Результат интеллектуальной деятельности: ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ ДЛЯ МНОГОЧАСТОТНОЙ ТЕЛЕГРАФИИ

Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для синтеза сигналов многочастотной телеграфии и может быть использовано в адаптивных системах связи.

Известны цифровые синтезаторы частот, содержащие генератор тактовых импульсов, блок задержки, два блока постоянного запоминания, счетчик с предварительной установкой, два регистра памяти, два цифровых накопителя, преобразователь кодов, цифроаналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, формирователь импульсов [1].

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является цифровой синтезатор для формирования сигналов многочастотной телеграфии, содержащий эталонный генератор и блок формирования и задержки, регистр сдвига, цифровой накопитель, функциональный преобразователь код-синус, цифроаналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, триггер [2].

Положительный технический результат - повышение быстродействия и возможности формирования сигналов многочастотной телеграфии - достигается за счет того, что в цифровой синтезатор частот для многочастотной телеграфии, содержащий последовательно соединенные эталонный генератор и блок формирования и задержки; первый регистр памяти, вход которого является первым цифровым входом цифрового синтезатора частот; последовательно соединенные цифровой накопитель, функциональный преобразователь код-синус, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, выход которого является аналоговым выходом цифрового синтезатора частот; выходы блока формирования и задержки подключены к тактовым входам цифрового накопителя и цифроаналогового преобразователя, причем новым является то, что введены второй, третий и четвертый регистры памяти и мультиплексор; входы второго, третьего и четвертого регистров памяти и управляющий вход мультиплексора являются цифровыми входами цифрового синтезатора частот; выходы первого, второго, третьего и четвертого регистров памяти подключены к первому, второму, третьему и четвертому входам мультиплексора соответственно, а выход последнего подсоединен к входу цифрового накопителя.

Цифровой синтезатор частот для многочастотной телеграфии содержит (фиг. 1) первый, второй, третий и четвертый регистры памяти 1-4, мультиплексор 5, цифровой накопитель 6, функциональный преобразователь код-синус 7, цифроаналоговый преобразователь 8, фильтр нижних частот 9, эталонный генератор 10 и блок формирования и задержки 11.

Цифровой синтезатор частот состоит из первого, второго, третьего и четвертого регистров памяти 1-4, выходы которых подключены к первому, второму, третьему и четвертому входам мультиплексора 5 соответственно; последовательно соединенных мультиплексора 5, цифрового накопителя 6, функционального преобразователя код-синус 7, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 8, фильтра нижних частот (ФНЧ) 9; последовательно соединенных эталонного генератора 10 и блока формирования и задержки 11, выходы которого подключены к тактовым входам цифрового накопителя 6 и ЦАП 8; цифровыми входами цифрового синтезатора частот являются входы первого, второго, третьего и четвертого регистров памяти 1 -4 и управляющий вход мультиплексора 5, а его аналоговым выходом - выход фильтра нижних частот 9.

Цифровой синтезатор работает следующим образом. На информационные входы первого, второго, третьего и четвертого регистров памяти 1-4 поступают коды C_i, C_j, C_k, C_m соответственно, которые будут определять частоту синтезируемого сигнала цифрового синтезатора частот, а на управляющий вход мультиплексора 5 поступает код переключения К, определяющий какой из входов мультиплексора 5 будет активным. Эталонный генератор 10 вырабатывает синусоидальный сигнал опорной частоты, из которого в блоке формирования и задержки 11 формируются тактовые импульсы формы «меандр», разнесенные во времени и служащие для синхронизации работы цифрового накопителя 6 и цифроаналогового преобразователя 8.

Пусть код переключения K=00, тогда код C_i с выхода первого регистра памяти 1 поступит на выход мультиплексора 5 и соответственно на вход цифрового накопителя 6. Затем с каждым последующим тактовым импульсом на выходе цифрового накопителя 6 код суммы S будет изменяться по формуле:

где С_i - код начальной частоты синтезируемого сигнала,

T=Δt - номер тактового импульса.

Код суммы S с выхода цифрового накопителя 6 поступает на функциональный преобразователь код-синус 7, в котором коду S ставится в соответствие код sin(S), поступающий на информационный вход цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 8. На выходе ЦАП 8 формируется ступенчатый сигнал «синусоидальной» формы, который поступает на фильтр нижних частот 9, служащий для подавления гармоник высших порядков в спектре синтезируемого сигнала. ФНЧ 9 имеет частоту среза, равную половине тактовой частоты f_cp=0,5f_m.

Если принять следующие обозначения ω_i=C_i - циклическая частота синтезируемого сигнала, T=Δt - номер тактового импульса, то сигнал на выходе ФНЧ 9 можно описать выражением:

где U₀ - амплитуда сигнала.

Если изменить код переключения на K=01, то на выход мультиплексора 5 пройдет код C_j и соответственно изменится частота синтезируемого сигнала на выходе цифрового синтезатора частот. В этом случае выходной сигнал цифрового синтезатора можно описать выражением:

Всего в данном цифровом синтезаторе частот в соответствующих регистрах памяти записано четыре кода частоты, поэтому подавая на управляющий вход мультиплексора 5 соответствующий код переключения К, можно оперативно управлять частотой синтезируемого сигнала. Время переключения с одной частоты на другую в основном будет определяться задержкой переключения в мультиплексоре 5.

При необходимости увеличить количество частот, коды которых предварительно записаны в соответствующих регистрах памяти, необходимо использовать мультиплексор с большим количеством входов и соответствующим числом входных регистров памяти.

Литература

1. Патент РФ №2149503. МПК H03L 7/18. Цифровой синтезатор частот / Рябов И.В., Рябов В.И., Голуб Д.В. Заявл. 13.04.1999. Опубл. 20.05.2000. Бюл. №14. 4 с.

2. Патент №2452085 Российской Федерации МПК H03L 7/00. Цифровой вычислительный синтезатор для многочастотной телеграфии / Рябов И.В., Дедов А.Н., Юрьев П.М., Рябова С.А., Толмачев С.В. Заявл. 07.07.2011. Опубл. 27.05.2012. Бюл. №15. 4 с. (прототип).