокирующий сигнал снимается и происходит коррекция содержимого соответствующего счетчика °

1515384

Сокращение времени настройки манипулируемых частот достигается за счет того, что предмодуляционный цифровой

Фильтр 6 двоичных сигналов не вносит дополнительной задержки в процесс настройки, поскольку информация на его входе меняется только при переходе от нас;ройки частоты f к настройке частоты f 10

В многоканальных системах в качестве перестраиваемого генератора 10 может быть использован например, синтезатор частот, содержащий в цепи фазовой автоподстройки частоты дели- 15 тель с переменным коэффициентом деления, Определяющим центральную частоту сигнала, а в одноканальных системах кварцевый генератор.

Блок 11 сравнения работает следую- 20 цим образом. Раэностная частота f с первого входа схемы через усилитепьограничитель 15 поступает на тактовый вход сдвигового регистра, который собран на первом 16 и втором 17 D-тригге 25 рах и устанавливается в нулевое состояние по команде "Пуск", подаваемой на четвертый вход блока 11 сравнения.

При этом в первый 24 и второй 25 Формирователи временных интервалов запи- Эр сывается код эталонной частоты h; (i=0,1), поступающий на третий вход блока 11 сравнения. По первому положительному фронту импульса разностной частОты прошедшему пО Окончании кО З5 манды "Пуск", команда записи кода сбрасывается и на выходах формирователей 25 и 24 появляется "0", который удерживается 1/Ь; и 1(2 Ь; с соответственно. На выходе второго вентиля 22 40 формируется импульс, длительность которого равна разности периодов частот

КР и й, . Этот импульс поступает на первый селектор 28 длительности импульсов, где сравнивается по длитель- 45 ности с периодом о частоты опорного генератора 21. Если / 1/fð-1/Ь, / |, то на выходе первого селектора 28 длительности импульсов, который является первым выходом блока 11 сравнения, Формируется "1"„ в противном случае на этом выходе формируется 0".

На выходе третьего D-триггера 18, который является вторым выходом блока

11 сравнения, к моменту появления импульса на выходе второго вентиля (полусумматора) 22 формируется знак частотного рассогласования ("0" соответствует случаю f< h;, а "1" — случаю

f h; ), На выходе четвертого D-триггера 26 вырабатывается признак "точно настройки ("1 соответствует случаю

fp c? 6„ 0" - случаю f>>?Л,). В соответствии с этим признаком четвертый вентиль 27 пропускает либо Г р, либо опорную частоту, вырабатываемую опорным генератором 21. На выходе третьего вентиля 23, который является третьим выходом блока 11 сравнения, при наличии "1" на втором входе блока 11 сравнения образуется пачка корректируюцих импульсов, При помощи первого вентиля 20 и Формирователя 19 импульсов сброса вырабатывается импульс сброса, передний Фронт которого совпадает с моментом окончания пачки коркорректирующих импульсов, а задний фронт - с передним Фронтом второго тактового импульса, поступаюцего на актовый вход блока 11 сравнения по окончании пачки корректирующих импульсов. Импульс сброса через пятый вентиль 29 поступает на входы начальной установки первого 16 и второго 17

D-триггеров и подготавливает следуюций цикл измерения разностной частоты (при этом задержка между очередными итерациями лежит в интервале Т/и

2Т/п, что гарантирует окончание переходных процессов в умножителе 4 кодов и сумматоре 3 кодов и установку к моменту начала следующей итерации соответствующего значения частоты на выходе генератора 8, управляемого напряжением.

Блок 13 управления работает следующим образом. Код девиации с его третьего входа поступает на входы первого 35 и второго 36 шифраторов, формируюцих соответственно коды частот Г, и f<. Код частоты Ь, представляет собой величину 1/6, f, выраженную в двоичной системе счисления, При помощи мультиплексора 30 на второй выход блока 13 управления в соответствии с выходным сигналом седьмого вентиля 34 подключается выход одного иэ шифраторов 35, 36 (при "0" на управляющем входе мультиплексор пропускает выходной сигнал первого шифратора 35, а при "1" - выходной сигнал второго шифратора 36). Режим настройки инициируется командой "Пуск", поступающей на второй вход блока 13 управления и вызывающей обнуление пятого 3 и шестого 32 D-триггеров. При этом на выходе седьмого вентиля 34, 10

15153 число

j =,0 о ; 2 который является третьиМ выходом блока 13 управления,. формируется "0", соответствуюций настройке частоты Й а на выходе шестого вентиля 33, кото- 5 рый является первым выходом блока 13 управления, формируется "1", разрешающая коррекцию содержимого реверсивных счетчиков 1 и 2. По завершении настройки частоты Г, на первом входе 10 блока 13 управления возникает положительный перепад напряжения, на выходах пятого D-триггера 31 и седьмого вентиля 34 устанавливается "1, что соответствует настройке частоты f<, 15

