Цифровой формирователь частотно-модулированных сигналов с низким уровнем искажений
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве формирователя сигналов гетеродина приемника и возбудителя передатчика с частотной модуляцией. Технический результат – обеспечен низкий уровень частотных и нелинейных искажений в широком диапазоне модулирующих и несущих частот при работе в режиме передачи; высокое быстродействие при перестройке в диапазоне рабочих частот и высокую чистоту сигнала (малый уровень фазовых шумов и паразитных спектральных составляющих) при работе в режиме приема. Для получения частотно-модулированного сигнала с низким уровнем искажений на выходе мощного генератора, управляемого напряжением, обеспечен широкополосный следящий контур фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), с последующей подачей сформированного сигнала на усилитель мощности передатчика. В режиме приема при отключенном модулирующем сигнале выходной сигнал опорного синтезатора частот используется в качестве гетеродина приемника. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве формирователя сигналов возбудителя передатчика с частотной модуляцией и гетеродина приемника.
Известен частотный модулятор с контуром фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) (патент ЕР 0403877А1, НОЗС 3/09, 1990 г.). Частотный модулятор характеризуется тем, что верхняя граничная частота фильтра нижних частот (ФНЧ) меньше нижней граничной частоты модулирующего сигнала. Между ФНЧ и генератором, управляемым напряжением (ГУН), предусмотрен суммирующий каскад, в котором производится сложение выходного сигнала ФНЧ с модулирующим сигналом. В этом устройстве можно получить на выходе сигнал с частотной модуляцией (ЧМ), однако диапазон модулирующих частот (например, от 300 до 3400 Гц) будет ограничен снизу из-за действия обратной связи в контуре ФАПЧ. При этом быстродействие контура ФАПЧ будет не высоким.
Основными недостатками вышеприведенной схемы формирования ЧМ сигналов являются невозможность одновременного получения низкого уровня частотных и нелинейных искажений, а также требуемого быстродействия при смене рабочих частот.
Известно устройство, реализующее широкополосную частотную модуляцию генераторов, охваченных контуром ФАПЧ с узкой шириной полосы (патент США 4074209, НОЗС 3/22, 1978 г.). В этом устройстве полоса модулирующих частот не ограничивается параметрами контура ФАПЧ, т.к. используется двухточечное введение модулирующего сигнала. Однако в данном устройстве, наряду с невысокой стабильностью параметров выходного ЧМ колебания, отсутствует возможность работы в диапазоне выходных частот, т. к. в случае частотного перекрытия неравномерность крутизны характеристики управления ГУН, приведет к непостоянству девиации частоты при постоянной величине модулирующего сигнала, а также к возникновению нелинейных искажений из-за неидентичности усиления по каналам модуляции при подаче модулирующего сигнала в две точки.
Устройство фазовой автоподстройки частоты генератора с частотной модуляцией (по а.с. СССР № 1566458, Н03С 3/09, Н04L 27/10 1990 г.) состоит из опорного генератора, фазового модулятора, интегратора, источника модулирующего сигнала, частотно-фазового детектора, фильтра нижних частот, генератора, управляемого напряжением и делителя частотного тракта приведения. Если в данном устройстве модулирующий сигнал подается только на вход фазового модулятора, то модулированный по фазе выходной сигнал фазового модулятора и выходной сигнал ФАПЧ после делителя частоты тракта приведения преобразуется в частотно-фазовом детекторе в напряжение сигнала ошибки, которое через фильтр нижних частот подается в генератор, управляемый напряжением. При этом ФНЧ в системе ФАПЧ ослабляет сигнал ошибки и уменьшает чувствительность модуляции на высоких частотах модулирующего сигнала. Использование модуляции непосредственно генератором, управляемым напряжением при подаче сигнала с источника модулирующего сигнала на его модуляционный вход характеризуется тем, что контур ФАПЧ корректирует частоту выходного сигнала и, следовательно, противодействует модуляции. ФНЧ в контуре ФАПЧ ослабляет высокочастотные сигналы от частотно-фазового детектора, корректирующее действие контура уменьшает чувствительность модуляции на нижних частотах. Следовательно, применение одноточечной ЧМ на основе ФАПЧ реализует чувствительность модуляции с полосой пропускания либо верхних, либо нижних частот в зависимости от точки приложения сигнала модуляции.
