Цифровой измеритель периода фазоманипулированного колебания Советский патент 1987 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для оценки сигнапов с фазовой манипуляцией (ФМн).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерителя путем измерения длительности Т принимаемого ФМн сигнала и длительности t его элементарных посылок.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого цифрового измерителя; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу цифрового из- .мерителя.

Цифровой измеритель содержит фор мирователь.1 импульсов, генератор 2 счетных импульсов, первый элемент ИЗ второй элемент И 4, первую дифференцирующую цепь 5, первый однополярный вентиль 6, счетчяк 7 импульсов с регистром памяти, первый счетчик 8 импульсов, блок 9 сравнения кодов, первый сумматор 10, второй сумматор 11, вычитатель 12, блок 13 деления, второй счетчик 14 импульсов, блок 15 регистрации, детектор 16 огибающей, . третий элемент И 17, вторую дифференцирующую цепь 18, второй однополярный .вентиль 19, третий счетчик 20 импульсов и масштабирующий блок 21 деления.

Вход формирователя 1 импульсов является входом измерителя, прямой выход которого соединен с входом дифференцирующей цепи 5, выход которой со.единен с входом первого однополяр- ного вентиля 6, выход которого соединен с управляющими входами первого счетчика 8 импульсов и счетчика 7 импульсов с регистром памяти, первый выход первого счетчика 8 импульсов соединен с°первым входом блока 9 сравнения кодов, первый выход которого соединен с первым входом первого сумматора 10 а второй - с пертгым входом второго счетчика 14 импульсов, выход первого сумматора 10 соединен с первыми входами вычитателя 12, блока 13 деления

Принцип работы цифрового измеру- теля основан на последовательном заполнении смежных долупериодов фазо- манипулированного колебания счетными импульсами и сравнении их между собой. При этом в случае равенства кодов смежных полупериодов, что свидетельствует об отсутствии манипуля- ции фазы, они суммируются и по результату суммирования определяется период высокочастотного колебания в цифровом коде. Если момент манипуляции фазы совпадает с текущим периодом.

и блока 15 регистрации, выход вычитателя 12 соединен с вторым входом бло-- О то коды смежных полупериодов не рав- ка 13 деления, выход которого соеди- вы друг другу. Из полученной суммы нен со вторым входом блока 15 регист- кодов в этом случае вычитается код рации, инверсный выход формировате- периода и по отношению их разности к ля 1 импульсов соединен с первым вхо- коду периода определяется величина дом первого элемента И 3, второй вход 55 скачков фазы. Кол1 чество скачков фа- которого соединен с выходом генерато- зы определяется по числу неравенства ра 2 счетных импульсов, вторым вхо- кодов смежных полупериодов принима- дом второго элемента И 4 и вторым емого фазоманипулированного сигнала,

f5

,

i

fO

входом третьего элемента И 17, выход первого элемента И 3 соединен с первым входом счетчика 7 импульсов с регистром памяти, второй выход которого соединен с вторыми входами первого 10 и второго 11 сумматоров, а первый выход - с вторым входом блока 9 сравнения, второй выход первого счетчика 8 соединен с третьими входами первого 10 и второго 11 сумматоров, второй вход второго счетчика 14 импульсов соединен с управляющим входом второго однополярного вентиля 19 и управляющим входом третьего счетчика 20 импульсов, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И 17, а вых.од - с первым входом масштабирующего блока 21 деления и пятым входом блока 15 регистрации, выход второго счетчика 14 импульсов соединен с третьим входом блока 15 регистрации и вторым входом масштабирующего блока 21 деления, выход которого соединен с четвертым входом блока 15 регистрации, инверсный выход формирователя 1 импульсов соединен с первым входом второго элемента И 4, вход формирователя 1 соединен с входом детектора,, 16 огибающей, выход которого соединен с первым входом третьего J элемента И 17 и входом второй дифференцирующей цепи 18, выход которой соединен с входом второго однополярного вентиля 19.

Цифровой измеритель работает следующим образом.

Принцип работы цифрового измеру- теля основан на последовательном заполнении смежных долупериодов фазо- манипулированного колебания счетными импульсами и сравнении их между собой. При этом в случае равенства кодов смежных полупериодов, что свидетельствует об отсутствии манипуля- ции фазы, они суммируются и по результату суммирования определяется период высокочастотного колебания в цифровом коде. Если момент манипуляции фазы совпадает с текущим периодом.

