Частотный дискриминатор Советский патент 1986 года по МПК H03K5/26 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для построения помехо защищенных дискриминаторов частоты и указателей частотных поддиапазонов измерителей параметров сигналов при наличии шума

Цель изобретения - повышение помехозащищенности частотного дискриминатора

Цель достигается за счет того, что анализ текущего кода, периода производится, здесь в течение определенного времени, превьшающего период самого низкочастотного сигнала и задаваемого частотой импульсов, подаваемых на шину считывания. .Переключение устройства имеет место, если на этом интервале текущий код периода хотя бы один раз превысит пороговое значение. При наличии флуктуа1:1ий и дробления периода сигнала за счет шумов, отсутствие срабатываний узла сравнения кодов в отдельных периодах сигнала в течение интервала анализа, когда частота сигнала ниже частоты дискриминации, не приводит к ложным переключениям устройства, что соответствует повышению его помехоустойчивости.

Кроме того, обеспечена гистере- зисная дискриминационная характеристика устройства, также повышающая его помехоустойчивость и снижающая чувствительность к. нестабильностям частоты сигнала.

На фиг. 1 приведена структурная схема частотного дискриминатора; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Частотный дискриминатор (фиг. 1) содержит генератор 1 эталонной частоты, формирователь 2 входного сигнала и соединенньй с ними счетчик импульсов 3, последовательно включенные узел Д сравнения кодов, P,S -триггер 5 и -триггер 6 и элемент 7 задержки, вход которого соединен с входной шиной импульсов считывания и С-входом триггера 6, выход которого соединен с выходной шиной устройства и входом управления узла 4, вы- |Ход которого соединен с S-входом - триггера 5, R -вход которого соединен с выходом элемента 7. Разрядные выходы счетчика 3 соединены с входа- узла 4 сравнения кодов.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал с помощью формирователя 2 преобразуется в последовательность коротких импульсов, интер-- кал между которыми равен полупериоду сигнала, поступаю1цих на вход сброса счетчика 3, На его счетный вход подаются импульсы частоты , от генератора 1. При этом в счетчике 3 формир втся код полупериода сигнала

( (I Г )/2, который сравнивается в узле 4 с некоторым пороговым значением N,

, соответствующим частоте

дискриминации Fp,, , Если частота сигнала I-.F,, , то узел 4 не срабатывает и триггеры 5 и 6 остаются в некотором исходном состоянии. Импульсы с шины считывания, частота которых выбирается меньше минимально возможной частоты сигнала , триггер 6 устанавливается в состояние,

соответствующее предыдущему состоянию триггера 5, которьй с некоторой задержкой устанавливается в нуль. В это же состояние затем устанавливается и D -триггер 6.

При. понижении частоты сигнала код периода возрастает и в некоторый момент достигает значения N., , при котором узел 4 сравнения кодов ус танавливает триггер 5 в единицу. Ближайшим И1 пульсом с шины считывания это состояние переписывается в триггер 6, который изменяет пороговое значение кода на величину 4r,Nп1

Коду NJ соответствует пороговая

частота F,,5.

разность uFj.

i-ri, Гр9 определяет величину гистерезиса устройства. Если за счет флуктуа11;ий частоты сигнала или ее

нестабильности код периода сигнала станет больше, чем N., , то это не приведет к ложному срабатыванию дискриминатора, который теперь настроен на пороговую частоту Fp, Fp,, . При

.дальнейшем понижении частоты сигнала на вькоде триггера 6 периодически подтверадартся единичное состояние, соответствующее тому, при котором частота сигнала меньше порогового ,

значения

При ирвышении. частоты сигнала, когда код периода становится меньше Nj, триггер 5 не срабатывает и установлен в нулевое состояние импуль- сом считывания, которое потом переписывается в триггер 6. Его выходной сигнал переключает порог срабатывания узла 4 сравнения кодов на значе-

ние исключающее ложные срабатывания устройства при небольших флуктуациях частоты сигнала.