В случае подачи модулирующего сигнала одновременно в обе точки процесс модуляции представляется как противодействия одного явления другому. При этом реализуется чувствительность модуляции с суммарной характеристикой пропускания. Эта характеристика может быть пологой в случае идентичности усиления по каналам подачи модулирующего сигнала. Однако условие равновесия имеет силу только при одном значении крутизны характеристики перестройки ГУН. При работе в диапазоне выходных частот система модуляции выходит из равновесия, и для поддержания постоянства соотношения усиления по каналам модуляции требуется принятие дополнительных мер, сопряженных с привлечением значительных аппаратурных затрат, которые на практике не всегда могут быть реализованы.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является устройство фазовой автоподстройки частоты генератора с частотной модуляцией по патенту на ПМ № 27441 Н03С 3/09, Н04 L 27/10, принятое за прототип.
На фиг. 1 приведена структурная схема прототипа, где введены следующие обозначения:
1 - опорный синтезатор частот (ОСЧ);
5 - частотно-фазовый детектор (ЧФД);
6 - фильтр нижних частот (ФНЧ);
7 - генератор, управляемый напряжением (ГУН);
10 - источник модулирующего сигнала;
11 - опорный делитель частоты;
12 - делитель частоты тракта приведения (ДТП);
13 - формирователь импульсов разряда;
14 - разрядный ключ;
15 - управляемый источник тока заряда;
16 - зарядный конденсатор;
17 - эмиттерный повторитель;
18 - блок сравнения;
19 - источник опорного напряжения;
20 - компаратор;
21 - генератор пилообразного напряжения;
22 - фазовый модулятор (ФМ).
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные опорный синтезатор частоты 1, опорный делитель 11, фазовый модулятор 22, частотно-фазовый детектор 5, фильтр нижних частот 6 и генератор, управляемый напряжением 7, выход которого соединен с входом делителя частоты тракта приведения 12 и является выходом устройства. При этом выход делителя частоты тракта приведения 12 соединен с опорным входом частотно-фазового детектора 5. Фазовый модулятор 22 состоит из последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения 21 и компаратора 20, выход которого является выходом фазового детектора 22. Генератор пилообразного напряжения 21 содержит последовательно соединенные формирователь импульсов разряда 13, разрядный ключ 14 и эмиттерный повторитель 17, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения 18, первый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 19, а выход блока сравнения 18 соединен с входом управляемого источника тока заряда 15, выход которого соединен с выходом разрядного ключа 14 и с одним из выводов зарядного конденсатора 16, и является выходом генератора пилообразного напряжения 21. Причем второй выход разрядного ключа 14 и другой вывод зарядного конденсатора 16 подключены к общему проводу (корпусу). Выход источника модулирующего сигнала 10 соединен со вторым входом компаратора 20, который является вторым входом фазового детектора 22.
Устройство-прототип работает следующим образом.
Включенные в кольцо генератор, управляемый напряжением 7, делитель тракта приведения 12, частотно-фазовый детектор 5 и фильтр нижних частот 6 образуют цепь фазовой автоподстройки частоты генератора, управляемого напряжением 7. Цепь ФАПЧ осуществляет слежение за задающим воздействием со стороны опорного синтезатора частот 1, после прохождения его через опорный делитель 11 и фазовый модулятор 22 на синхронизирующий вход частотно фазового детектора 5. При этом выходная частота fвых всего устройства определяется следующим соотношением
fвых = Nтп⋅ fосч/Nоп,
где: fосч - частоты выходного сигнала опорного синтезатора частот 1; Nтп - переменный коэффициент деления делителя тракта приведения,
Nоп - постоянный коэффициент деления опорного делителя.