20

25

30

35

40

то коды смежных полупериодов не рав- вы друг другу. Из полученной суммы кодов в этом случае вычитается код периода и по отношению их разности к коду периода определяется величина 55 скачков фазы. Кол1 чество скачков фа- зы определяется по числу неравенства кодов смежных полупериодов принима- емого фазоманипулированного сигнала,

31303949

длительность элементарных посылок которого определяется по отношению дли- тельностр сигнала Т к количеству N

3 п в сч пе

элементарных посыпок {

Принимаемый ФМн-сигнал (фиг.2а)

) N

U(t) + fjt),

Uc и -0 - амплитуда и несущая частота сигнала, манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой мани %(t)

Для возвращения счетчиков 7 и 8 в исходное состояние (после сравнения смежных полупериодов) формируются импульсы сброса (фиг.2д), которые поступают на управляющие входы счетчиков 7 и 8. Для их формирования используются прямоугольные импульсы с прямого выхода формирователя 1 (фиг. 26),

пуляции, причем 4(t) 15 которые дифференцируются цепью 5. Полученные короткие разнополярные импульсы (фиг.2г) поступают на однопо- лярный вентиль 6, на выходе которого образуются только положительные им const при с (k+.1 ) С g и может изменяться скачком дц при t k7

у. Т.е. на границах между элементарньши20 пульсы (фиг.2д), которые и использу э

25

посылками (,1;..,N) и N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т (Т N-T),

поступает на входы детектора 16 огибающей и формирователя 1 импульсов, который преобразует его в последовательность прямоугольных импульсов. 30 Указанные импульсы с прямого (фиг.26) и инверсного (фиг.2в) выходов формирователя 1 подаются на элементы И 4 и 3 соответственно, на вторые входы которых поступают счетные импульсы 35 от генератора 2. Этими импульсами с частотой f g квантуются прямоугольные импульсы положительной полярности (фиг.26,в). Счетчик 7 с регистром памяти и счетчик 8 подсчитывают ре- 40 зультаты квантования соответственно прямого (фиг.2е) и инверсного (фиг.2ж) положительных напряжений с выходов формирователя 1.

Если момент манипуляции фазы не 45 совпадает с текущим периодом, то числа, записанные в счетчике 7 с регистром памяти и в счетчике 8, оказываются равными друг другу. Если манипуются для сброса счетчиков 7 и 8.

Если числа, записанные в счетчики 7 и 8, не равны друг другу, то блок 9 сравнения кодов выдает импульс с второго своего выхода (фиг.2м). Этот импульс является командой на перенос чисел в сумматор 11 (фиг.2к). Если числа, записанные в счетчики 7 и 8, равны друг другу, то они суммируются в сумматоре 10 (фиг.2з,и), на выходе .которого формируется код п периода Т, который поступает на первые входы вычитателя 12, блока 13 деления и блока 15 регистрации. На выходе сумматора 11 формируется результирующий код Пр периода Тр (фиг.2к), который поступает на второй вход вы- читателя 12, где формируется разность кодов йп Пр п (фиг.2л), пропорциональная разности дТ Тр - Tj. . Эта разность подается на второй вход блока 13 деления, на выходе которого формируется отношение ьп/п, пропорциональное величине скачков фазы д V. Это отношение поступает на второй вход блока 15 регистрации.

Импульсы с второго выхода блока 9 сравнения (фиг.2м), кроме того, поступают на счетчик 14. Они формиляция фазы происходит в текущем пери-50 руются при манипуляции фазы, их кооде, то эти числа не равны между собой. Равенство и неравенство чисел определяется блоком 9 сравнения кодов, жоторьш вьщает команду на перенос чисел, записанных в счетчиках 7 И-8, в первом случае в сумматор 10, а во втором - в сумматор 11. Регистр памяти в счетчике 7 необходим в свя

3ti с тем, что переносы в сумматоры 10 и 11 должны производиться только после определения результатов квантования обеих полуволн, т.е. когда счетчик 7 уже начнет счет в следующем периоде.

Для возвращения счетчиков 7 и 8 в исходное состояние (после сравнения смежных полупериодов) формируются импульсы сброса (фиг.2д), которые поступают на управляющие входы счетчиков 7 и 8. Для их формирования используются прямоугольные импульсы с прямого выхода формирователя 1 (фиг. 26),

которые дифференцируются цепью 5. Полученные короткие разнополярные импульсы (фиг.2г) поступают на однопо- лярный вентиль 6, на выходе которого образуются только положительные им5

0 5 0

5

ются для сброса счетчиков 7 и 8.

