Формирователь частотно-модулированных сигналов

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах формирования радиолокационных сигналов и в измерительных устройствах. Целью изобретения является повышение точности формирования законов частотной модуляции выходных сигналов. Формирователь частотно-модулированных сигналов содержит первый цифроаналоговый преобразователь Зыход (ЦАП) 1, первый сумматор 2, управляемый напряжением генератор 3, формирователь 4 разностной частоты, преобразователь 5 частота - код, вычитатель 6, опорный генератор 7, второй ЦАП 8. второй сумматор 9 и блок 10 памяти. В блоке 10 памяти происходит накопление и запоминание кодов ошибок , поступающих с выхода вычитателя 6 через второй сумматор 9. Кодами, поступающими на третий вход блока 10 памяти, опрашиваются соответствующие ячейки блока 10 памяти, и напряжение, пропорциональное коду ошибки, суммируется со своим знаком е первом сумматоре 2 с напряжением, пропорциональным коду частоты частотно-модулированного сигнала, благодаря чему уменьшается длительность переходных процессов при подстройке частоты и повышается точность формирования закона частотной модуляции. 2 ил. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()5 H 03 С 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Йиг.7 (21) 4757418/09 (22) 09.11.89 (46) 30.12.91. Бюл. М 48 (72) В. А, Лошаков, В А. Голубев, С. А. Тельнов и А. А. Костыря (53) 621.376.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР йг 1480088, кл. Н 03 С 3/00, 18.12.86. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах формирования радиолокационных сигналов и в измерительных устройствах, Целью изобретения является повышение точности формирования законов частотной модуляции выходных сигналов. Формирователь частотно-модулированных сигналов содержит первый цифроаналоговый преобразователь!

Ы, 1702515 А1 (ЦАП) 1, первый сумматор 2, управляемый напряжением генератор 3, формирователь 4 разностной частоты, преобразователь 5 частота — код, вычитатель 6. опорный генератор 7, второй ЦАП 8, второй сумматор 9 и блок 10 памяти. В блоке 10 памяти происходит накопление и запоминание кодов ошибок, поступающих с выхода вычитателя 6 через второй сумматор 9. Кодами, поступающими на третий вход блока 10 памяти, опрашиваются соответствующие ячейки блока 10 памяти, и напряжение, пропорциональное коду ошибки, суммируется со своим знаком в первом сумматоре 2 с напряжением, пропорциональным коду частоты частотно-модулированного сигнала, благодаря чему уменьшается длительность переходных процессов при подстройке частоты и повышается точность формирования закона частотной модуляции. 2 ил.

Выход

1702515

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах формирования радиолокационных сигналов и в измерительной технике.

Целью изобретения является повышение точности формирования закона частотной модуляции выходных сигналов.

На фиг, 1 представлена функциональная схема формирователя частотно-модулированных сигналов; на фиг, 2 — диаграммы его работы, Формирователь частотно-модулированных сигналов содержит (фиг. 1) первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1, первый сумматор 2, управляемый напряжением генератор (ГУН) З„формирователь 4 разностной частоты, преобразователь 5 частота-код, вычитатель 6, опорный генератор 7, второй ЦАП 8, второй сумматор 9 и блок 10 памяти, Преобразователь 5 выполнен на элементе 11 совпадения, инверторе 12 и счетчике 13.

Формирователь частотно-модулированных сигналов работает следующим образом.

До начала формирования частотно-модулированных сигналов производится вычисление кодов ошибок, характеризующих отклонение частоты колебаний ГУН 3 от заданных значений, поступающих на вход формирователя частотно-модулированных сигналов в виде кодов N(i), где i=0,1...,2"1(n — разрядность первого ЦАП 1). Код N(i) поступает на первый ЦАП 1, где преобразуется в аналоговый управляющий сигнал, и через первый cvMMBTop 2 подается на управляющий вход ГУН 3,. Рассмотрим случай формирования линейно-частотно-модул ированного (ЛЧМ) сигнала. Необходимый при этом закон изменения частоты колебаний ГУН 3 показан на фиг, 2а штрих-пунктирной линией. Напряжение на выходе первого

ЦАП1 — ступенчатое (фиг. 2, б, 1). Амплиту,ца ступеньки соответствует измененик кода на входе формирователя на единицу, а длительность ступеньки определяется периодом изменения кода на входе формирователя Т!!. Из-за нелинейности частотной настроечной характеристики (ЧНХ)

