Цифровой вычислительный синтезатор двухчастотных сигналов

Название	Цифровой вычислительный синтезатор двухчастотных сигналов
Разработчик (Авторы)	Рябов Игорь Владимирович, Бочкарев Дмитрий Николаевич, Стрельников Игорь Витальевич, Дегтярев Николай Васильевич, Клюжев Евгений Сергеевич
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2710280
Дата регистрации	25.12.2019
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет"
Область применения (класс МПК)	H03L 7/18 (2019.08) H03L 7/183 (2019.08) H03L 7/185 (2019.08) H03L 7/191 (2019.08) H03C 3/00 (2019.08) H03B 19/00 (2019.08)
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

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 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 [1].

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является 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 [2].

Однако, известные цифровые вычислительные синтезаторы не обеспечивают формирование двухчастотных частотно-модулированных сигналов.

Достигаемый технический результат – возможность формирования двухчастотных сложных частотно-модулированных сигналов

Технический результат достигается за счет того, что в цифровой вычислительный синтезатор двухчастотных частотно-модулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные эталонный генератор и блок формирования и задержки; последовательно соединенные первый регистр памяти, первый цифровой накопитель; второй цифровой накопитель; последовательно соединенные преобразователь кодов и цифроаналоговый преобразователь; причем выход ЦАП является аналоговым выходом цифрового синтезатора; а его цифровым входом является вход первого регистра памяти; выходы блока формирования и задержки подключены к тактовым входам первого и второго цифровых накопителей и цифроаналогового преобразователя, причем новым является то, что введены последовательно соединенные второй регистр памяти, третий цифровой накопитель, четвертый цифровой накопитель и мультиплексор; при этом выход второго цифрового накопителя подключен к второму входу мультиплексора, выход последнего подсоединен к входу преобразователя кодов, а выходы блока формирования и задержки подключены к тактовым входам третьего и четвертого цифрового накопителя; цифровыми входами ЦВС являются вход второго регистра памяти и управляющий вход мультиплексора.

Цифровой вычислительный синтезатор двухчастотных частотно-модулированных сигналов содержит (фиг.1) эталонный генератор 1, блок формирования и задержки 2, первый регистр памяти 3, первый цифровой накопитель 4, второй цифровой накопитель 5, второй регистр памяти 6, третий цифровой накопитель 7, четвертый цифровой накопитель 8, мультиплексор 9, преобразователь кодов 10, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11.

Цифровой вычислительный синтезатор двухчастотных сигналов (фиг. 1) содержит последовательно соединенные эталонный генератор 1, блок формирования и задержки 2; последовательно соединенные первый регистр памяти 3, первый цифровой накопитель 4, второй цифровой накопитель 5, второй вход мультиплексора 9, последовательно соединенные второй регистр памяти 6, третий цифровой накопитель 7, четвертый цифровой накопитель 8, первый вход мультиплексора 9; выход последнего соединен с входом преобразователя кодов 10, выход которого подключен к информационному входу цифроаналогового преобразователя 11, выходы блока формирования и задержки 2 подключены к тактовым входам первого, второго, третьего и четвертого цифровых накопителей и ЦАП; цифровыми входами цифрового вычислительного синтезатора являются входы первого и второго регистров памяти и управляющий вход мультиплексора, а его аналоговым выходом – выход ЦАП.

Цифровой вычислительный 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: первого, второго, третьего и четвертого цифровых накопителей и ЦАП.

Пусть в момент t₀ на вход первого регистра памяти 3 поступает код начальной частоты C_i, а на вход второго регистра памяти 6 – код B_j.

В момент времени t₁ код C_i из первого регистра памяти 3 записывается в первый цифровой накопитель 4, а код B_j из второго регистра памяти 6 – в третий цифровой накопитель 7.

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

S1 = C_i + T, (1)

где T – номер тактового импульса.

Результат суммирования в третьем цифровом накопителе 7 будет изменяться по формуле:

S2 = B_j + T. (2)

В момент t₃ сигнал S1 с выхода первого цифрового накопителя 4 поступает на вход второго цифрового накопителя 5, где результат изменяется по формуле:

S3 = (C_i + T)×T, (3)

А результат суммирования в четвертом цифровом накопителе 8 будет изменяться по формуле:

S4 = (B_j + T)×T, (4)

Далее результаты суммирования S4 и S3 поступают на соответствующие входы мультиплексора 9.

Если код управления мультиплексора 9 равен К=0, то на вход преобразователя кодов 10 поступает код S3 с выхода второго цифрового накопителя 5, а если код управления мультиплексора 9 равен К=1, то на вход преобразователя кодов 10 поступает код S4 с выхода четвертого цифрового накопителя 8.

Затем коды синуса sin(S3) или sin(S4) подается на ЦАП 11, где формируется «ступенчатый» частотно-модулированный (ЧМ) сигнал, описываемый формулой:

u_c(t) = U₀ sin [(2πf₁ t + πf ' t²) + (2πf₂ t + πf ' t²)], (5)

где U₀ – амплитуда сигнала,

∆t = T – тактовый интервал,

C_i = f_1, B_j = f₂ – начальные частоты,

1 = f ' – скорость изменения частоты цифрового вычислительного синтезатора.

Таким образом, изменяя код управления мультиплексора К, можно формировать двухчастотный частотно-модулированный сигнал, временные диаграммы которого приведены на фиг. 2.

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

Формула изобретения

Цифровой вычислительный синтезатор двухчастотных частотно-модулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные эталонный генератор и блок формирования и задержки; последовательно соединенные первый регистр памяти, первый цифровой накопитель; второй цифровой накопитель; последовательно соединенные преобразователь кодов и цифроаналоговый преобразователь; причем выход ЦАП является аналоговым выходом цифрового синтезатора; а его цифровым входом является вход первого регистра памяти; выходы блока формирования и задержки подключены к тактовым входам первого и второго цифровых накопителей и цифроаналогового преобразователя, отличающийся тем, что введены последовательно соединенные второй регистр памяти, третий цифровой накопитель, четвертый цифровой накопитель и мультиплексор; при этом выход второго цифрового накопителя подключен к второму входу мультиплексора, выход последнего подсоединен к входу преобразователя кодов, а выходы блока формирования и задержки подключены к тактовым входам третьего и четвертого цифрового накопителя; цифровыми входами цифрового вычислительного синтезатора являются вход второго регистра памяти и управляющий вход мультиплексора.

Изобретение "Цифровой вычислительный синтезатор двухчастотных сигналов" (Рябов Игорь Владимирович, Бочкарев Дмитрий Николаевич, Стрельников Игорь Витальевич, Дегтярев Николай Васильевич, Клюжев Евгений Сергеевич) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога