Устройство для измерения параметров периодического сигнала Советский патент 1986 года по МПК H04B3/46 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения параметров квазипериодических сигналов, принимаемых на фоне шумов.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем использования для синхронизации энергии всех

гармоник.

На чертеже представлена структур- ная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения параметров периодического сигнала со- .держит аналого-цифровой преобразова- тель 1, сумматор 2, анализатор 3 параметров, блок 4 памяти, генератор

5тактовой частоты, формирователь

6управляющего сигнала, коррелометр 7.

Устройство работает следующим

образом.

Предположим, что на вход устрой- ства, на вход аналого-цифрового преобразователя 1 и коррелометра 7 по- дается аддитивная смесь некоррелированного периодического сигнала I

3

V(t).2I Aisin(iut+fi) и центрированного белого шума U(t):

О x(t)V(t)+U(t) Е Aisin(iQt+cpi) +

1

tU(t),(1)

где i - номер гармоники периодическ

го сигнала;

J - количество учитываемых гармоник периодического сигнал - частота первой гармоники; су; - начальная фаза i-й гармоник При синхронном накоплении сигнал x(t) генератор 5 вырабатывает тактовые импульсы с частотой f(T), кратной частоте сигнала

CO

г.л-,.,.

(2)

где m 2 - число точек квантования

входного сигнала за период высшей учитываемой 3-й гармоники.

В результате синхронного накопления в блоке 4 памяти происходит усреднение по и периодам входного сигнала. Для упрощения изложения поло- жим m достаточно большимр, чтобы можно было пренебречь эффектом квантования. Тогда сигнал на выходе блока 4

78Z

памяти, а зпачит, и на втором сумматора 2 и втором входе коррелометра 7 мсгжио лаиисать в виде

1 )| 3 y(tl -Z:x4t-yiTb-EA;5;n noit-nt).

1: 1 L J

ijit-ntl,

(3)

n 1

2 |Г -t

где Т -- - период сигнала V{t);

N - число периодов, накопленных в блоке Д памяти. Учитывая свойство периодичности гармонических функций sin icj(t-nt) sin itot, получаем

н i)(i.ZAi5in() V Ult-vitl

П-

3 21 A, 5in(iQi|Cf; i(i)

1 где (t) - 21 U(t-nt) - случайный

n i

процесс, некоррелированный с периодическим сигналом V(t), получаемый усреднением U(t) за N периодов Т и представляющий собой оценку матожи- дания центрированного процесса U(t), по определению равного нулю.

Взаимная корреляционная функция входного сигнала x(t) и сигнала на выходе блока 4 памяти y(t) может быт представлена на выходе коррелометра 7 в виде

k.yW x(t)yMa J- Vz:Ai5;n(,-coU

о Ji.X(, J , ,

-о-to

cpi)tu(ti-(i:A,5in(;to(t-t )) + 6(i-)di

0

9 U 5 l « t ;l fi:A;5in(;uit-c)U

J Li ,.,

to

4i)db-l-(J:A;5;n(;Mt+(,l.e({ -tic)i.

I 01

1 r.,.- /°

(5

%-)

Z; A,5m(ico()ljt,

Ht

где 2t - время интегрирования (21,

T).

Вследс г вне некоррелированности периодического сигнала и шума второе и четвертое cлarae fыe уравнения (5) равны нулю. Третье слагаемое уравнения (5) стремится к нулю вследствие f (t).

Первое слагаемое есть корреляци- он}1ая функция периодического входного сигнала x(t) и сигнала, накопленного в блоке 4 памяти y(t)

to -j

(

J Ug J L

r

i:A;ein(i(j(t-t) + tp;)d{- ()

Ъ . V .

-to %;

.tf icotldt,

При выводе выражения (6) учтено, что интегрирование слагаемых, в которые вошли слагаемые первого и вто- рог.о сомножителей исходного уравнения (1) с разными индексами i, дает ноль.

Учитывая, что второй интеграл выражения (6) также равен нулю, получим:

М

{

2t,

2 A-,

2t(,bi

( II A%0&iQt)jl J

i

°

jjt-iA

у i

C05

21Г

k,j(o)i: Atco icotj-.o

Эта функция с периодом. Т ,

равным периоду сигнала V(t), при синхронном накоплении имеет первый максимум в точке Т; 0, равный сумме энергий всех гармоник сигнала

(2

(8)

В формирователе 6 управляющего сигнала частотой генератора 5 определяется положение максимума корреляционной функции у и если накопление синхронно, то

не то таким образом, чтобы восстановить синхронность V(t) и y(t) на.входах аналого-цифрового преобразователя 1

Х.г, и« 0 и частота генератора 5 .

изменяется, а если fu,

частота генератора 5 изменяется

40

45

50

55

Устройство для измерения метров периодического сигна держащее блок памяти, генер товой частоты и последовате диненные аналого-цифровой п зователь, вход которого явл входом устройства, суммато лизатор параметров, управля аналого-цифрового преобразо соединен с выходом генерато вой частоты, второй выход с подключен к входу блока пам ход которого подключен к в входу.сумматора, отлич щееся тем, что, с цель шения точности измерения пу пользования для синхронизац гии всех гармоник, в него в последовательно соединенные метр и формирователь управл сигнала, выход которого под управляющему входу генер ато товой частоты, сигнальный в лого-цифрового преобразоват динен с первым входом корре второй вход которого соедин

ходом блока памяти.

ВНИИ11И Заказ 1 25/59 Тираж 624 Л о/щисное Филиал rain Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

23378

Рассмотрим, например, случаи, когда за счет увеличеттия частоты входного сигнала появляется опережение сигналом V(t) сигнала y(t) 5 на величину Лср для первой гармо1П1ки. Тогда:

3 x(t)21 Aisin(iMt+iA(f + ;)4-i.i(t). (9)

10

15

i-i

Тогда корреляционная функция на выходе коррелометра 7

I

гЗ К.у (.Ь 7 j А-, 5in(Jujt t; ьч + tf ;

to

р 3

А Т. A;6;n(i(o(t -L)+.f;UJ{ A;co5() 1-

(10)

-т

20

ff uif точке t - --

1(0

25

30

35

40

45

50

55

имеет максимум в

utf

-г- и формирователь 6 повышает со

частоту квантования входного сигнала, а следовательно, и чтение накопленных значений из блока 4 памяти, что восстанавливает синхронность работы устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров периодического сигнала, содержащее блок памяти, генератор тактовой частоты и последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом устройства, сумматор и анализатор параметров, управляющий вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом генератора тактовой частоты, второй выход сумматора подключен к входу блока памяти, выход которого подключен к второму входу.сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем использования для синхронизации энергии всех гармоник, в него введены последовательно соединенные коррелометр и формирователь управляющего сигнала, выход которого подключен к управляющему входу генер атора тактовой частоты, сигнальный вход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом коррелометра, второй вход которого соединен с вы

Изобретение может быть использова- но для измерения параметров квазипериодических сигналов, принимаемык на ф&,е шумов. Цель изобретения - повышение точности измерения путем использования для синхронизации энергии всех гармоник,. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, сумматор 2, анализатор 3 параметров, блок 4 памяти, генера- тор 5 тактовой частоты, формирователь управляющего сигнала (ФУС) 6, коррелометр 7. ФУС 6 повышает частоту квантования входного сигнала, а следовательно, и чтение накопленных значений из блока 4 памяти, что восстанавливает синхронность работы устройства.Цель достигается введением последовательно соединен - ных коррелометра 7 и ФУС 6. 1 ил. (Л to IsD СО 00 00