Цифровой панорамный измеритель частоты

Цифровой панорамный измеритель частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических е ублик (61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Заявлено 060у7g (21) 2817988/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 150681. Бюллетень Ио 22

Дата опубликования описания 150681

G 0 R 23/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5З) 4 621. 317 (080. Д) В.д.Письменецкий, В.Г.РУденко 4 23 ;А.ХоРун.:,aA (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Харьковский институт радиоэлектроники (54) ЦИФРОВОЙ ПАНОРАМНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧЛСТОТЬ!

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано в радиотехнических .сис темах распознавания сигналов по частотным признакам.

Известен аналого-дискретный анализатор гармонического спектра электрических сигналов, содержащий последовательно соединенные блок квадратурной обработки, сумматор, фильтр нижних частот, амплитудный детектор, индикатор $1) .

Однако данный анализатор характеризуется недостаточной точностью и ограниченными функциональными воэ- 1з можностями.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является панорамный измеритель частоты, держащий интерполятор, два смесителя, пер- 20 вые входы которых соединены с источником гармонических сигналов измеряемой частоты, их вторые входы подключены к выходам квадратурного генератора, и два идентичных параллельных канала,образованных последовательно соединенными фильтром нижних частот, дискретизатором и аналого-циф,ровым преобразователем, выходы кот<>

:рых соединены с соответствующими . ЗР

1 входами блока вычислении дискретного преобразования Фурье, первый выход которого соединен со входом квадратора. Этот измеритель частоты позволяет измерять частоту одного или нескольких гармонических сигналов Я, Однако в результате того, что огибающая спектра видеосигнала вблизи частоты следования имеет сложную многолепестковую форму, которая повторяется на частотах, кратных частоте следования, измеритель частоты не обеспечивает измерение частоты следования одного ил:.. нескольких асинхронных сигналов ="ипа прямоугольного видеоимпульса.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей цифрового панорамного измерителя частоты путем обеспечения панорамного измерения частоты следования одного или нескольких асинхронных сигналов типа прямоугольных видеоимпульсов..

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий вычислитель, два смесителя, первые входы которых соединены с шиной гармонических сигналов измеряемой частоты, их вторые входы подключены к выходам квадра838601 турногo генератора, и два идентичных параллельных канала,. образованных последовательно соединенными фильтром нижних частот, дискретизатором и аналого-цифровым преобразователем,. выходы которых соединены с соответствующими входами блока вычислений

5 дискретного преобразования Фурье, первый выход которого соединен с входом квадратора, причем вторые входы дис кретиз аторов каждого кан ала соединены с выходами з адающего генератора сигналов дискретизации, введены дополнительно формирователь импульсов, переключатель режимов измерения и блок определения симметрии, вход которого соединен " выхо- 15 дом квадратора, а выход подключен к первому входу вычислителя, второй вход вычислителя соединен со вторым выходом блока вычислений дискретного преобразования Фурье,. а третий 26 . вход вычислителя подключен к первому выходу трехвходового переключа теля режимов измерения, остальные два выхода которого соединены со входами соответствующих фильтров нижних частот каждого канала, а выходы подключены к выходам соответствующих смесителей B K B õoä/ формиров а T BJIR импульсов.

На фиг. 1 приведена структурная схема цифрового панорамного измерителя частоты, на фиг. 2 — эпюры сигналов во временной и частотной областях, поясняющие его работы в режиме измерения частоты следования.

Устройство содержит {фиг.1) сме- З5 сители 1 и 2, квадратурный генератор

3, переключатель 4 режимов измерения формирователь 5 импульсов, фильтры б и 7 нижних частот, дискретизаторы 8 и 9, аналого-цифровые преобразователи 10 и 11, блок 12 вычислений дискретного преобразования Фурье, квадратор 13, блок 14 определения симметрки, вычислитель 15 и генератор

16 сигналов дискретизации, швы 17 и

" 8 гармонических сигналов измеряемой частоты и импульсных сигналов измеряемых частот следования.

Формирователь 5 импульсов содержит дифференцирующие цепи, пороговое устройство и генератор импульсов. о

Переключатель 4 представляет собой механическое коммутирующее устройство на два положения и три направления. ьлок 14 определения симметрии вырабатывает импульс наличия симмет- 55 рии при равенстве нулю площади асиммстрик B тoчке Mc3ксимума cпекTpа. количество отсчетов спектра на скользящем частотном интервале (ширина скользящего частотного окна); 6 текущее положение оси симметрии частотного окна на оси частот

S, . 5,, - -отсчеты спектра слева - +3 и справа GT Оси симметрии окна, и содержит Оператив ne запоминающее устрОйствО Объемом « r+1 слОво для запОминания ОтсчетОВ спектра HB скользящем частотном интервале и арифметическое логическое устройство, реализующее вычисления по указанному алгоритму,. хранящемуся в собствен— ном постоянном запоминающем устройстве.

Вычислитель 15 содержит арифметическое логическое устройство, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, схему синхронизации и реализует вычисления по итерационному алгоритму выделения первых ненулевых частот максимумов спектра в спектре импульсных сигналов.