Если числа, записанные в счетчики 7 и 8, не равны друг другу, то блок 9 сравнения кодов выдает импульс с второго своего выхода (фиг.2м). Этот импульс является командой на перенос чисел в сумматор 11 (фиг.2к). Если числа, записанные в счетчики 7 и 8, равны друг другу, то они суммируются в сумматоре 10 (фиг.2з,и), на выходе .которого формируется код п периода Т, который поступает на первые входы вычитателя 12, блока 13 деления и блока 15 регистрации. На выходе сумматора 11 формируется результирующий код Пр периода Тр (фиг.2к), который поступает на второй вход вы- читателя 12, где формируется разность кодов йп Пр п (фиг.2л), пропорциональная разности дТ Тр - Tj. . Эта разность подается на второй вход блока 13 деления, на выходе которого формируется отношение ьп/п, пропорциональное величине скачков фазы д V. Это отношение поступает на второй вход блока 15 регистрации.

Импульсы с второго выхода блока 9 сравнения (фиг.2м), кроме того, поступают на счетчик 14. Они форми

личество равно числу m скачков фазы за время длительности Т принимаемого ФМн сигнала. Между числом m скачков фазы и количеством N элементарных посылок ФМн-сигнала существует следующая зависимость

m

I (1).

Число m скачков фазы подсчитывается счетчиком 14 и поступает на первый вход масштабирующего блока 21 деления и на третий вход блока 15 регистрации.

Одновременно принимаемый ФМн-сиг- нал Uc(t) .(фиг,2а) поступает на вход детектора 16 огибающей, который выделяет его огибающую (фиг,2н). Она поступает на первый вход элемента И 17, на второй вход которого поступают счетные импульсы с выхода генератора 2. Количество импульсов п, пропо{)циона41ьное длительности Т принимаемого ФМн-сигнала, подсчитывается счетчиком 20 и поступает на первый вход масштабирующего блока 21 деления и на пятый вход блока 15 регистрации,

Для возвращения счетчика 20 в исходное состояние формируется импульс сброса (фиг,2р). Для его формирования прямоугольньш импульс {фиг.2н) с выхода детектора 16 огибающей поступает на вход дифференцирующей цепи 18, на выходе которой образуется два разнополярных коротких импульса (фиг.2о). Из них только положительны импульс пропускается однополярным вентилем 19 (фиг.2р), который и используется для сброса счетчика 20.

На выходе масштабирующего блока 2 деления формируется отношение

п

--7 пропорциональное длительности zm-1

элементарных посылок принимаемого ФМн-сигнала, которое поступает на пятый вход блока 15 регистрации,

Таким образом, предлагаемый цифровой измеритель (по сравнению с известным) обеспечивает измерение не

только несущей частоты о)(периода Т) величины дЧ и количества m скачков фазы, но и позволяет определять и регистрировать длительность Т принима- емого фазоманипулированного сигнала и длительность t-;, его элементарных посьшок, чем расширяются функциональные возможности измерителя.

ормула изобретения

Цифровой измеритель периода фазоманипулированного колебания по авт, ев, № 996950, отличающий- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены детектор огибающей, третий элемент И, вторая дифференцирующая цепь, второй однополярный вентиль, третий счетчик импульсов и масшта- бируйщий блок деления, причем к входу измерителя последовательно подключены детектор огибающей, вторая дифференцирующая цепь и второй одно- полярный вентиль, выход которого соединен с управляющим входом второго счетчика импульсов, к выходу детектора огибающей последовательно подключены третий элемент И, второй вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, третий счетчик импульсов, управляющий вход которого соединен с выходом второго од- нополярного вентиля, и масштабирующий блок деления, второй в-ход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, а выход подключен к четвертому входу блока регистрации, пятый вход которого соединен с выходом третьего счетчика импульсов.

C(t)

a

Изобретение предназначено для оценки сигналов с фазовой манипуляцией и является дополнительным к авт. св. № 996950. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Цифровой измеритель содержит формирователь 1 импульсов, генератор 2 счетных импульсов, элементы И 3 и 4, дифференцирующую цепь 5, однополярный вентиль 6, счетчик 7 импульсов с регистром памяти, счетчики 8 и 14 импульсов, блок 9 сравнения кодов, сумматоры .10 и 11, вычита- тель 12, блок 13 деления и блок 15 регистрации. Введение детектора 16 огибающей, элемента И 17, дифференцирующей цепи 18, однополярного вентиля 19, счетчика 20 импульсов, масштабирующего блока 21 деления с образованием новьпс функциональных связей позволяет измерять длительность принимаемого сигнала с фазовой манипуляцией и длительность его элементарных посылок. Кроме того, устройство позволяет измерять несущую частоту, величину скачков фазы и число скачкрв фазы. 2 ил. с € ел оо о О5 со со

Редактор А.Ревин

Составитель В.Величкин

Техред И.Попович Корректор Л.Патай

Заказ 1304/45 Тираж.731Подписное

Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий fl3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Фцг.г