Гистерезис в предлагаемом устройстве можно ввести также путем изменения в небольших пределах частоты генератора 1 по выходному сигналу триггера 6 При этом выход триггера 6 должен быть подключен к управляющему входу генератора 1 эталонной частоты (пунктир на фиг. 1), а связь его с узлом сравнения кодов отсутствует и этот узел представляет либо дешифратор кодов, либо элемент логической равнозначности.

При наличии широкополосных шумов во входном гармоническом сигнале возникают ложные нули в сформированном сигнале. Однако это не приводит к грубым ошибкам дискриминации частоты, поскольку срабатьшание устройства имеет место на интервалах максимальной длительности, соответствующих области экстремальных значений входного сигнала, менее подверженных воздействию шума и мало отличающихся по длительности от полупериода сигнала .

На фиг. 2 показаны входной сигнал с наложенным на него шумом (а), сигнал на выходе формирователя (б), изменения текущего кода счетчика 3 (в) выходной сигнал узла 4 (г), триггера 5 (д), импульсов считьгоания (е) и триггера 6 (ж).

В то же время уменьшение эквивалентной длительности полупериода сигнала за счет шумов приводит к погрешности дискриминации частоты (смещению порога дискриминации в область низких частот). Допустимой погрешностью дискриминации и определяется предельная помехоустойчивость предлагаемого устройства к широкополос- ньм шумам. Произведем ее оценку Интервал времени t на фиг. 2а, определяющий долю полупериода, подверженный действию шумов, определяется из условия Uj , 36, где U ; uJ - амплитуда и частота сигнала;

ЗР,,,- размах шума величиной, получаем t(,,(.i.

,, 2Я1, . куда , -j- 3 тг. Задаваясь

Полагая(J I малой 0тЗь,

Т

и.

допустимым относительным уменьшением эквивалентной длительности периода сигнала за счет шума с Г, (4t )/Т, которому соответствует относительное смещение порога дискриминации ,,, найдем предельное значение соотношения сигнал - шум

6F..(U,)/T (6c5-)/(,TTUj-6/(lTc)

Отсюда

10%,,

Так.Г,

.про9 - ,, 20.

Длитель ность полупериодов сигнала, не содержащих ложных нулей, имеет большой статистический разброс, сушественно превьш1ая в отдельных периодах найденное минимальное значение, что при анализе сигнала за достаточно большое время обеспечивает меньшие смещения частоты дискриминации или соответствует уменьшению соотношения сигнал - шум.

Формула изобретения

Частотный дискриминатор, содержа- щий генератор эталонной частоты, входной формирователь, элемент -задержки, RS -триггер и узел сравнения кодов, входы которого соединены с разрядными выходами счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора эталонной частоты, вход сброса - с выходом входного формиро- вателя, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения помехоустойчивости, в него введен D -триггер, D -вход которого соединен с выходом RS -триггера, а С -вход - с входом элемента задержки и входной шиной импульсов считывания, выход элемента задержки соединен с R -входом RS - триггера, S -вход которого соединен с выходом узла сравнения кодов, выход D -триггера соединён с выходной шиной устройства и управляющим входом узла сравнения.

a

IL

Ж

Фиг. г

Редактор Т.Парфенова

Составитель В.Латышев

Техред И.Попович Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2660/57Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушская набо, д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие,, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к электроизмерениям. Может использоваться при построении номехозащищенных дискриминаторов частоты и указателей частотных поддиапазонов измерителей параметров сигналов при наличии шума. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости частотного дискриминатора, достигается за счет того, что анализ текущего кода периода производится в течение определенного времени, превьшающего период самого низкочастотного сигнала и задаваемого частотой импульсов, подаваемых на шину считывания. Переключение устройства будет в том случае, когда в этом интервале текущий код периода хотя бы один раз превысит пороговое значение. При этом обеспечивается гистерезисная дискриминационная характеристика устройства, что повьш1Ает его .помехоустойчивость и снижает чувствител ьность к неста- бильностям частоты сигнала. Устройство содержит генератор 1 эталонной частоты, формирователь 2 входного сигнала, счетчик импульсов 3, узел 4 сравнения кодов, RS -триггер 5, D-триггер 6, элемент задержки 7. 2 ил. 5 (Л с ГчЭ со mni ел СО (35 cpus.1