Когда будет настроена и эта частота, положительный перепад напряжения с первого входа блока 13 управления установит шестой D-триггер 32 в состояние "1". Тогда на выход седьмого вен- 20 тиля 34 проходит информация с четвертого входа блока 13 управления и манипулятор работает в режиме "Передача". При этом на первом выходе блока

13 управления "1" формируется только 25 в тех случаях, когда при помоци второго селектора 37 длительности импульсов установлено, что информация на четвертом входе блока 13 управления оставалась неизменной (более

Т с). Тем самым обеспечивается возможность подстройки манипулируемых частот в процессе сеанса связи.

Цифровой фильтр 6 двоичных сигналов работает следующим образом, Вход- З5 ная двоичная информация с тактом Т поступает на информационный вход Lразрядного регистра 40 сдвига. Моменты смены информации должны совпадать с отрицательными фронтами синхроим- 40 пульсов, поступающих на тактовый вход двоичного lop n-разрядного счетчика

38. Период следования этих синхроимпульсов равен Т/и. Сигнал с log@ n-го выхода двоичного счетчика 38 синхро- 45 низирует работу регистра 40 сдвига, запись информации в котором производится по переднему фронту импульсов, поступающих на тактовый вход. Младшая часть адреса постоянного запоминающе- 50 го устройства (ПЗУ) 39 формируется в двоичном счетчике 38, а старшая в регистре 40 сдвига. Таким образом, если в двоичном счетчике 38 содержится число К, а в регистре 40 сдвига число

84 где <;Е 1 0,1), то адрес ПЗУ 39 равен n j+K. Из ячейки с этим адресом считывается на выход цифрового фильтра 6 двоичных сигналов представленное в прямом коде ï к = I Å- Е е= где t)) — отсчеты импульсной характеристики цифрового фильтра 6 двоичных сигналов, рассчитываемые исходя из требуемой передаточной функции по методу частотной выборки

О, если 0 < = К;

Х

Р оС если (i-1) ni l-Ê in, Таким образом, содержимое всех и. 2" ячеек ПЗУ 39 можно определить, перебрав в порядке возрастания величиЬ ны К=О,...,n-1; j=0,...,2 -1, Предлагаемое устройство позволяет в 5-10 раз сократить время настройки манипулируемых частот без ухудшения остальных параметров манипулятора. формула изобретения

Манипулятор частоть без разрыва фазы, содержащий цифроаналоговый преобразователь, а также последовательно соединенные генератор, управляемый напряжением, и смеситель, второй вход которого соединен с выходом перес граиваемого генератора, а выход через фильтр нижних частот подключен к первому входу блока сравнения, первый выход, второй и третий входы которого соединены соответственно с первьм входом, первым и вторым выходами блока управления, а четвертый вход, являющийся входом пуска манипулятора, соединен с вторым входом блока управления и входами начальной уста нонки первого и второго реверсивных с ат ч1ков, входы реверса которых соединены между собой и подключены к второму вы> оду блока сравнения, третий выход которогo соединен с первым входом распределителя импульсов, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, а первый и второй выходы с тактовыми входами соответсгвенно первого и второго реверсивных счетчиков, причем третий и четвертый входы блока управления являются с.оответственно входом установки девиации частоты и модулирующим входом манипулятора, 1515384

Риг 2

Фиест

Составитель Д, Куприйчук

Редактор М.Петрова Техред А. Крапчук Корректор И.Шароши

Заказ 6296/57 Тираж 626 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 вход перестраиваемого генератора является входом установки центральной частоты частотоманипулированного сигнала, а выход генератора, управляемого напряжением, является выходом устройства, отличающийся тем, что, с цепью уменьшения времени настройки манипулируемых частот, в него введены сумматор кодов, умножитель к 1ð дов, буферный регистр и цифровой фильтр двоичных сигналов; причем третий выход блока управления подключен к входу цифрового фильтра двоичных сигналов, выходы которого соединены 1 маню с первыми входами перемножителя кодов, вторые входы которого соединены с выходами второго реверсивного счетчика, а выходы — с первыми входами сумматора кодов, вторые входы которого соединены с выходами первого реверсивного счетчика, а выходы - с последовательно соединенными буферным регистром, цифроаналоговым преобразователем и генератором, управляемым напряжением, при этом тактовые входы буферного регистра, цифрового фильтра двоичных сигналов и блок сравнения объединены и являются тактовым входом манипулятора.