Цифровой синтезатор фазоманипулированных сигналов

Авторы патента:

Клюжев Евгений Сергеевич (RU)

Рябов Игорь Владимирович (RU)

Стрельников Игорь Витальевич (RU)

Дегтярев Николай Васильевич (RU)

Бочкарев Дмитрий Николаевич (RU)

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

H03L7/00 - Автоматическое управление частотой или фазой; синхронизация (настройка резонансных контуров вообще H03J; синхронизация в системах цифровой связи, см. соответствующие рубрики класса H04)

Владельцы патента RU 2701050:

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

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза частотно-модулированных и фазоманипулированных сигналов и может быть использовано в системах радиолокации и связи. Технический результат заключается в возможности синтеза фазоманипулированных сигналов. Цифровой синтезатор фазоманипулированных сигналов содержит эталонный генератор 1, блок формирования и задержки 2, первый регистр памяти 3, цифровой накопитель частоты 4, цифровой накопитель фазы 5, сумматор 6, мультиплексор 7, преобразователь кодов 8, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9, фильтр низких частот 10, второй регистр памяти 11, делитель с переменным коэффициентом деления 12, третий регистр памяти 13. Цифровыми входами цифрового синтезатора являются входы первого, второго и третьего регистров памяти и управляющий вход мультиплексора, а его аналоговым выходом – выход ФНЧ. 1 ил.

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза сложных двухчастотных частотно-модулированных двухчастотных сигналов и может быть использовано в системах радиолокации и связи.

Известны цифровой синтезатор частот, содержащий эталонный генератор, блок задержки, первый блок ПЗУ, первый цифровой накопитель, второй регистр памяти, второй цифровой накопитель, преобразователь кодов, ЦАП, ФНЧ, второй блок ПЗУ и счетчик с предварительной установкой [1].

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является цифровые синтезаторы частотно-модулированных сигналов, содержащие эталонный генератор и блок задержки, блок постоянного запоминания, регистр памяти, делитель с переменным коэффициентом деления, цифровой накопитель, преобразователь кодов, ЦАП, ФНЧ, ждущий мультивибратор, реверсивный счетчик с предварительной установкой, схему сравнения [2].

Однако, известные цифровые вычислительные синтезаторы не обеспечивают формирование фазоманипулированных сигналов.

Достигаемый технический результат – возможность формирования сложных частотно-модулированных и фазоманипулированных сигналов – достигается за счет того, что в Цифровой синтезатор фазоманипулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные эталонный генератор и блок формирования и задержки; последовательно соединенные первый регистр памяти, цифровой накопитель частоты, цифровой накопитель фазы, первый вход сумматора; последовательно соединенные преобразователь кодов, цифроаналоговый преобразователь и ФНЧ, причем выход ФНЧ является аналоговым выходом цифрового синтезатора; последовательно соединенные второй регистр памяти и делитель с переменным коэффициентом деления; третий регистр памяти, выход которого подключен к второму входу сумматора; выходы блока формирования и задержки подключены с тактовым входам делителя с переменным коэффициентом деления, цифрового накопителя фазы и цифроаналогового преобразователя; выход делителя с переменным коэффициентом деления подключен к тактовому входу цифрового накопителя частоты; входами цифрового синтезатора являются входы первого, второго и третьего регистров памяти, причем новым является то, что введен мультиплексор; при этом выход цифрового накопителя фазы подключен к первому входу мультиплексора, а выход сумматора подсоединен к второму входу мультиплексора; выход мультиплексора подключен к входу преобразователя кодов, а входом цифрового синтезатора является управляющий вход мультиплексора.

Цифровой синтезатор фазоманипулированных сигналов содержит (фиг.1) эталонный генератор 1, блок формирования и задержки 2, первый регистр памяти 3, цифровой накопитель частоты 4, цифровой накопитель фазы 5, сумматор 6, мультиплексор 7, преобразователь кодов 8, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9, фильтр низких частот 10, второй регистр памяти 11, делитель с переменным коэффициентом деления 12, третий регистр памяти 13.

