Цифровой вычислительный синтезатор с частотной модуляцией

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.

Известны цифровые синтезаторы частотно- и фазомодулированных сигналов, содержащие эталонный генератор и блок задержки, первый регистр памяти, первый цифровой накопитель, второй регистр памяти, второй цифровой накопитель, сумматор, преобразователь кодов, ЦАП, ФНЧ, третий регистр памяти, делитель с переменным коэффициентом деления, четвертый регистр памяти, третий цифровой накопитель [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 ЦСЧ и ЦВС не обладают повышенным быстродействием. Изобретение позволяет повысить быстродействие ЦВС и формировать сложные частотно-модулированные сигналы.

Положительный эффект - повышение быстродействия - достигается за счет того, что в цифровой вычислительный синтезатор с частотной модуляцией, содержащий последовательно соединенные эталонный генератор и блок формирования и задержки; два последовательно соединенных цифровых накопителя; последовательно соединенные ЦАП и ФНЧ; причем выход ФНЧ является аналоговым выходом ЦВС, а его цифровым входом является вход первого цифрового накопителя; выходы блока формирования и задержки соединены с тактовыми входами первого и второго цифровых накопителей, а также с тактовым входом ЦАП, причем новым является то, что введены два цифровых накопителя, мультиплексор, ждущий мультивибратор и функциональный преобразователь код-синус; выход второго цифрового накопителя подключен к первому входу мультиплексора; последовательно соединенные третий и четвертый цифровые накопители и второй вход мультиплексора; выход мультиплексора подключен к входу функционального преобразователя, выход последнего соединен с информационным входом ЦАП; вход ждущего мультивибратора является входом ЦВС, а его выход подключен к установочным входам всех четырех цифровых накопителей; выходы блока формирования и задержки подключены к тактовым входам третьего и четвертого цифровых накопителей; цифровыми входами ЦВС является вход третьего цифрового накопителя и вход мультиплексора.

Цифровой вычислительный синтезатор с частотной модуляцией содержит последовательно соединенные эталонный генератор 1 и блок формирования и задержки 2; последовательно соединенные первый и второй цифровые накопители 4 и 5, первый вход мультиплексора 8, функциональный преобразователь код-синус 9, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10, фильтр нижних частот (ФНЧ) 11; последовательно соединенные третий и четвертый цифровые накопители 6 и 7, второй вход мультиплексора 8; ждущий мультивибратор 3. Цифровыми входами ЦВС являются управляющий вход мультиплексора, вход ждущего мультивибратора, входы первого и третьего цифровых накопителей, а аналоговым входом ЦВС является выход ФНЧ.

Цифровой вычислительный синтезатор работает следующим образом.

Пусть в момент t₀ приходит импульс запуска на вход ждущего мультивибратора, в котором формируется импульс установки заданной длительности, поступающий на установочные входы всех цифровых накопителей 4, 5, 6 и 7. По завершении импульса установки с приходом первого тактового импульса в момент времени t₁ происходит обнуление результатов суммирования в цифровых накопите лях 4, 5, 6 и 7.

Эталонный генератор 1 формирует синусоидальный сигнал тактовой частоты, из которого в блоке формирования и задержки 2 формируются последовательности тактовых импульсов формы «меандр», служащие для синхронизации работы основных узлов ЦВС: цифровых накопителей и ЦАП.

Далее начиная со второго тактового импульса в моменты времени t₂, t₃, t₄…t_n результат суммирования в первом цифровом накопителе изменяется по формуле

где Т - номер тактового импульса,

C_i - код первой начальной частоты.

В третьем цифровом накопителе результат описывается формулой

где B_j - код второй начальной частоты.

Тогда во втором цифровом накопителе результат суммирования будет описываться выражением

В четвертом цифровом накопителе результат суммирования описывается формулой

Пусть на вход мультиплексора поступает код переключения K=0. Тогда на выход мультиплексора 8 пройдет код S2. Но если K=1, то на вход функционального преобразователя придет код S4. Таким образом, изменяя код K, можно управлять частотой синтезируемого сигнала.

Старший разряд мультиплексора является знаковым SGN, он подается на вход управления инверсией функционального преобразователя 9; остальные разряды sin (S) через функциональный преобразователь поступают на информационный вход ЦАП 10.

Если ввести следующие обозначения:

Δt=T - тактовый интервал;

C_i=ƒ₁ - первая начальная частота;

B_j=ƒ₂ - вторая начальная частота;

1=ƒ` - скорость изменения частоты ЦВС.

Тогда ЧМ сигнал на выходе ЦВС можно описать выражением

где U₀ - амплитуда сигнала.

Таким образом, быстродействие ЦВС удалось увеличить за счет применения мультиплексора для переключения частоты синтезируемого сигнала.

Литература

1. Патент РФ №2358384. МПК H03L 7/18. Цифровой синтезатор частотно- и фазомодулированных сигналов / Рябов И.В, Юрьев П.М. Заявл. 31.05.2007. Опубл. 02.12.2008. Бюл. №35. - 5 с.

2. Патент РФ №2058659. МКИ Н03В 19/00. Цифровой синтезатор частот / Рябов И.В., Фищенко П.А. Заявл. 23.09.1993. Опубл. 20.04.1996. Бюл. №11. - 6 с. (прототип).