Таким образом, на выходе генератора, управляемого напряжением, 7 можно получить дискретное множество частот с шагом сетки частот
ΔFвыx =Δfсч⋅Nтп/Nоп,
где:Δfсч - шаг сетки частот на выходе опорного синтезатора частот 1.
Следует отметить, что частота сравнения на ЧФД 5 fcp=fcч/Nоп меняется в диапазоне рабочих частот fвых. После установления синхронизма в кольце ФАПЧ осуществляется частотная модуляция генератора, управляемого напряжением 7 подачей модулирующего сигнала ЧМ от ИМС 10, модулирующий сигнал которого подается на второй вход ФМ 22. На первый вход компаратора 20 подается опорный сигнал с генератора пилообразного напряжения 21 с постоянной амплитудой пилы в диапазоне частот сравнения fcp = fсч/Nоп (в пределах 0,5 - 2,0 МГц).
На выходе компаратора 20 формируется напряжение прямоугольной формы с частотой повторения fcp, фронт которого модулируется по фазе и этот процесс затем трансформируется в частотную модуляцию выходного сигнала ГУН 7.
Недостатком устройства-прототипа является низкая стабильность (повторяемость) параметров выходных ЧМ колебаний, так как применяются аналоговые методы формирования, которые не позволяют обеспечить высокостабильного модулированного ЧМ сигнала на выходе устройства, по причине непостоянства амплитуды пилы генератора пилообразного напряжения в диапазоне частот сравнения fcp.
Задача - расширение функциональных возможностей за счет использования методов цифрового формирования ЧМ сигнала на выходе опорного синтезатора частот при работе в режиме передачи.
Для решения поставленной задачи в цифровой формирователь частотно-модулированных сигналов с низким уровнем искажений, содержащий опорный синтезатор частот (ОСЧ), источник модулирующего сигнала и делитель с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД), последовательно соединенные частотно-фазовый детектор (ЧФД), фильтр нижних частот и мощный генератор, управляемый напряжением (МГУН), выход которого является первым выходом формирователя и соединен с первым входом делителя с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен со вторым входом ЧФД, согласно изобретению, введены ключ коммутации выходов, первый и второй выходы которого соединены с входами первого и второго усилителей соответственно, причем выход первого усилителя через ДФКД соединен с первым входом ЧФД; выход второго усилителя является вторым выходом формирователя; выход источника модулирующего сигнала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выход которого соединен со вторым входом микропроцессора, первый выход которого шиной соединен со вторым входом ключа коммутации выходов и входом ОСЧ, состоящим из последовательно соединенных опорного генератора (ОГ) и синтезатора частот (СЧ), второй вход которого является входом ОСЧ, причем второй выход ОСЧ 1, являющийся вторым выходом опорного генератора, соединен с первым входом микропроцессора 8, второй выход которого шиной соединен со вторыми входами ДФКД и делителя с переменным коэффициентом деления (ДПКД), при этом синтезатор частот выполнен с возможностью осуществления функции выбора частоты сравнения ЧФД, изменения токов зарядовой накачки для компенсации нелинейности характеристики управления генератора, управляемого напряжением (ГУН) и коррекции частоты среза контура фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), формирования высокочастотных колебаний в зависимости от изменения управляющего напряжения ГУН, перестройки частоты выходного сигнала с необходимым шагом и изменение частоты изменением коэффициента деления делителя с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД) в цепи обратной связи контура ФАПЧ и формирования ЧМ модуляции, а также приведение опорного ВЧ выходного сигнала в диапазон требуемых частот для следящего контура ФАПЧ.
Для получения ЧМ сигнала с низким уровнем искажений на выходе мощного ГУН он охватывается широкополосным следящим контуром ФАПЧ с последующей подачей сформированного сигнала на усилитель мощности передатчика. В режиме приема при отключенном модулирующем сигнале выходной сигнал опорного синтезатора частот используется в качестве гетеродина приемника.