Цифровой синтезатор фазоманипулированных сигналов (фиг. 1) содержит последовательно соединенные эталонный генератор 1, блок формирования и задержки 2; последовательно соединенные первый регистр памяти 3, цифровой накопитель частоты 4, цифровой накопитель фазы 5, первый вход сумматора 6; последовательно соединенные второй регистр памяти 11 и делитель с переменным коэффициентом деления, выход которого подсоединен к тактовому входу цифрового накопителя частоты; третий регистр памяти 13, выход которого подключен к второму входу сумматора; мультиплексор 7, на первый вход которого подается сигнал с выхода цифрового накопителя фазы, а на второй вход – с выхода сумматора; последовательно соединенные мультиплексор 7, преобразователь кодов 8, цифроаналоговый преобразователь 9, фильтр нижних частот 10; выходы блока формирования и задержки 2 подключены к тактовым входам делителя с переменным коэффициентом деления 12, цифрового накопителя фазы 5 и ЦАП 9; цифровыми входами цифрового вычислительного синтезатора являются входы первого, второго и третьего регистров памяти и управляющий вход мультиплексора, а его аналоговым выходом – выход ФНЧ.

Цифровой синтезатор работает следующим образом.

Эталонный генератор 1 формирует синусоидальный сигнал опорной частоты, из которого в блоке формирования и задержки 2 формируются последовательности тактовых импульсов формы «меандр», служащие для синхронизации работы основных узлов цифрового синтезатора: делителя с переменным коэффициентом деления, цифрового накопителя фазы и ЦАП.

Пусть в момент t₀ на вход первого регистра памяти 3 поступает код начальной частоты C_i, на вход второго регистра памяти – код D_k, а на вход второго третьего регистра памяти 13 – код B_j.

В момент времени t₁код C_iиз первого регистра памяти 3 записывается в цифровой накопитель частоты 4, код – в делитель с переменным коэффициентом деления, а код B_j из третьего регистра памяти 13 поступает на вход сумматора 6.

Далее, с каждым последующим тактовым импульсом, начиная с момента t_2, результат суммирования в цифровом накопителе частоты 4 будет изменяться по формуле:

S1 = C_i + T, (1)

где T – номер тактового импульса.

Результат суммирования в цифровом накопителе фазы 5 будет изменяться по формуле:

S2 = (C_i + T)×T/D_k. (2)

А результат в сумматоре 6 будет изменяться по формуле:

S3 = C_i×T+ T²/D_k+ B_j (3)

Далее результаты суммирования S2 и S3 поступают на соответствующие входы мультиплексора 7.

Если код управления мультиплексора 7 равен К=0, то на вход преобразователя кодов 9 поступает код S3 с выхода цифрового накопителя фазы 5, а если код управления мультиплексора 7 равен К=1, то на вход преобразователя кодов 10 поступает код S2 с выхода сумматора 6.

Затем коды синуса подается на ЦАП 9, где формируется «ступенчатый» частотно-модулированный сигнал, описываемый формулой:

u_c(t) = U₀ sin [(2πf₁ t + πf ` t²) + φ_j], (5)

где U₀ – амплитуда сигнала,

∆t = T – тактовый интервал,

φ_j – фаза сигнала,

1/D_k = f ` – скорость изменения частоты цифрового вычислительного синтезатора.

Таким образом, изменяя код управления мультиплексора К, можно формировать фазоманипулированный сигнал, приращением фазы которого можно управлять, изменяя код B_j.

К достоинствам предложенного цифрового синтезатора можно отнести: высокую скорость перестройки частоты, быструю смену фазы при формировании сложных ЧМ 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. – 6 с.

2. Патент РФ № 2204197. МПК H03L 7/18. Цифровой синтезатор частотно- модулированных сигналов/ Рябов И.В., Рябов И.В. Заявл..06.04.2001. Опубл. 10.05.2003. Бюл. № 13. – 5 с. (прототип).

