Измеритель несущей частоты радиосигналов Советский патент 1985 года по МПК G01R23/00 

со со

СП

О5

2. Измеритель по п.1, о т л и чающийся тем, что фазоизмерительный канал состоит из фазорасщепителя входных сигналов с 2N парами выходов, соединенных с двухвходовыми сумматорами, выходы которых соединены с входами квадратичных детекторов.

3. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что блок считьгаания содержит последовательно соединенные многовходовьй преобразователь аналог - код, блок весового суммирования, блок устранения неоднозначности, микропроцессор, блок памяти и индикатор.

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЫ РАДИОСИГНАЛОВ, содержащий разветвитель, два выхода которого соединены соответственно с входами первого и второго раздвоителей, и блок считывания, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения несущей частоты, в него введены два идентичных фазоиэмерительных канала, выходы которых соединены с входами блока считывания, причем, два входа первого фазоизмерительного канала соединены с выходами первого раздвоителя, а два входа второго фазоизмерительного канала с выходами второго раздвоителя.

1

Изобретение относится к технике радиоизмерений и предназначено для измерения несущей частоты радиосигналов .

Цель изобретения - повьшение точности измерения несущей частоты и упрощение конструкции устройства за счет двухступенчатого измерения частоты.

На фиг. 1 приведена структурная схема измерителя; на фиг. 2 - структурная схема устройства считывания; на фиг. 3 - эпюры наЬряжения низкочастотных огибающих на выходе квадратичных детекторов; на фиг. 4 зависимости, показывающие принцип измерения частоты.

И-змеритель несущей частоты радиосигналов (фиг. 1) содержит разветвитель 1-, раздвоители 2, первый и второй фазоизмерительные каналы 3, состоящие из фазорасщепителя 4 входных сигналов с 2N парами выходов, двухвходовых сумматоров 5, квадратичных детекторов 6, и блок 7 считьшания, выход которого является выходом всего устройства, причем входом измерителя несущей частоты является вход разветвителя 1, у которого к первому и второму выходам соответственно подключены раздвоители 2 с минимальной и максимальной рдзностью длин плеч, входы которых соответственно соединены с входами первого и второго фазоизмерительных каналов 3. Входами фазоизмерительного канала 3 являются входы фазорасщепителя 4 входных сигналов с 2N парами выходов, у которого к каждой паре выходов подключены последовательно соединенные двухвходовый сумматор 5 и квадратичный детектор 6. Выходы квадратичных детекторов 6 являются выходами первого и второго фазоизмерительных каналов 3 и соединены с входами

5 блока 7 считывания.

Блок 7 (фиг. 2) состоит из последовательно соединенных многовходового преобразователя 8- аналог-код,

- блока 9 весового суммирования, блока

0 10 устранения неоднозначности,

микропроцессора 11, блока 12 памяти и блока 13 индикации, выход которого является выходом блока 7 считывания, причем 2N входов блока считывания

5 дополнительно .соединены с входами микропроцессора 11. ,

Измеритель работает следующим

образом. .,

Измеряемый сигнал через развет0 витель 1 поступает на входы раздвоителей 2 с минимальной и максимальной разностью длин плеч, выходы которых являются входами первого и второго фазоизмерительных каналов 3.

5 Входным устройством каждого фазоизмерительного канала является фазорасщепитель 4,

На фиг. 4 показана зависимость 0 разности фаз первого фазоизмеритель. ного канала (прямая I) и зависимость разности фаз второго фазоизмерительного канала (прямаяII) .от изменения несущей частоты сигнала относиr тепьно частоты f (центральной частоты диапазона однозначного измерения f , fj).