На фиг. 2 представлена структурная схема предлагаемого устройства, где введены следующие обозначения:
1 - опорный синтезатор частот (ОСЧ);
1.1 - опорный генератор (ОГ);
1.2 - синтезатор частот;
2 - ключ коммутации выходов (ККВ);
3 - первый усилитель (У1);
4 - второй усилитель (У2);
5 - частотно-фазовый детектор (ЧФД);
6 - фильтр нижних частот (ФНЧ);
7 - мощный генератор, управляемый напряжением (МГУН);
8 - микропроцессор (МП);
9 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
10 - источник модулирующего сигнала (ИМС);
11 - делитель с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) (опорный делитель частоты);
12 - делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД).
Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные опорный синтезатор частот 1, ключ коммутации выходов 2, первый усилитель 3, делитель с фиксированным коэффициентом деления 11, частотно-фазовый детектор 5, фильтр нижних частот 6 и мощный генератор, управляемый напряжением 7, выход которого является первым выходом формирователя и соединен с первым входом делителя с переменным коэффициентом деления 12. При этом ОСЧ 1 состоит из последовательно соединенных опорного генератора 1.1 и синтезатора частот 1.2, выход которого является первым выходом ОСЧ 1, а второй выход ОГ 1.1 является вторым выходом ОСЧ 1 и соединен с первым входом микропроцессора 8. Кроме того, последовательно соединенные источник модулирующего сигнала 10 и аналого-цифровой преобразователь 9, выход которого соединен со вторым входом микропроцессора 8, первый выход которого шиной соединен с входом ОСЧ 1, являющимся входом СЧ 1.2, и вторым входом ключа 2, второй выход которого подключен к входу второго усилителя 4, выход которого является вторым выходом формирователя. Второй выход МП 8 шиной соединен со вторыми входами ДФКД 11 и ДПКД 12, выход которого подключен ко второму входу ЧФД 5. Первый выход формирователя является выходом для подключения к передатчику (ПРД), а второй выход - к приемнику (ПРМ).
Предлагаемый цифровой формирователь ЧМ с низким уровнем искажений сигналов работает следующим образом.
Модулирующий сигнал Uм с частотой Fм с выхода источника модулирующего сигнала 10 поступает на вход аналогово-цифрового преобразователя 9, где преобразуется в цифровой вид. Микропроцессор 8 опрашивает состояние АЦП с частотой дискретизации Fдс>>2Fм, период дискретизации Т=1/Fдс, полученные данные использует для расчета значения девиации частоты Fд в данный момент времени ti, где i - целое число (фиг. 3) и формирует команды управления, передаваемые по шине управления в опорный синтезатор частот 1. Сигнал с первого выхода опорного синтезатора частот 1 через ключ коммутации выходов 2 и первый усилитель 3 подается на следящий контур ФАПЧ, состоящий из фиксированного делителя частоты 11, частотно-фазового детектора 5, фильтра нижних частот 6, мощного генератора, управляемого напряжением 7 и делителя с переменным коэффициентом деления 12, работающего с минимально возможным целочисленным коэффициентом деления.
Для формирования мощного ЧМ сигнала используется МГУН 7, управляемый с помощью следящего контура ФАПЧ. При включении питания начинается заряд или разряд конденсаторов ФНЧ 6, в результате происходит изменение управляющего напряжения МГУН 7, которое перестраивает частоту колебаний мощного выходного сигнала. В момент совпадения частот генерируемого и входного сигналов на входе ЧФД 5 появляется постоянное напряжение на выходе ФНЧ 6 и переводит ФАПЧ в режим синхронизма. В результате изменение частоты колебаний МГУН 7 прекращается. При этом осуществляется непрерывная подстройка частоты генерируемого сигнала по частоте входного сигнала, обеспечивающая такую же ЧМ модуляцию колебаний МГУН 7, как и у входного сигнала, подаваемого от ОСЧ 1. Таким образом частота генерируемого сигнала совпадает с частотой входного сигнала, а его амплитуда значительно больше амплитуды входного сигнала, то есть в заявляемом формирователе происходит усиление ЧМ сигнала одновременно с фильтрацией его от нежелательных колебаний. Действительно, нежелательные колебания с СЧ 1.2 попадают на выход устройства только через систему следящего контура ФАПЧ, и, следовательно, занимаемая ими полоса частот вблизи частоты полезного несущего сигнала определяется шириной полосы частот наиболее быстродействующего, а значит, и более широкополосного контура ФАПЧ. Поэтому при ограничении полосы пропускания ФАПЧ, частотами среза ФНЧ 6 в пределах от 0,5 до 1 МГц, получается требуемое быстродействие, а также фильтрация всех посторонних колебаний во входном сигнале, (сигнал с выхода ОСЧ 1). Формирователь, построенный на основе МГУН 7 с ФАПЧ, эквивалентен узкополосному электронно-перестраиваемому усилителю мощности, что позволяет получить выигрыш при 10% отстройке от несущей частоты на 10-30 дБ/Гц по сравнению с фазовыми шумами сигнала с ОСЧ 1.
