Частотно-импульсное устройство автоподстройки частоты Советский патент 1985 года по МПК H03L7/00 

постоянного запоминающего устройства и цифроаналогового преобразователя, причем входы управления измерителя временных интервалов, постоянного запоминающего устройства и накапливающего сумматора объединены и являются тактовыми входами другой вход измерителя временных интервалов является входом установки О, а другой вход накапливающего сумматора является входом сложения-вычитания .

1. ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ, содержащее два смесителя, первые входы, которых объединены и являются входом устройства, вторые входы соединены с квадратурными выходами управляемого генератора, а выход каждого через фильтр нижних частот соединен с входами формирователя импульсов ошибки автоподстройки и входами блока определения квадрата огибающей сигнала, выход которого соединен с входом триггера Шмидта, а также последовательно соединенные блок оценки мгновенной частоты ошибки и блок управления, выход которого подключен к входу управляемого генератора, отличающееся тем, что, с целью повьштения точности измерения мгновенных скоростей потока, в него дополнительно введены последовательно включенные между одним выходом формирователя импульсов ошибки автоподстройки и входом установки О блока оценки мгновенной частоты оишбки первый элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с другим выходом формирователя импульсов ошибки автоподстройки, первый элемент задержки, первый RS-триггер, S-вход которого соединен с выходом триггера Шмидта, и второй RS-триггер, а между выходом первого элемента ИЛИ и R-входом второго RS-триггера первый элемент И и второй элемент задержки, а также включенные последовательно между одним выходом формирователя импульсов ошибки автоподстройки и входом сложения вычитания блока управления второй элемент И, дискретный фильтр и третий RS-триггер, S-вход которого соединен с вторым выходом дискрет(Л ного фильтра, между другим выходом формирователя импульсов ошибки автоподстройки и вторым входом дискретного фильтра включен третий элемент И, а между вторым выходом дискh ч ретного фильтра и тактовыми входами блока оценки мгновенной частоты ошибки и блока управления включен N0 второй элемент ИЛИ, другой вход коО торого соединен с первым выходом дискретного фильтра, при этом вторые входы первого, второго и третьего ° элементов И соединены с выходом первого RS-триггера, 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок оценки мгновенной частоты ошибки содержит последовательно соединенные измеритель временных интервалов и постоянное запоминающее устройство, а блок управления состоит из последовательно соединенных накапливающего сумматора, входы которого соединены с информационными выходами

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для приема и обработки сигналов лазерных доплеровских измерителей скорости турбулентных потоко жидкости или газа. Цель изобретения - повышение точности измерений мгновенных скоростей потока. На фиг. 1 представлена структур ная электрическая схема частотноимпульсного устройства автоподстро ки частоты; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип действия устройства. Частотно-импульсное устройство автоподстройки частоты содержит смесители 1 и 2, фильтры 3 и 4 ниж них частот, управляемый генератор формирователь 6 импульсов ошибки автоподстройки (ФИОА), блок 7 опре д еле ния к вадр ат а оги б ающей сиг нала триггер Шмидта (ТШ) 8 первый 9 и второй 10 RS-триггеры, первый 11 второй 12 и третий 13 элементы и первый элемент 14 задержки, первый элемент ИЛИ 15, второй элемент 16 задержки, дискретный фильтр (ДФ) 1 третий RS-триггер 18, второй элемент ИЛИ 19, блок 20 оценки мгновенной частоты ошибки, блок 21 увравления, измеритель 22 временны интервалов (ИВИ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 23, на капливающий сумматор 24 и цифроана логовый преобразователь (ЦАП) 25. На диаграммах фиг. 2 приняты следующие обозначения: A(t) - одночастотный доплеровс кий сигнал на выходе фильтров 3 и нижних частот; 8,(t}) - импульсная последовател ность на выходе первого элемента ИЛИ 15 в моменты перехода доплеровс ких сигналов через ноль; SjCt) - бланк сигнала на выходе ТШ 8; 8(t) - бланк сигнала на выходе первого RS-триггера 9; импульсная последовательность на выходе первого элемента И 11; Sj(t) - бланк сигнала на выходе второго RS-триггера 10; О/(ц) и 8-j(tj) - импульсные последовательности на выходах ФИОА 6 в . моменты времени перехода ортогональных сигналов фильтров нижних частот через ноль bg(t) - логический сигнал знака импульсных последовательностей S/(t) и S(t) на выходе третьего RS-триггера 18; N(t)- числовое значение кодов, считываемое из ПЗУ 23 по адресу, формируемому в ИВИ 22; и у, - сигнал управления на выходе ЦАП 25. Устройство работает следующим образом. Доплеровский сигнал A(t) cos q (t) , где A(t) - огибающая и ( (t) - фаза колебания умножается в смесителях 1 и 2 на колебания sinCfyr t) cos({i(.p (t) , поступающие с квадратурных выходов управляемого генератора 5, и с помощью фильтров 3 и 4 нижних частот вьзделяются колебания с разностной фазой K-A(t) (t) -CpyrCt) и К A(t) (t) -qiyr(t) . Б блоке 7 определения квадрата огибающей сигнала оба колебания возводятся в квадрат и суммируются, что дает квадрат огибающей доплеровского сигнала )J , где Kj - коэффициент передачи схем.

