Способ определения частоты Советский патент 1987 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к технике дискретного спектрального анализа.

Целью изобретения является расширение диапазона однозначного опреде- g лен1-м частоты.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие физический смысл способа,10

Устройство (фиг.1) содержит аналого-цифровые преобразователи (А1Щ) 1 и 2, блоки 3 и 4. дискретного преобразования Фурье (ДФП) блоки 5 и 6 поиска номера максимальной спектраль- 15 ной составляющей, блок 7 определения частоты.

Входом устройства являются объедиенные входы АЦП 1 и 2, выходы которых соединены соответственно с входа- 20 и ДФП 3 и 4, выходы последних соединены соответственно с входами блоков 5 и 6 поиска номера максимальной спектральной составляющей. Выходы блоов 5 и 6 соединены с входами блока 25 7 определения частоты.

Сзгщность способа определения частоты состоит в том, что одновременно роводят дискретизацию входного сигнала с получением N и N-I точки, оп- 30 ределяют номера максимальных составяющих спектров полученных с по- ощью дискретного преобразования Фурье и по этим номерам определяют значение частоты входного сигнала в 35 соответствии с формулой

KjN - , если К К,,

.,(Н-1)+Ы(Ы-1),если K,, гдe, - дискретность спектра,

Т - интервал., рассмотрения входного сигнала; К и Kj - номера максимальных

спектральных составляющих N и N-1 точечных дискретных спектров соответственно ;

N - количество точек дискретного преобразования Фурье.

Устройство работает следующим обазом.

Входной сигнал дискретизируется в ЦП I и 2, причем на одной реализации получают N и N-1 дискретное значение соответственно. Эти значения оступают на входы блоков ДПФ 3 и 4 соответственно и после вычисления ПФ получают дискретные спектры. В

fo f

50

40

45

55

5

0 5

0 5

0

0

5

5

блоках 5 и 6 определяют номера мак- симальньк спектральных составляющих К, и V. соответственно, которые поступают на блок определения частоты сигнала 7.

Запишем выражение для определения частоты по каждому спектру в отдельности

fo(K,+l,N)-jf и fo(K,-H(N-I)4f.

Перейдем к относительной частоте

F , тогда

F К, + 1,N(1),

F К + IjCN-l), (2) где 1 и 1.2 - номера периодов дискретных спектров для N и N-I точечных ДПФ соответственно.

Так как N 7 N-1, то 1 1, тогда l., где ,1..., подставив значения 1, в (2), получим (l2+X)X X (N-1), Выразим 1 как

F - Кг - X(N-li - ZJ

подставим это выражение в (I)

р. к, . fc --xfsia „.

умножим обе части равенства на N-1, получим

(N-i)(N-)+F N-K N-XCN-DN,

раскроем скобки и выразим F, получим F KjN-K.CN-D+X N(N-1). Обозначим ,jN-K,(N-l) и Ny I .

N(N-1), получим ,j+N, X, где ,I,..., или

„ ( К, + Ny-X).;5f По аналогии с прототипом диапазон однозначного определения частоты устройства определяется по формуле

D,,Ny N (N-l). Частота входного сигнала определяется по формуле

rKiN-K,(N-l), если К. 7/ К,,

fo f

lKJN-KДN-I)+N(N-l),ecли ,. Пусть входной сигнал - гармоническое колебание с частотой fg(на фиг;2а - спектр такого сигнала).После дискретизации входного сигнала и получения N и N-1 точечных дискретных спектров (фиг.2,б и в соответственно) невозможно однозначно определить частоту входного сигнала по каждому из полученлых спектров в отдельности, а, сопоставив их, находим, что истинная частота находится в точке, где максимумы периодических спектров совпадают.

Проведем сравнительный анализ по критерию, отражающему относительное расширение диапазона однозначного определения частоты DV

п - 5-. .

где п - относительное расширение

этого диапазона;

Dp и DJ- диапазоны однозначного определения частоты для прототипа и устройства соответственно. Л .(N-l)/if;

п

2 N-1 (раз).

Применение данного способа определения частоты в радиолокации поз- воляет расширить диапазон однозначного определения частоты, причем можно добиться необходимых соотношений между диапазоном и требуемой дискретностью определения частоты.

Ф о рмула изобретения

Способ определения частоты, заключающийся в получении N дискретных значений входного сигнала, определении номера максимальной спектральной

составляющей, полученного с помощью дискретного преобразования Фурье, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона однозначного определения частоты, одновременно проводят дискретизацию входного сигнала с получением N-I точек, определение номера максимальной спектральной составляющей из вновь полученного спектра с помощью дискретного преобразования Фурье и по полученным номерам максимальных спектральных составляющих определяют значение частоты входного сигнала в соответствии с формулой

KjN-K N-l), если К К, ;

( KjN -K,(N-l)+N(N-l),ecлиK2 :K,

где - дискретность спектра;

Т - интервал рассмотрения входного сигнала; К,, К. - номера максимальных

спектральных составляющих N и (N-1) точечных дискретных спектров соответственно;

N - количество точек дискреного преобразования Фу15ье.

AS«

0 ;.. § r)

/V.

2A

-J11111l|i I I I I lT.1 l

0 /... -/////-/) / /v-/;/ - / //v-/}///i/- /

cpus.Z

Составитель Е.Минкин.

Редактор Л.Веселовская Техред Л.ОлийныкКорректор М.Шароши

Я.М,МН,М,,.Ь М М«вв« - Н- М - « «-«- « - « «-. .- --- « OiM -

Заказ 5562/44Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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

lif

/A/

Изобретение относится к технике дискретного спектрального анализа. Устройство, реализующее способ, содержит аналого-цифровые преобразователи 1 и 2, блоки 3 и 4 дискретного преобразования Фурье, блоки 5 и 6 поиска номера максимальной спектраль- ной составляющей и блок 6 определения частоты. В процессе реализации способа одновременно проводят дискретизацию входного сигнала с получением N и N-1 точки. Затем определяют номера максимальных составляющих спектра и по этим номерам определяют значение частоты входного сигнала в : соответствии с формулой, приведенной в тексте описания. Использование способа позволяет расширить диапазон однозначного определения частоты и добиться необходимых соотношений между диапазоном и требуемой дискретностью определения частоты. 2 ил. с S5 (Л со 01 ю со со