Следящий контур осуществляет слежение за задающим воздействием со стороны ОСЧ 1 и по своей сути является еще и дополнительным фильтром, формируя мощный сигнал с низким уровнем искажений для усилителя мощности передатчика.
В режиме приема при помощи ККВ 2 возможно переключать ОСЧ 1 на второй усилитель 4, одновременно отключая формирование модулирующего сигнала микропроцессором 8, выполняя роль перестраиваемого гетеродина.
Частота сигнала на выходе мощного генератора, управляемого напряжением 7, определяется по формуле:
Fвых = (Fосч/Nф) ×Nцд,
где: Fосч - частоты сигнала с выхода опорного синтезатора частот 1; Nф - фиксированный коэффициент деления следящего контура;
Nцд - переменный целочисленный коэффициент деления следящего контура.
Таким образом, на выходе МГУН 7, можно получить дискретное множество частот с шагом сетки частот
ΔFвыx=(ΔFосч/Nф) ×Nцд,
где: Δfосч - шаг сетки частот на выходе опорного синтезатора частот 1.
Частота сигнала на выходе опорного синтезатора частот 1 определяется по формуле:
Fвых = (Fо/Nфо) ×Nдд,
где: Fо- частота опорного генератора 1.1;
Nфо - фиксированный коэффициент деления опорного синтезатора частот; Nдд - дробный коэффициент деления опорного синтезатора частот.
Девиация частоты Fд на выходе опорного синтезатора частот должна быть в Nцд/Nф раз меньше, чем требуемая на выходе мощного генератора, управляемого напряжением 7.
На фиг. 4 приведена одна из возможных реализаций синтезатора частот 1.2, где введены следующие обозначения:
13 - делитель с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД);
14 - частотно-фазовый детектор (ЧФД);
15 - фильтр низких частот (ФНЧ);
16 - генератор, управляемый напряжением (ГУН);
17 - делитель;
18 - делитель с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД);
19 - дельта-сигма модулятор (ДСМ).
Синтезатор частот 1.2 содержит последовательно соединенные делитель с фиксированным коэффициентом деления 13, частотно-фазовый детектор 14, фильтр нижних частот 15, ГУН 16 и делитель17, выход которого является выходом синтезатора частот 1.2. Кроме того, вторые входы ДФКД 13, ЧФД 14, ДДПКД 18, делителя 17 и вход ДСМ 19 шиной соединены между собой и являются входом СЧ 1.2. Выход ГУН 16 соединен с первым входом ДДПКД 18, его третий вход подключен к выходу дельта-сигма модулятора 19. Выход ДДПКД 18 соединен с третьим входом ЧФД 14.
Для создания возбудителя радиопередатчика используется синтезатор частот с дельта-сигма модулятором 19 в цепи обратной связи контура ФАПЧ. При этом с целью упрощения структуры возбудителя процесс получения сетки частот совмещают с частотной модуляцией, осуществляемой посредством изменения коэффициентов деления делителя в цепи обратной связи контура ФАПЧ СЧ 1.2 состоящего из ДФКД 13, ЧФД 14, ФНЧ 15, ГУН 16, ДСМ 19 и ДДПКД 18 (см. фиг. 4, где представлена структурная схема синтезатора частот, входящего в состав опорного синтезатора частот). Поскольку большинство узлов схемы, кроме ФНЧ 15, являются цифровыми, она обладает всеми достоинствами цифровых устройств: простотой, технологичностью, высокой надежностью, долговечностью и может быть реализована в виде отдельной интегральной микросхемы, например, LMX2572.