По переходам через ноль квадратурных колебаний формируются импульс ные последовательности й (tj) и Sf (t, ) на выходе ФИОА 6, которые на выходе первого элемента ИЛИ 15 образуют импульсную последовательность ; (t. ) .

Из сигнала квадрата огибающей с помощью ТШ 8 формируется бланк сигнала 52(t), у которого передний и задний фронт размыт из-за многокраного срабатывания от шума и остаточных пульсаций второй гармоники доплеровского сигнала.

Кроме того, первые и последние импульсы S(tj), получаемые от ортогональных сигналов (на фиг. 2 показаны сплошной и штриховой линиями) , имеют низкую достоверность из-за сильного влияния шума, неопределанности начальной фазы и амплитуды колебания. Эти импульсы необходимо исключить, так как они не несут информацию о фазовых соотношениях сигналов. Для этого сигнал с ТШ 8 подается на S-вход первого RS-триггера 9, а на его R-вход - сигнал с выхода первого элемента ИЩ 15 через первый элемент 14 задержки. . Сформированный таким образом бланк 8(t) подается на первый 11, второй 12 и третий 13 элементы И в качестве сигнала разрешения. В результате формируются импульсные последовательности 4 (t), Sg(t;), Sj(tj). С помощью последовательности S(tj) второго элемента 16 задержки и второго RS-триггера 10 формируется чистьш бланк сигнала (t). ДФ 17 исключает чередукмциеся импульсы, которые характерны при флюктуациях фазы сигнала. Затем с помощью третьего RS-триггера 18 формируют логический сигнал знака импульсных

последовательностей Oi(ti) и S,.(t;) о 4 г t

Выходная импульсная последовательностей снимается с выхода второго элемента ИЛИ 19.

Таким образом достигается дополнительная фильтрация импульсов ошибки автоподстройки от фазовых шумов доплеровского сигнала и обеспечивается синхронизация бланка сигнала oj (t), импульсной последовательности §4(tt) и логического сигнала знака Su (t).

В ИВИ 22 формируется код временного интервала (t,. - t р &t; , который является адресом, по которому считьгоаются данные, предваритеЛьно сформированные или записанные в ПЗУ 23. Каждому адресу соответствует выборка (обратно пропорциональная величина измеряемого временного интервала г/ , где К постоянньш коэффициент). Учитьгоая, что фазовый набег за время а t равен lf/2, то частота колебаний доплеровского сигнала на выходе (льтров 3 и 4 нижних частот равна до;. 1Л.

Следовательно, числовое значение кода выборки определяется соотношением является оцен-iT

кой мгновенной разностной частоты входного доплеровского сигнала и сигнала управляемого генератора 5. Выборки оценок частоты суммируются с учетом их знака в накапливакнцем сумматоре 24 и преобразуется в ЦАПе 25 в сигнал управления. Скорость движения схемы к равновесию в такой схеме определяется величиной дсо .

Благодаря тому, что в предлагаемом устройстве осуществляется дополнительная фильтрация импульсных последовательностей ошибки автоподстройки и их взаимная синхронизация по которым затем формируется оценка мгновенной частоты разбаланса и знак, вероятность срьгаа слежения за частотой доплеровского сигнала значительно уменьшается и тем самым по вышается надежность работы устройства.

Фиг.