СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЫ АМПЛИТУДО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА Российский патент 2018 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения несущей частоты амплитудо-модулированного сигнала, амплитуда которого изменяется, например, по закону U(t)=A(t)Cos(2πF). Известны различные устройства измерения частоты, основанные на формировании эталонного временного интервала и подсчете числа периодов измеряемой частоты в нем. Их общим недостатком является низкая точность измерения несущей частоты амплитудо-модулированного сигнала из-за несовпадения начального и конечного импульсов измеренной частоты с началом и концом временного строба.

Для увеличения точности предлагаются различные решения, например: в авт. св. СССР №938190, М. Кл.³ G01R 23/10 [1], содержащем генератор опорной частоты, два временных селектора, три счетчика, формирователь, триггер, одновибратор, делитель, соединенные соответствующим образом, и в авт. св. СССР №953585, М. Кл.³ G01R 23/02 [2], содержащем три RS триггера, формирователь импульсов, четыре элемента И, генератор импульсов эталонной частоты, счетчик, дешифратор, блок индикации соединенные соответствующим образом. В этих устройствах формируются дополнительные интервалы и производится измерение за несколько радиоимпульсов. В авт. св. №2308041, G01R 23/10 [3] вводится синтезатор частот, микропроцессор, измерение проводится в несколько этапов и усреднение результатов посредством программы, заложенной в микропроцессор.

Наиболее близким аналогом является способ измерения, основанный на формировании временного интервала, равного n-периодам измеряемой частоты, который заполняется счетными импульсами. Результат счета является эквивалентом измеряемой частоты (Мирский Г.Я. Электронные измерения. – М.: Радио и связь, 1986, с. 111-118 [4]. Подробно разобраны погрешности измерения. При этом предлагаются пути уменьшения погрешности и, в частности, отмечается, что при измерении сравнительно низких частот непосредственное измерение периода позволяет резко уменьшить погрешность дискретности.

Данный способ измерения частоты следования импульсов основан на формировании стробирующего импульса Δt_x, счетчик считает импульсы генератора и число импульсов, зафиксированное счетчиком, которое однозначно соответствует измеряемому интервалу.

При использовании этого способа в рассматриваемом случае появляется погрешность измерения, так как не учитывается эффект модуляции амплитуды измеряемого сигнала, снижающий точность измерения частоты за счет изменения количества подсчитанных периодов сигнала в стробе.

В авт. св. SU №2283500, G01R 23/02 не учитывается, что длительность импульсов измеряемой частоты может быть различна и оно направлено на устранение влияния кратковременных помех.

Измерять несущую частоту радиоимпульса по точкам перехода сигнала через нулевой уровень нельзя из-за влияния помех, поэтому уровень порогового устройства выбирают заведомо выше уровня помех. Следовательно, при измерении частоты заполнения радиоимпульсных сигналов после их прохождения через пороговое устройство необходимо измерять частоту импульсов разной длительности. Для повышения точности измерения нужно учитывать не только передние или задние фронты полученной последовательности импульсов, но и длительность полученных импульсов тоже.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения несущей частоты амплитудо-модулированного сигнала. Несущая частота радиоимпульсного сигнала имеет разную амплитуду в соответствии с огибающей радиоимпульса. После прохождения через пороговое устройство, в котором порог установлен заведомо выше уровня помех, неизбежно возникающих в передатчике, полученные прямоугольные сигналы имеют разную длительность.

На фиг. 1 изображен радиоимпульс после компаратора, который преобразуется в прямоугольную последовательность импульсов.

Формирование измерительного интервала показано на фиг. 2. Разная длительность начального и конечного сигналов измерительного интервала ведет к появлению ошибок при измерении интервала по началам или концам селектированных импульсов.

В некоторых областях техники специального назначения необходимо строго контролировать достоверность информации, передаваемой по радиоканалу. Например, при передаче информации, где форма радиоимпульса описывается законом

U(t)=A(t)Cos(2πF_i),

где A(t)=Cos(2πt/τ) - закон модуляции радиоимпульса,

τ - длительность радиоимпульса,

несущая частота F₁ соответствует логическому нулю, a F₂ логической единице.

При этом одновременно могут работать и другие подобные устройства на близких частотах, что требует измерение частоты с высокой точностью для селекции «своей» информации. Измерение частоты необходимо проводить в пределах одного радиоимпульса, следовательно, использовать измерение частоты нескольких радиоимпульсов для повышения точности недопустимо.

Известные цифровые способы измерения основаны на преобразовании аналоговой частоты в пропорциональную последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности. Повышение точности достигается за счет измерения несущей частоты нескольких радиоимпульсов, накопления результата и его усреднения.

При измерении частоты амплитудо-модулированного сигнала возникает дополнительная погрешность, связанная с соответствующей модуляцией длительности полученных после компаратора прямоугольных импульсов. На устранение указанной погрешности измерения направлен предложенный способ измерения.