ГУН 3 часттота колебаний на его выходе, соответствующая i-й ступеньке управляющего напряжения на управляющем входе

ГУН З,не равна заданному значению, С выхода ГУН 3 сигнал с частотой колебаний 11(!), соответствующей N(i). поступает на первый (сигнальный) вход формирователя 4, на второй (опорный) вхоц которого подаются колебания опорного генератора 7 с частотой 1 . На выходе формирователя 4 формируется последовательность импульсов с разностной частотой fpl(l)=f >(I) fp и поступает на вход преобразователя 5 частота-код, 8 преобразователе 5 частота †к подсчитывается числа импульсов частоты fp<(1) за эталонный интервал времени Т,=1/fo, где

fp — частота колебаний опорного генератора 7, поступающая с его второго выхода на второй вход преобразователя 5 частота — код, Полученный на выходе преобразователя 5 частота-код код Ир1(!), характеризующий частоту колебаний ГУН 3 при входном коде формирователя N(i), поступает на первый вход вычитателя 6, на второй вход которого поступает код N(i).

Из-за нелинейности ЧНХ ГУН 3 на выходе вычитателя 6 появляется код ошибки

NQ<((t), пропорциональный отклонению частоты колебаний ГУН 3 от заданного зна5

15 ного генератора 7 на выходе ГУН 3 частота

его колебаний изменяется в сторону уменьшения ошибки и равна fz(i). На выходе формирователя 4 формируется последовательность импульсов с разностной частотой fpz(i)=fz(I)-fp, которая затем преобразуется в преобразователе 5 частота-код в код Npz(i) и поступает на первый вход вычитателя 6, С выхода вычитателя 6 код ошибки

N+ (i) поступает нэ первый вход второго сумматора 9 и суммируется с кодомй <)z (i), С выхода второго сумматора 9 суммарная ошибка записывается в ту же i-ю ячейку памяти блока 10 памяти. С выхода блока 10 памяти суммарный код ошибки преобразуется в аналоговый сигнал во втором ЦАП 8 (фиг. 2, в) и поступает на второй вход пер45

55 чения 6> (i) (фиг. 2,.а). Код ошибки и ф (!) поступает с выхода вычитателя 6 на первый вход второго сумматора 9, а с него нэ блок 10 памяти, где по сигналу fp происходит запись кода Ng> (i) в ячейку памяти с номером !. Для этого на третий (адресный) вход блока 10 памяти поступает код N(i), а на второй вход (вход записи/считывания) блока 10 — импульсы fp с второго выхода

30 опорного генератора 7. Код N Д! (I) с выхода блока 10 памяти поступает нэ второй вход второго сумматора 9 и на вход второго ЦАП

8, где преобразуется в аналоговый сигнал (фиг. 2, в), и подается нг второй вход первого

35 сумматора 2, где складывается со своим знаком с управляющим напряжением с выхода первого ЦАП 1. Управляющее откорректированное напряжение с выхода первого сумматора 2 поступает на управля40 ющий вход ГУН 3 и изменяет частоту его колебаний в сторону уменьшения отклонения д (!). Нэ следующем такте работы опор1702515

10

55 вого сумматора 2. Кроме того, суммарная ошибка с выхода блока 10 памяти поступает на второй вход второго сумматора 9, где суммируется с кодом N Дз (1) на следующем такте работы опорного генератора 7, Скорректированное управляющее напряжение с выхода первого сумматора 2 поступает на управляющий вход ГУН 3. Этот процесс продолжается до тех пор, пока код ошибки не станет равен нулю, При этом изменение частоты ГУН 3 прекратится и система автоматической подстройки будет находиться в динамическом равновесии.

Таким образом, с каждым тактом работы формирователя, onределяемым ошибка с выхода вычитателя 6 уменьшается, а в i-ю ячейку блока 10 памяти записывается сумма кодов ошибок,") Ng(i) = МД1(i) + МД2 (i) + ..., соответствующая отклонению частоты колебаний ГУН 3 от заданного значения, определяемого кодом N(i), Через Тм происходит изменение входного кода формирователя на единицу N(i)= N(i+ 1) и описанные выше процессы повторяются для N(i)= N(i+ 1), при этом запись

N Д (i + 1 ) производится в Р 1-ю ячейку блока 10 памяти. По достижении i=2" — 1 процесс измерения и запоминания ошибок, характеризующих отклонения частоты ГУН 3 от заданных значений, определяемых входным кодом N(i), заканчивается, При этом в ячейках блока 10 памяти будет записана корректирующая функция для всех i-0,1,..., 2"-1 значений кодов N(i), поступающих на вход формирователя частотно-модулированных сигналов. Формирователь частотно-модулированных сигналов готов к формированию частотномодулированных сигналов с параметрами. определяемыми входным кодом N(i). При формировании частотно-модулированных сигналов происходит опрос ячеек памяти блока 10 памяти по адресам, номера которых совпадают с входным кодом N(i).

