Устройство для измерения параметров периодического сигнала

Устройство для измерения параметров периодического сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

< 1 698141

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 280378(21) 2609733/18-09 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.1179 Бюллетень № 42

Дата опубликования описання 15,1179 (51)М. КЛ.2

Н 04 В 3/46

Н 04 ? 11/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621,317,. ъ,757(088.8) (72) Авторы изобретения

В.Е. Демченко и Л.К. Золотков (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для измерения периодических сигналов с флуктуирующим периодом на фоне шумов, Известно устройство для измерения параметров периодического сигнала, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, сумматор и анализатор параметров, а также блок выделения характерных точек, выход которого через формирователь моментов выборки подключен ко входу запуска аналого-цифрового преобразователя и входу блока управления, и блок памяти, вход и выход которого соединены соответственно со вторым выходом и вторым входом сумматора (1j

Данное устройство имеет невысокую точность измерения в условиях действия помех.

Цель изобретения — повышение точности измерения в условиях действия помех.

Для этого в устройство для измерения параметров . периодического сигнала, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, сумматор и анализатор параметров, а также блок выделения характерных точек, выход которого через формирователь моментов выборки подключен ко входу запуска аналого- цифрового преобразователя и входу блока управления, и блок памяти, вход и-выход которого соединены соответственно со вторым выходом и вторым входом сумматора, введены узкополосный фильтр и пороговый блок, Сигнальный и уп- равляющий входы узкополосного фильтра соединены соответственно с сигнальным входом аналого-цифрового преобраэова еля и выходом блока управления, Выход узкополосного фильтра через пороговый блок подключен ко входу блока выделения характерных точек °

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства.

Устройство для измерения параметров периодического сигнала содержит

|аналого-цифровой преобразователь

АЦП 1, сумматор 2, анализатор 3 параметров, блок 4 выделения, характерных точек, формирователь 5 моментов выборки, блок 6 управления, блок 7 памяти, узкополосный фильтр

8 и пороговый блок 9 .

Устройссво работает следующим образ ом.

8g g1 g1

1+.

at — G„(f) с1Г, 1-лЕ

О х(где . (t} — спектральная плотность мощности сигнала.

Если принять, что в пределах интервала частот д,Г спектральная плотность мощности постоянная, то х() х(ч г-" т . е. чем больше область флуктуации частоты 4 f i тем меньше спектральная тлотность мощности сигнала при условия, что мощность его остается постоянной, Если принять, что спектральная гглотность мощности белого шума постоянна на всех частотах и равна N« то мощность шума в интервале частот

A л8Ä(": д f}= N af, Отношение сигнал (помеха)

S (fsf) G,, (f )

Я (fлГ} N

При увеличении флуктуаций частоты сигнала дг отношение сигнал/помеха уменьшается, так как уменьшается спектральная плотность мощности сигнала G (i f ) „Если это отношение меньше 1, то изменения частоты принимаемого сигнала уже не определяются изменениями частоты полезного сигнала, Если величина флуктуации частоты основной гармоники полезного сигнала равна д Г2, для увеличения отношения сигнал/помеха необходимо применить узкополосный фильтр 8 с полосой пропускания лба Af> и с регулируемой средней частотой, отношение сигнал/помеха на выходе которого увеличивается в дй /дЕ раз.

Сигнал с выхода узкополосного

)фильтра 8 с регулируемой средней

45

60

Пусть на интервале 1:, !. на. вход устройства поступает аддитинная смесь пол зэного сигнала х (t) и белого шума n (t)

u(t) =х (t)+n (t), где х ((:) — периодический сигнал с

S флуктуирующим периодом

z (t) = 7 Л ° sin (i ° 2& й,(} tj, где f (t) — частота основной гармони ) ки и периодического сигна-ла (f =-, T — период ! сигнала), является случайной функцией времени со средним значением f и — количество гармоник периодического сигнала;

A — амплитуда i-ой гармоники

F сигнала.