Цифровой синтезатор фазоманипулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные эталонный генератор и блок формирования и задержки; последовательно соединенные первый регистр памяти, цифровой накопитель частоты, цифровой накопитель фазы, первый вход сумматора; последовательно соединенные преобразователь кодов, цифроаналоговый преобразователь и ФНЧ, причем выход ФНЧ является аналоговым выходом цифрового синтезатора; последовательно соединенные второй регистр памяти и делитель с переменным коэффициентом деления; третий регистр памяти, выход которого подключен ко второму входу сумматора; выходы блока формирования и задержки подключены с тактовым входам делителя с переменным коэффициентом деления, цифрового накопителя фазы и цифроаналогового преобразователя; выход делителя с переменным коэффициентом деления подключен к тактовому входу цифрового накопителя частоты; входами цифрового синтезатора являются входы первого, второго и третьего регистров памяти, отличающийся тем, что введен мультиплексор; при этом выход цифрового накопителя фазы подключен к первому входу мультиплексора, а выход сумматора подсоединен ко второму входу мультиплексора; выход мультиплексора подключен к входу преобразователя кодов, а входом цифрового синтезатора является управляющий вход мультиплексора.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для частотной селекции сигналов в приемных и передающих устройствах.Технический результат – возможность регулирования ширины полосы пропускания и избирательности фильтра путем изменения коэффициента связи между звеньями за счет изменения величины индуктивности дополнительно введенных катушек индуктивности.

Цифровой синтезатор с м-образным законом изменения частоты // 2682847

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза сложных частотно-модулированных (ЧМ) сигналов и может быть использовано в системах радиолокации, навигации и связи.

Петлевой фильтр с коммутацией полосы пропускания системы фапч синтезатора частоты (варианты) // 2680751

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат заключается в обеспечении высокого быстродействия синтезатора частот при изменении выходной частоты за счет режима широкой полосы пропускания и снижения уровня фазовых шумов за счет режима узкой полосы пропускания в установившемся состоянии системы ФАПЧ.

Устройство синхронизации микроконтроллеров // 2674878

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для синхронизации работы двух и более микроконтроллеров. Техническим результатом является обеспечение синхронной работы группы микроконтроллеров.

Устройство синхронизации микроконтроллеров // 2674878

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.

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.

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.

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.

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.

Перестраиваемый генератор со связанными микрополосковыми линиями // 2696207

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат - снижение уровня фазовых шумов перестраиваемых генераторов с резонансными системами на трехпроводных связанных микрополосковых линиях передач, отличающихся друг от друга на оптимальную величину.

Способ фазовой привязки генерируемой последовательности импульсов к импульсу внешнего запуска // 2693595

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в прецизионных генераторах импульсов. Технический результат - уменьшение задержки между импульсом внешнего запуска и началом синхронизированной тактовой последовательности, повышение точности фазовой привязки тактовых импульсов опорного генератора к импульсу внешнего запуска.

Функциональный преобразователь с регулировкой амплитуды и фазы выходного колебания // 2689432

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для формирования электрического колебания, закон изменения которого отличается от закона изменения входного колебания.

Способ улучшения фазовой стабильности сигнала радара с синтезированной апертурой // 2679556

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для улучшения фокусировки на цели и получения изображения исследуемого объекта с помощью радара, в частности радара с синтезированной апертурой.

Способ повышения точности тактовой и цикловой синхронизации в системах связи // 2669707

Изобретение относится к радиосвязи и может быть применено в системах связи с использованием абсолютного точного времени. Технический результат - повышение точности тактовой и цикловой синхронизации.

Делитель частоты, схема автоматической фазовой подстройки частоты, приёмопередатчик, радиостанция и способ частотного разделения // 2668737

Группа изобретений относится к вычислительной технике и может быть использована для приема колебательного сигнала и вывода выходного сигнала на частоте, имеющей частотное отношение к колебательному сигналу, определяемое с помощью коэффициента разделения.

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

Способ синхронной передачи информации без ее трансляции // 2640630

Изобретение относится к области связи. Технический результат – обеспечение возможности автоматического изменения режима работы средств связи в любое время из передающего пункта, с одновременной синхронизацией на передающем и приемном пункте.

Способ достижения необходимого значения стабильности частоты генератора периодического сигнала при использовании генераторов частоты периодического (в том числе синусоидального) сигнала с тем же значением номинальной частоты, но с меньшими значениями стабильности // 2638962

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре различного назначения и измерительной технике. Способ достижения необходимого значения стабильности частоты генератора периодического сигнала при использовании генераторов периодического (в том числе синусоидального) сигнала с тем же значением номинальной частоты, но с меньшими значениями стабильности, заключается в том, что для достижения необходимого значения используется следующий рекуррентный подход.

Генератор шкалы времени // 2637872

Генератор шкалы времени относится к устройствам синхронизации сигналов по частоте, сдвигу фазы и шкале времени. Техническим результатом является повышение точности синхронизации шкалы времени.