При этом код,, МД (!), соответствующий входному коду N(i), считывается из блока 10 памяти, преобразуется е аналоговый сигнал на втором ЦАП 8 и суммируется со своим знаком с управляющим напряжением, поступающим с выхода первого ЦАП 1. Под действием скорректированного управляющего напряжения с выхода первого сумматора 2. ГУН 3 формирует сигнал, частота которого меняется по ступенчатому закону. каса гель15

50 ная которого совпадает с заданными значениями частоты колебаний ГУН 3 в!-е моменты времени. При этом длительность переходных процессов в системе (ранее затрачиваемая на отработку ошибок) сводится к минимуму, благодаря чему повышаются точность формирования частотно-модулированных сигналов и быстродействие формирователя частотномодулированных сигналов.

Рассмотрим работу формирователя при изменении выходного напряжения первого

ЦАП от U1 до Uz (фиг. 2, а, 6,1).

В формирователе частотно-модулированных сигналов корректирующие напряжения Л Ui и Л 02 формируются на выходе второго ЦАП 8 на основании информации, записанной в ячейке блока 10 памяти, одновременно с формированием управляющего напряжения на выходе первого ЦАП 1. При достаточной временной стабильности частоты ГУН 3 в процессе формирования сигнала могут возникнуть ошибки установки корректирующего напряжения, которые по величине не превосходят изменения напряжения на выходе второго ЦАП 8 при изменении его входного кода на единицу младшего разряда. Эти ошибки компенсируются за один такт работы опорного генератора 7.

В формирователе частотно-модулированных сигналов ошибка установки частоты ГУН 3 при изменении входного кода в пределах N(i)= 0,1,...,2"-1 и при любой величине нелинейности ЧНХ ГУН 3 не превышает величины Sr(0) - !лп2макс —, где

2 и"

Оцдп2„,„, — максимальное напряжение на выходе второго ЦАП 8; п — его разрядность.

Благодаря этому формирователь частотно-модулированных сигналое может формировать частотно-модулированные сигналы с различными законами (например, полиномиальными) частотной модуляции и в 3 — 5 раэ более высокими {за счет уменьшения длительности переходных процессов) скоростями частотной модуляции без ухудшения параметров формируемых сигналов.

Таким образом, е формирователе частотно-модулированных сигналов за счет уменьшения динамических ошибок в системе автоподстройки частоты реализуется в 2" — 1 раз более высокая точность формирования частотно-модулированных сигналов, обусловленная тем, что Д разбивается на 2"-1 уровней квантования и точность установки частоты ГУН 3 опре1702515

Щю2

Составитель Н,Чеканова

Техред M.Moðãåíòàë Корректор T,Ïàëèé

Редактор А.Лежнина

Заказ 4551 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ilo изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 деляется уровнем младшего разряда второго ЦАП 8, Формула изобретения

1. Формирователь частотно-модулированных сигналов, содержащий lloследовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь, первый сумматор, управляемый напряжением генератор, формирователь разностной частоты, преобразователь частота — код и вычитатель, опорный генератор, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым входом формирователя разностной частоты и вторым входом преобразователя частота — код, второй цифроаналоговый преобразов,атель, при этом выход управляемого напряжением генератора является выходом формирователя частотно-модулированных сигналов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности формирования закона частотной модуляции выходных сигналов, в него введены последовательно соединенные второй сумматор и блок памяти, выход которого соединен с входом второго цифроаналогового преобразователя и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом вычитателя, при этом

5 второй вход блока памяти и второй вход вычитателя подключены к второму выходу опорного генератора, третий вход блока памяти соединен с третьим входом вычитателя и подключен к входу первого циф10 роаналогового преобразователя.

2, Формирователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что преобразователь частота-код содержит инвертор и последова 15 тельно соединенные элемент совпадения и,счетчик, выход которого является выходом преобразователя частота — код, при этом выход инвертора соединен с входом установки в "0" счетчика, первый вход эле20 мента совпадения является первым входом преобразователя частота-код, второй вход элемента совпадения соединен с входом инвертора и является вторым входом преобразователя частота-код,