Особенностью СЧ 1.2 является тот факт, что весь ДСМ 19 представлен накапливающим сумматором. Таким образом, сумматор уже не относится к классу импульсных модуляторов, которым свойственно фазовое или частотное отклонение передаваемого сигнала, медленные изменения фазы в низкочастотной области, что, в свою очередь, обусловило широкое распространение в системах синтеза частот ДСМ высоких порядков (второго и выше). Собственно термин ДСМ для систем синтеза частот употребляется в работах зарубежных авторов, например, патент США № 7453325 от 18.ноября 2008 г.
Использование метода дробного деления достаточно широко применяется в синтезаторах частот для приемопередающих устройств радиосвязи. Дробное деление позволяет получить малый шаг по частоте на выходе передатчика при использовании высокого значения опорной частоты. Если частота опорного генератора FОГ превышает допустимую частоту сравнения FСР на ЧФД 14, то коэффициент деления R ДФКД 13 выбирается, таким образом, чтобы выполнялось условие FСР ≥ FОГ/R. Высокая частота сравнения позволяет улучшить шумовые характеристики и уменьшить время установления в контуре ФАПЧ, улучшая быстродействие передатчика. Если коэффициент деления в тракте приведения (цепи обратной связи) изменять в соответствии с законом модуляции, то может быть получена частотная модуляция выходного сигнала. В результате получаем улучшение шумовой характеристики без уменьшения полосы контура ФАПЧ.
Модулирующий сигнал после АЦП 9 преобразуется микропроцессором 8 и подается на вход ДСМ 19, выходной сигнал которого изменяет коэффициент деления ДДПКД 18 с изменяемым на единицу коэффициентом деления N/N+1 в контуре ФАПЧ. Поэтому свободный от побочных составляющих выходной сигнал получается добавлением псевдослучайной составляющей в значение коэффициента деления ДДПКД 18, что подавляет шум в информационном тракте. Шум квантования перемещается в область высоких частот и фильтруется полосой контура ФАПЧ, которая является по своему характеру ФНЧ. Мгновенная выходная частота может варьироваться, если поток битов на входе ДСМ 19 промодулирован во времени.
Таким образом, синтезатор частот 1.2 позволяет выполнять функции выбора частоты сравнения ЧФД 14, изменять токи зарядовой накачки для компенсации нелинейности характеристики управления ГУН 16 и проводить коррекцию частоты среза контура фазовой автоподстройки частоты. Кроме того, формировать высокочастотные колебания в зависимости от изменения управляющего напряжения ГУН 16, осуществлять перестройку частоты выходного сигнала с необходимым шагом и изменение частоты изменением коэффициента деления ДДПКД 18 в цепи обратной связи контура ФАПЧ, а также формировать ЧМ модуляцию и приводить опорный ВЧ выходной сигнал в диапазон требуемых частот для следящего контура ФАПЧ.
Предлагаемое устройство позволяет осуществить сочетание модуляции и несущих частот, формируемых изменением коэффициента ДДПКД 18 в цепи обратной связи контура ФАПЧ. Изменение коэффициентов делителя 18 с помощью ДСМ 19 приводит в режиме синхронизма контура ФАПЧ к временной модуляции передних фронтов сигнала с частотой сравнения Fср на входе ЧФД 14, которая трансформируется затем в частотную модуляцию на выходе синтезатора частот 1.2.
Выходной сигнал можно модулировать по частоте, изменяя содержимое управляющих регистров внутри синтезатора. Это позволяет быстро перестраивать выходную частоту. Такой подход позволяет легко получать сигнал с частотной модуляцией с непрерывной фазой и постоянной амплитудой. При этом одна из основных характеристик, как скорость передачи данных, зависит в данной схеме от трех параметров: внутренней опорной частоты синтезатора 1.2, полосы пропускания контура ФАПЧ и пропускной способности его последовательного интерфейса управления.