На фиг. 3. показано возможное изменение информации в соседних радиоимпульсах. Так, если несущая частота первого радиоимпульса соответствует логической единице, то второго радиоимпульса может соответствовать логическому нулю.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в устранении неточности определения частоты заполнения радиоимпульсных сигналов с помощью увеличения точности определения частоты прямоугольных импульсов, которые после прохождения порогового устройства имеют разную длительность.

Указанный технический результат достигается тем, что для увеличения точности измерения несущей частоты радиоимпульса формируется два строба по передним и по задним фронтам измеряемой прямоугольной последовательности импульсов разной длительности, сформированных компаратором.

В известном наиболее близком способе определения частоты следования импульсов на заданном временном интервале, содержащем n периодов этой частоты, погрешность измерения при заполнении этого интервала эталонной частотой равна плюс-минус один период эталонной частоты.

При определении частоты следования амплитудо-модулированных синусоидальных сигналов известным способом возникает дополнительная методическая погрешность, связанная с изменением длительности счетных прямоугольных импульсов, получаемых после компаратора, на вход которого поступает измеряемая частота.

В этом случае длительность временного интервала по передним или задним фронтам n-импульсов содержит дополнительную временную составляющую, связанную с амплитудной модуляцией измеряемого сигнала.

В этом случае возникает дополнительная погрешность, связанная с изменением длительности импульсов, формируемого временного интервала.

В предлагаемом способе измерения количество импульсов во временном интервале составляет плюс-минус единица.

На фиг. 4 изображена функциональная схема предлагаемого способа измерения несущей частоты амплитудо-модулированного сигнала, на которой показаны: 1 - вход измеряемого амплитудо-модулированного сигнала, 2 - генератор счетных импульсов, 3 - компаратор, 4 - первый формирователь строба, 5 - второй формирователь строба, 6 - первый счетчик, 7 - второй счетчик, 8 - сумматор и 9 - полученный результат суммирования показаний счетчиков. Для пояснения на фиг. 4 показаны: РИ - радиоимпульс, Fx - нормированная последовательность прямоугольных импульсов разной длительности с неизвестной частотой, Fэт - эталонная частота и P - результат суммирования показаний счетчиков.

Способ измерения несущей частоты радиоимпульсов осуществляется следующим образом. Радиоимпульсы (РИ) поступают на пороговое устройство (компаратор), которое преобразует их в нормированную последовательность прямоугольных импульсов с неизвестной частотой и разной длительностью Fx. Формирователь строба 1 запускается по переднему фронту измеряемых импульсов, разрешает работу формирователя строба 2, отсчитывает К импульсов и по переднему фронту К-го импульса завершает формирование строба и разрешает закончить формирование строба 2. Формирователь строба 2 работает по задним фронтам импульсов. Счетчик 1 подсчитывает импульсы Fэт (эталонной частоты), попавшие в строб 1, а счетчик 2 импульсы в стробе 2. Далее их показания суммируются и получается результат P, а измеренная частота определяется как Р/с.

Введение элементов новизны - для повышения точности оценки частоты измеряемого радиосигнала учитываются значения первого счетчика, работающего во время первого строба, и значения второго счетчика, работающего во время второго строба, при расчете несущей частоты.

Источники информации

1. Авт. св. СССР №938190, М. Кл.³ G01R 23/10.

2. Авт. св. СССР №953585, М. Кл.³ G01R 23/02.

3. Авт. св. №2308041, G01R 23/10.

4. Мирский Г.Я. Электронные измерения. – М.: Радио и связь, 1986, SU №2283500, G01R 23/02.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения несущей частоты амплитудо-модулированного сигнала. Для измерения несущей частоты радиоимпульса формируются два временных интервала. Причем первый интервал формируется по переднему фронту нормированной последовательности прямоугольных импульсов разной длительности с неизвестной частотой, а второй - по заднему фронту этих импульсов. Подсчитывают и суммируют число импульсов эталонной частоты на полученных временных интервалах, а частота определяется как полусумма числа импульсов на полученных временных интервалах за секунду. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 4 ил.

Способ измерения частоты амплитудо-модулированного сигнала, содержащий генератор счетных импульсов, компаратор, первый формирователь строба, второй формирователь строба, первый счетчик, второй счетчик и сумматор, соединенные соответствующим образом, отличающийся тем, что для измерения несущей частоты радиоимпульса формируются два временных интервала, причем первый интервал формируется по переднему фронту нормированной последовательности прямоугольных импульсов разной длительности с неизвестной частотой, а второй - по заднему фронту этих импульсов, при подсчете и суммировании числа импульсов эталонной частоты на полученных временных интервалах измеренная частота определяется как полусумма числа импульсов на полученных временных интервалах за секунду.