кандидат технических наук, старший научный сотрудник, доцент кафедры электроники Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
В настоящее время системы пассивного цифрового синтеза частот находят все более широкое применение в возбудителях радиопередающих устройств и в гетеродинах радиоприемных устройств систем радиолокации, радионавигации и радиосвязи. В основе таких систем лежит конечный автомат ‒ устройство или программа, которая может изменять свои состояния в дискретные моменты времени, целократные тактовому интервалу, имеют конечное число устойчивых состояний, т. е. обладают конечной памятью. Поэтому актуальна задача аналитического описания состояний таких автоматов в любой наперед заданный момент времени.
Цель настоящей работы заключается в компактном описании функций переходов и функций выходов автоматов, используемых в системах пассивного цифрового синтеза частот. Существенной особенностью анализа и проектирования таких автоматов является требование к минимизации уровня функциональной фазоимпульсной модуляции выходного потока импульсов, т. е. минимизация временной ошибки между потоком формируемых импульсов и идеально равномерным (гипотетическим) потоком импульсов требуемой частоты. Квазипериодическую последовательность импульсов с минимальным временном уклонением от гипотетической последовательности называют квазиравномерной импульсной последовательностью. Кроме того, цель настоящей работы заключается в корректном доказательстве оптимальности квазиравномерной последовательностью с точки зрения минимума функциональной фазоимпульсной модуляции выходного потока импульсов.
Методы исследования основываются на использовании теоретико-числовых преобразований основного параметра автомата – его коэффициента деления N = P/Q, где P и Q, соответственно, число тактовых и выходных импульсов на периоде неравномерности выходного потока квазиравномерной последовательности.
Результат. Получены новые аналитические выражения для описания состояний автомата в любом наперед заданном моменте времени, выражения для мгновенной (текущей) фазы автомата и мгновенной (текущей) частоты следования квазиравномерной импульсной последовательности на его выходе. Такие выражения удобны для анализа и расчета автоматов, используемых в системах пассивного цифрового синтеза частот.
Теоретическая значимость заключается в разработке метода описания состояний оптимального конечного автомата во временно́й области и получение соответствующих аналитических выражений.
At present, passive digital frequency synthesis systems are increasingly used in exciters of radio transmitting devices and in heterodynes of radio receiving devices of radar, radio navigation and radio communication systems. Such systems are based on a finite state machine - a device or program that can change its states at discrete moments of time, integer multiples of the clock interval, have a finite number of stable states, i.e. have a finite memory. Therefore, the problem of analytical description of the states of such machines at any predetermined moment of time is relevant.
The purpose of this work is to compactly describe the transition functions and output functions of machines used in passive digital frequency synthesis systems. An essential feature of the analysis and design of such machines is the requirement to minimize the level of functional phase-pulse modulation of the output pulse flow, i.e. minimization of the time error between the flow of generated pulses and the ideally uniform (hypothetical) flow of pulses of the required frequency. A quasi-periodic pulse sequence with a minimum time deviation from the hypothetical sequence is called a quasi-uniform pulse sequence. In addition, the purpose of this work is to correctly prove the optimality of a quasi-uniform sequence from the point of view of the minimum functional phase-pulse modulation of the output pulse flow.
The research methods are based on the use of number-theoretical transformations of the main parameter of the machine - its division coefficient N = P / Q, where P and Q, respectively, are the number of clock and output pulses in the period of non-uniformity of the output flow of the quasi-uniform sequence.
Result. New analytical expressions for describing the states of the machine at any predetermined moment of time, expressions for the instantaneous (current) phase of the machine and the instantaneous (current) frequency of the quasi-uniform pulse sequence at its output are obtained. Such expressions are convenient for analyzing and calculating machines used in passive digital frequency synthesis systems.
The theoretical significance lies in the development of a method for describing the states of an optimal finite state machine in the time domain and obtaining the corresponding analytical expressions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.