Цифровой панорамный измеритель частоты работает следующим образом. импульсный сигнал с шины 18 поступает на формирователь 5 импульсов, который по каждому, например положительному, фронту входных импульсов вырабатывает имгульс фиксированной длительности и амплитуды. Формирователь 5 импульсов преобразует входной сигйал (фиг.2а), состоящий из двух асинхронных периодических сигналов с периодами Т„ и Т и амплитудами А и А> соответственно в им- .

f пульсы постоянной амплитуды и длительности (фкг.26,, временное положение которых соответствует положительному фронту входных импульсов. В режиме измерения частоты следования переключатель 4 подключает вход одного из фильтров нижних частот, например фильтра б„ к выходу формирователя 5 и закорачивает вход другого фильтра.

Фильтр б и 7 обеспечивает выделение низкочастотных составляющих спектра импульсного сигнала в диапазоне 0-F д равном ширине полосы пропускания указанных фильтров. Дискретиэаторы 8 и 9 дискретизируют по времени компоненты низкочастотного сигнала с шагом = !/2F, задаваемым генератором 16. Аналого-цифровые преобразователи 10 и 11 преобразуют дискретные значений компонечт-сигнала в цифровую форму. Блок 12 вычислений дискретного преобразователя фурье по И=

= 2Г .Тд отсчетам формйрует Ч отсчетов его комплексного Фурье-спектр- в диапазоне 0-2 F с шагом по частоте

Ь! = 1/Tg: где T — время анализа входного сигнала. Отсчеты комплексного спектра поступают на квадратор

13, а их аргумент — на второй вход вычислителя 15. Спектр мощности нормированного по амплитуде и длительностк входного сигнала (фиг. ? в) анапизк

838601

5 (О

Формула изобретения

Руется на скользящем частотном интервале (фиг. 2г) в блоке 14 определения симметрии и в результате на втором выходе появляется логический сигнал наличия симметрии (фиг.29) . После проверки частот симметрии на кратность уже имеющимся н спектре частотам повторения вычислитель 15 производит выделение частот следования на интервалах определяемых сигналов размещения (фиг.2е) .

Спектр мощности импульсного сигнала пропорционален амплитуде импульса и обратно пропорционален его длительности. Поскольку значения укаэанных .параметров заранее неизвестны, то при непосредственном формировании спектра входных импульсных сигналов спектрами сильных сигналов возможно накрытие спектров энергетически слабых сигналов спектрами сильных сигналов, что может привес ти к ошибке измерения частоты или к полному маскированию спектров слабых сигналов. Поэтому для увеличения динамического диапазона измерителя чатоты в режиме измерения частоты следования амплитуды импульсов формирователя 5 выбирается равной частному от деления . модуля максимального входного напряжения дискретизатора на коэффициент передачи фильтра в полосе пропускания, а их длительность равна длительности интервала дискретизации д,с.

При наличии на третьем входе блока 15 логического сигнала, устанавливающего режим измерения частоты следования, блок 15 накапливает информацию о минимальных некратных частотах симметрии, соотьетствуксцих частотам повторения исследуемых импульсных сигналов, проверяет каждую новую частоту симметрии на кратность уже измеренным и в случае некратности выдает вычисление точного значения частоты следования.

В режиме измерения частоты гармонических сигналов в вычислителе

15 формируется сигнал разрешения вычисления. точного значения частоты в момент появления признака симметрии независимо от числа измеренных частот.

Предлагаемое изобретение позволяет выделить частоты максимумов главных лепестков спектров оси симметрии гладких . Св случае гармонических сигналов) и негладких (в случае импульсных сигналов) конечных отрезков спектров, положение которых на оси частот соответствует грубым оценкам частот повторения, и в режиме измерения частот следования исключить ложные отсчеты частот, кратных частоте следонания. Кроме того, вследствие нормировки импульсов измеряемых частот следования формирователем импульсов повышается динамический диапазон измерителя частоты. Таким образом осуществляется измерение частот гармонических колебаний и частот следования асинхронных импульсных сигналон, т.е. имеет место расширение функциональных возможностей цифрового панорамного измерителя частоты.

Цифровой панорамный иэмери15 тель частоты, содержащий вычислитель, два смесителя, первые входы которых соединены с шиной гармоническ:.х сигналов измеряемой частоты, вторые входы подключены к выходам

QQ квадратурного генератора, и два иден,— тичных параллельных канала, образонанных последонательно соединенными фильтром нижних частот, дискретиз атором и аналого-цифровым преобразователем, выходы которых соединены с соответствующими входами блока нычислений дискретного преобразования

Фурье, первый выход которого соединен со входом кнадратора, вторые входы дискретиэаторов каждого канала соединены с выходами генератора сигналов дискретизации, о тл и ч а— юшийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем обеспечения панорамного измерения частоты следования одного или нескольких асинхронных сигналов типа прямоугольных видеоимпульсов, в него введены дополнительно формирователь импульсов, переключатель

4О режимов измерения и блок определения симметрии, вход которого соединен с выходом квадратора, а выход подключен к первому входу вычислителя, второй вход вычислителя соединен со

4 вторым выходом блока вычислений дискретного преобразования фурье, а третий вход вычислителя подключен к первому ныходу трехвходового переключателя режимов измерения, остальные два выхода ка,oporo соединены с входами соответстьующих фильтров нижних частот каждого канала, а входы подключены к выходам соответ;стнующих смесителей и к выходу формирователя импульсон.

5S.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 499537, кл. G 01 R 23/16, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 569961, кл. G 01 и 23/00, 1976.

838601

s(S

i с

Составитель В.Невеселов

Редактор И.Петрова Техред Ж. Кастелевич Корректор И. Демчик

Заказ 4420/68 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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