Отсутствие в структуре смесителей делает ее привлекательной для формирования в передатчиках информационного сигнала с шириной полосы модулирующих частот меньших, чем полоса следящего контура ФАПЧ.
В режиме передачи делитель 17 совместно с ДФКД 11 обеспечивают необходимую частоту сравнения ЧФД 5 в диапазоне выходных рабочих частот, что обеспечивает постоянство характеристик следящего контура.
В режиме приема ОСЧ 1 при отключенном модулирующем сигнале выполняет роль перестраиваемого гетеродина. В этом случае делитель 17 используется для получения частот требуемого диапазона, так как в большинстве случаев ГУН 16 имеет более высокие частоты.
Цифровой формирователь ЧМ сигналов в режиме передачи позволяет получить на выходе устройства низкий уровень частотных и нелинейных искажений при малой неравномерности амплитудно-частотной модуляционной характеристики в широком диапазоне модулирующих и несущих частот. А в режиме приема сохранить высокое быстродействие при перестройке в диапазоне рабочих частот и высокую чистоту сигнала (малый уровень фазовых шумов и паразитных спектральных составляющих).
Реализация блоков, использованных в заявляемом устройстве, не вызывает затруднений и может быть осуществлена на современной элементной базе. Например, микропроцессор 8 может быть типа STM-32.
1. Цифровой формирователь частотно-модулированных сигналов с низким уровнем искажений, содержащий опорный синтезатор частот (ОСЧ), источник модулирующего сигнала и делитель с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД), последовательно соединенные частотно-фазовый детектор (ЧФД), фильтр нижних частот и мощный генератор, управляемый напряжением (МГУН), выход которого является первым выходом формирователя и соединен с первым входом делителя с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен со вторым входом ЧФД, отличающийся тем, что введены ключ коммутации выходов, первый и второй выходы которого соединены с входами первого и второго усилителей соответственно, причем выход первого усилителя через ДФКД соединен с первым входом ЧФД; выход второго усилителя является вторым выходом формирователя; выход источника модулирующего сигнала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выход которого соединен со вторым входом микропроцессора, первый выход которого шиной соединен со вторым входом ключа коммутации выходов и входом ОСЧ, состоящим из последовательно соединенных опорного генератора (ОГ) и синтезатора частот (СЧ), второй вход которого является входом ОСЧ, причём второй выход ОСЧ, являющийся вторым выходом опорного генератора, соединен с первым входом микропроцессора, второй выход которого шиной соединен со вторыми входами ДФКД и делителя с переменным коэффициентом деления (ДПКД), при этом синтезатор частот выполнен с возможностью осуществления функции выбора частоты сравнения ЧФД, изменения токов зарядовой накачки для компенсации нелинейности характеристики управления генератора, управляемого напряжением (ГУН), и коррекции частоты среза контура фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), формирования высокочастотных колебаний в зависимости от изменения управляющего напряжения ГУН, перестройки частоты выходного сигнала с необходимым шагом и изменения частоты изменением коэффициента деления делителя с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД) в цепи обратной связи контура ФАПЧ и формирования ЧМ модуляции, а также приведения опорного ВЧ выходного сигнала в диапазон требуемых частот для следящего контура ФАПЧ.
2. Формирователь по п. 1, отличающийся тем, что синтезатор частот (СЧ) содержит последовательно соединённые делитель с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД), частотно-фазовый детектор (ЧФД), фильтр нижних частот (ФНЧ), генератор, управляемый напряжением (ГУН), и делитель, выход которого является выходом синтезатора частот, кроме того, вторые входы ДФКД, ЧФД, делителя с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД), делителя и вход дельта-сигма модулятора (ДСМ) шиной соединены между собой и являются входом СЧ; выход ГУН соединен с первым входом ДДПКД, его третий вход подключен к выходу дельта-сигма модулятора, выход ДДПКД соединен с третьим входом ЧФД.