Можно произвести пересчет значений ДЧ и йЧц соответственно в частоты и fjtii- С этой целью на фазовой координатной оси (Ол) откладываются значения ifj и а с полученных точек проводятся пря мые, параллельные частотной координатной оси (о),до пересечения в первом случае с прямой I (фиг. 4), а во втором случае - до пересечения с прямой II. Проекции точек пересечения на частотной координатной оси of будут соответствовать частотам fxt и . По известной частоте f j можно определить номер поддиапазона однозначного измерения частоты i вторым фазоизмерительным каналом и централ ную частоту .этого поддиапазона f . Затем по известным значениям частот и f,- можно определить точное Xt1 значение частоты. При известных и постоянных геоме рических длинах плеч раздвоителя 2 значение разности фаз д if зависит . только от значения измеряемой часто ты и может быть определено фазоизм рительньм каналом 3. В качестве примера рассмотрим работу одйого фазоизмерительного канала.с четырьмя парами выходов фа зорасщепителя. В этом случае входные напряжения с помощью фазорасщепителя 4 преоб разуются в четыре пары напряжений: ии,, синфазную и„ Uj(Cosct)t (u)t + i); противофазную и Uvcos(uJt4-ir) и и., U)(COs(uit+4V); отличающиеся на +J/2 (C.s(s +1//2) и (wt+AO -J/2 и4-г ихС08.(ш и U Uj, cos (tot+dV). Эти напряжения на двухвходовых сумматорах 5 попарно складываются (Ц с и т.д.), а суммарное напряжение подается на квадратичные детекторы 6. На выходе квадратичных детекторов 6 вьщеляются напряжения низкочастотных огибающих (фиг. 3) , K U d+cosd /); Uj (1-cos s4); U K U d+sfn/i); U КдОр (l-sin v). 96 где коэффициент передачи детекторов, DO - амплитуда, информация о фазовых соотношениях цвух сигналов переносится с помощью двухвходовых сумматоров 5 на амплитуду суммарного колебания. Эти напряжения поступают на устройство 7 считьшания, которое производит их обработку. Для определения разности фаз между двумя сигналами, что эквивалентно в предлагаемом устройстве измерению частоты, вычисляется сумма где 7 значения фазовых сдвигов, при которых напряжения, описываемые приведенным вьппе вьфажением принимают максимальные значения; Важным достоинством этой оценки является простота вычислений. Искомое значение рассч итьшается по достаточно простой формуле без использования итеррациональных процедур. Например, для сечения а-а (фиг. 3), в-котором ,15Um; , , ,15ити (f 4n,, 90°;V.270% VM 0 mi lou , ini 4tf 135 , Однако ввиду периодичности фазовых характеристик на выходе ка:налов значения , где ,2,3,4, изменяются для разных Л f, что может привести к неоднозначности измерения разности фаз. Значения , устраняющие эту неоднозначность для различных секторов (фиг. 3) приведены в табл. 1. Для определения сектора, в. котором находится искомая величина д, попарно сравниваются напряжения иэии4. , U2, Результаты сравнения- Ц, U2 (А) ; и из(В); Uji и(С) однозначно определяют сектор, а следовательно, и требуемое значение i , (что -видно из табл. 2, в которой А, В, , если U27U3 ; Uj-, и А,В,, еслиЦСи, и,из, ). S Операцию попарного сравнения напряжений и с Uj, и с и и так далее производит блок 9 весового суммирования, входящий в блок 7 считывания и вьшолненный в виде 2N двухвходовых схем сравнения кода, с последовательно подключенными к ним 2N ждущими триггерами. Результат сравнения в виде двоичных кодов (А, В, С, ... (А, В, С, ..., N однозначно определяющих секторы измерения Yj , V в первом и втором фазоизмерительных каналах, поступает на блок 10 устранения неод нозначности. Последний вьтолнен в виде 2N формируюищх устройств и про изводит преобразование двоичных коДОВ в значения (Ч, u °° (,, ветствующих рабочих секторов и вводит их в микропроцессор 11. По полученным кодам значения f . и кодам напряжений N квадратичных детекторов 6 микропроцессор 11, выполненный в виде АК-входнрго вычи лительного устройства, определяет значение разности фаз, измеренное соответствующим фазоизмерительным каналом 3. Далее вычисленные значения разности фаз Д 1 первьм и dfj вторым фазоизмерительными каналами микропроцессор 11 .пересчитывает в частоту. Процесс вычисления частоты при 3Tok включает следующие этапы: пере счет значений разности фаз и в частоту fjfjH f соответственно; определение номера поддиапазона .однозначного измерения частоты i по значению частоты fj ; точное определение несущей частоты радиосигнала. Этап определения номера поддиапа зона однозначного измерения частоты i по значению частоты f)(i состоит в предварительном разбиении всего диапазона однозначного измерения частот (iF с центральной частотой f Ни К поддиапазонов, где ширина каждого поддиапазона равна области одн значного измерения частоты f фазоизмерительным каналом 3, подключенным к раздвоителю с максимальной ра ностью длин плеч

F df

К

Нумерация поддиапазонов осуществляется начиная с 1 до К от левой

55 (Tf 2-10-5.

Введение в устройство второго (Ьазоизмерительного канала, область 96 до правой границы диапазона однозначного измерения. При зтом каждое левое крайнее значение частоты f- соответствующего i-ro поддиапазона , записано в блоке 12 памяти и может быть вызвано Микропроцессором 11 по определенному в нем значению 1 - fxl j f XI f М.И н J - . где . - левая граница диапазона. 4 F. Этап точного определения несущей частоты радиосигналов происходит следующим образом. По вычисленному значению i из блока 12 памяти вызывается значение частоты f. и суммируется с модулем разности частот fxi и цен тралъной частоты диапазона f. Определенное таким образом значение частоты fx fi . соответствует точному его значению. Точ.ное значение частоты записывается в свободные ячейки блока 12 памяти, а затем отображается блоком 13 индикации. Оценим потенциальную точность предлагаемого устройства. В отличие от известного предлагаемое .устройство содержит вместо Пчастотных фильтров всегр два фазоизмерительных канала, точность измерения-кото- рых зависит от диапазона однозначного измерения частоты Л F.j, и абсолютной ошибки измерения разности фаз Лд; . При этом выражение, характеризующее относительную точность измерения частоты в одном фазоизмерительном канале, принимает вид 360 , где 4 д (Л - абсолютная точность измерения разности фаз, град. Подставляя значение абсолютной точности измерения разности фаз, равное 2°, можно, например, в диапазоне от 8 до 12 ГГц с одним фазоизмерительным каналом получить погрешность

71193596g

однозначных измерений частоты в ко- ность всего устройства irfp описытором ЛF j J, выбрана равной абсолют- вается выражением ной точности измерения частоты первым каналом. „ / ii

dV -5 пт (360°)2-f, позволяет существенно увеличить потенциальную точность устройства. При этом потенциально достижимая точ-

О

-180

-270

-270

-90

II

Сектор

f Родн (Лй)О

О

-180 90

180 90

-180 90

270

-90

Таблица 2

IV

II

IV Подстайляя заданные исходные данные, получаем пт 1,3-10 . Таблица1 Uj /к .Uz 2 J i II

Ф«г./ ii t Л1 t I II.-ff, MI I A| h, I I I I II I 1 1| I i I I |l| I I I I