Мощность процесса, приходящаяся на интервал частот дf н окрестности частоты г

20 частотой поступает на вход порогового блока 9, где сравнивается с величиной If Я(Я - среднекн адратическое отклонение шума на выходе узкополосного фильтра 8), В отсутствие полезного сигнала напряжение с выхода узкополосного фильтра 8 не поступает на блок 4 ныделения. Если же в момент времени 1 на вход узкополосного фильтра 8 кроме шума поступает полезный сигнал с флуктуирующей частотой, причем амплитуда сигнала на выходе узкополосного фильтра 8

A > U, то этот сигнал проходит на блок 4 выделения.

Изменение частоты узкополосного сигнала на выходе узкополосного фильтра 8 обратно пропорциональны полосе пропускания узкополосного фильтра 8 д f и для малых значений (д Е(с f ) при наличии сигнала, амплитуда которого больше среднеквадратического отклонения шума н полосе пропускания узкополосного фильтра 8, определяются изменениями периода полезного сигнала.

Блок 4 выделения формирует в моменты одноименных экстремумов (или н моменты перехода через ноль с производной одного и того же знака} сигнала на выходе узкополосного фильтра

8 короткий импульс, поступающий на вход формирователя 5, который вырабатывает эа каждый период гармонического сигнала 2п импульсов запуска

АЦП 1, интервал между которыми равен

Т тьоп.= — 2 э где Т вЂ” текущее значение периода гармонического сигнала.

Импульсы запуска с выхода формирователя 5 поступают на вход запуска АЦП 1 и на вход блока управления б, с выхода которого управляющее напряжение поступает на управляющий вход узкополосного фильтра 8.

При флуктуации периода гармонического сигнала Т изменяется и интервал между импульсами запуска. При этом значения этих интервалов поступают на блок б управления, который изменяет центральную частоту узкополосного фильтра 8 таким образом, что она стремится стать равной частоте основной гармоники периодического сигнала f = — и изменяется при

Т изменении этой частоты.

При изменении периода сигнала меняются и моменты появления импуль— сов запуска АЦП 1

tÌï =1Т О„= 1 — = 1- 1,2..., Я и

Ъй 0 rq Значения Фазовых углов не изменяются 2Ж= — 2й

Ф

1 т 2

6981 4.1

Формула изобретения

Составитель Т. Маркина редактор Л. Алексеенко Техред С,Мигай Корректор В. сутяга

Заказ 6:80/21 Тираж 775 Подписное

ЦЛИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.,Проектная, 4

Поэтому сумматор 2 складывает значения сигнала, поступающие иэ АЦП 1 в моменты t „;, соответствующие одному и тому же фаэовому углу периода сигнала. Этим устраняется нестационарность процесса, обусловленная флуктуацией периода сигнала за время измерения.

После каждого цикла измерения, рав,ного одному периоду сигнала, накопленные за предыдущие периоды значения сигнала заносятся в блок 7 памяти. При новом цикле измерения значения амплитуды сигнала, поступающие из АЦП 1 и соответствующие фазовым углам, складываются со зйачениями, хранящимися в блоке 7 памяти и соответствующими также с; углам.

Количество усредняемых точек 2п за период сигнала должно быть в два раза больше количества гармоник периодического сигнала.

Количество усредняе* ых периодов

N зависит от отношения сигнал/помеха на входе устройств . Так как сигйал когерентен, то мощность его в йроцессе накопления пропорциональна

N (P N ), мощность некогерентно2.

ro P„ N, поэтому отношение мощностей после накопления увеличится в †„ = N раз. После N накопленных и периодов информация с выхода суммато- 30 ра 2 поступает на вход анализатора 3.

В предложенном Устройстве повышаетсяя т очн ость изме рени я в услов иях действия помех.

Устройство для измерения параметров периодического сигнала, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь., сумматор и анализатор параметров, а также блок выделения характерных точек, выход которого через формирователь моментов выборки подключен ко входу запуска аналого-цифрового преобразователя и входу блока управления, и блок памяти, вход и выход которого соединены соответственно со вторым выходом и вторым входом сумматора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях действия помех, введены узкополосный фильтр и пороговый блок, при этом сигнальный и управляющий входы узкополосного фильтра соединены соответственно с сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя и выходом блока управления, а выход узкополосного фильтра через пороговый блок подключен ко входу блока выделения характерных точек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2417022/18-,09, кл. Н 04 Х, 11/08, 26,10,76 (прототип).