Периодомер Советский патент 1987 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к цифровой радиоизмерительной технике.

Целью изобретения является повьше- ние точности измерения периода сиг-- нала с неизвестной начальной фазой при малых отношениях сигнал-шум и фиксированной по длительности выборке сигнала.

На фиг.1 представлена функциональ- IQ нальный вход второго элемента 7 заная схема периодомера; на фиг.2 временные диаграммы его работы.

Периодомер содержит первый формирователь 1 нуль-пересечений, первый элемент 2 запрета, элемент ИЛИ 3, регулируемый элемент 4 задержки, счетчик 5 интервала времени, второй формирователь 6 нуль-пересечений, второй элемент 7 запрета, регистр 8 инпрета соединен с выходом второго . Формирователя 6 нуль-пересечений, вход которого соединен с входом первого формирователя нуль-пересечений. 15 Исследуемый сигнал подается на вход 16 формирователя 1 нуль-пересечений, строб разрешения измерения подается на вход 17 установки в ноль триггера 9, оценка периода исследуемого тервала времени, триггер 9, счетчик 20 сигнала формируется на вькоде устрой- 10 импульсов, генератор 11 эталонных ства 18,

Периодомер работает следующим образом.

При поступлении на вход 16 исслемёток времени, элемент 12 совпадени;, счетчик 13 числа нуль-пересечений, регистр 14 суммарного времени, де- «литель 15, вход 16, вход 17 разреше- 25 дуемого сигнала (фиг,2, эпюра 1) на

ния измерения и выход 18.

Выход первого формирователя 1 нуль-пересечений соединен с сигнальным входом первого элемента 2 запрета, выход которого соединен с тактирующим входом триггера 9, первым входом элемента 12 совпадения и одним из входов элемента ИЛИ 3, выход которого соединен с входом запуска регулируемого элемента 4 задержки, выход которого соединен с входом управления первого элемента 2 запрета и входом управления второго элемента 7 запрета, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 3, выход генератора 11 эталонных меток времени соединен со счетными входами счетчика 10 импульсов и счетчика 5 интервала времени, вход параллель™ ный записи информации которого соединен с выходом делителя 15, первый вход, которого соединен с информационным выходом счетчика 13 числа нуль- пересечений, а второй вход - с выходом регистра 14 суммарного времени, вход управления записью которого соединен с выходом элемента 12 совпадения, второй вход которого соеди- нен с выходом триггера 9 и входом разрешения счета счетчика 10 импуль сов, выход которого соединен с информационным входом регистра 14 суммарного времени, выход счетчика интервала времени соединен с информационным входом регистра 8 интервала времени, выход которого соединен с управляюш;им входом регулируемого элемента 4.задержки, вход которого соединен с объединенными входами установки в ноль счетчика 5 интервала времени и входом управления записью регистра 8 интервала времени, сигпрета соединен с выходом второго Формирователя 6 нуль-пересечений, вход которого соединен с входом первого формирователя нуль-пересечений. Исследуемый сигнал подается на вход 16 формирователя 1 нуль-пересечений, строб разрешения измерения подается на вход 17 установки в ноль тригге5

выходе формироват€ ля 1 нуль-пересечений формируются короткие импульсы в момент перехода сигнала через ноль с положительной производной (фиг.2,| 0 эпюра 2 - ложные нули обозначены крестиком), на выходе формирователя 6 нуль-пересечений формируются короткие импульсы в момент перехода сигнала через ноль с отрицательной производной (фиг.2, эпюра 3). Импульсы с выходов формирователей 1 и 6 через элементы 2 и 7 запрета соответственно и через элемент ИЛИ 3 запускают регулируемый элемент 4 задержки. Регулируемый элемент 4 задержки запускается первым (любым) им- пульсом, прошедшим на вход запуска. Длительность импульса То, формируемого на входе регулируемого элемента 4 задержки (фиг.2 эпюра 4), соответствует на первом шаге измерения априорным сведениям об исследуемом сигнале с учетом (|шуктуаций нуль-перехода. На время действия этого импульса элементы 2 и 7 запрета запира0

5

0

ются, что позволяет не пропустить на вход измерителя аномальных нулей. Таким образом,) на вход измерителя поступает очищенный поток нуль-пересечений (фиг.2, эпюра 5). Импульс запуска, поступающий на регулируемый элемент 4 задержки (фиг.2, эпюра 6), поступает также на счетчик 5 интервала времени и регистр В ийтервала времени. По переднему фронту этого импульса производится перепись информации из счетчика 5 интервала времени в регистр 8 интервала времени, а по заднему фронту - обнуление счетчика 5 интервала времени. Выход генератора 11 эталонных меток соединен со счетным входом счетчцка 5 интервала времени, в котором за отрезок времени от импульса до импульса (фиг.2, эпюра 6) накапливается информация, пропорциональная этому временному отрезку. После переписи этой информации в регистр 8 интервала времени, она служит управляющим кодом для регулируемого элемента 4 задержки, формирукнцего импульсы Тд определенной длительности. На первом шаге измерения регулируемый элемент 4 задержки формирует импульс Тд, длительность которого соответствует априорным сведениям об исследуемом сигнале (с учетом флуктуации момента нуль-переходов). На каждом последующем шаге измерения длительность импульсв Тд соответствует .коду, сформированному на предыдущем шаге измерения в счетчике 5 интервала времени Тем самым осуществляется оперативная регулировка помехозащищенности измерителя в зависимости от частоты сигнала и отношения сигнал-шум. На вход собственно измерителя поступает очищенный поток нуль-пересечений (фиг. 2, эпюра 5). Измеритель производит подсчет целого числа периодов N, укладывающихся в фиксиро-| ванный измерительный интервал, и общего времени Тр от начала первого периода и до конца последнего. В делителе 15 после окончания интервала наблюдения производится вычисление среднего значения периода за время Тр

(фиг.2, эпюра 5) на счетчик 13 чи нуль-переходов, фиксируя тем самы количество целых периодов от нача интервала наблюдения (фиг.2, эпюр 5 9).

Триггер 9, установившись в 1 дает разрешение не только на элем 12 совпадения, но и на разрешение Q счета счетчику 10, который только сле этого начинает заполняться им пульсами от генератора 11. Устано ленное, таким образом, начало раб ты счетчика 13 числа нуль-переход 15 и счетчика 10 с помощью триггера устраняет влияние начальной фазы с нала на точность измерений.

Импульсы, поступающие на вход счетчика 13 числа нуль-переходов 20 (фиг.2, эпюра 9), поступают также на вход управления записью регист 14 суммарного времени, в котором фиксируется текущее значение сумма ной длительности всех зафиксирован 25 ных периодов. После окончания врем ни наблюдения в регистре 14 суммар ного времени остается суммарная д тельность целого числа периодов Т„ зафиксированных на интервале наблю 30 дения, а в счетчике 13 числа нуль- пересечений их количество N. После этого на выходе 18 делителя 15 уст навливается значение оценки пе

Т ода исследуемого сигнала Т.. гД В

35

Т

ср FT

40

наблюдения Т что является

оценкой исследуемого сигнала.

Фиксированная длительность интервала наблюдения задается стробом разрешения измерения (фиг.2, эпюра 7), который подается на вход установки в ноль триггера 9. При отсутствии строба разрешения триггер 9 удерживается в нуле, а при его наличии первый же импульс нуль-перехода

45

тех случаях когда период сигнала изменяется значительно от одного ц ла измерения к другому, бывает полезным использовать информацию о п риоде, полученную в предыдущих цик лах измерения. Для этого в измерит предусмотрена связь с выхода делителя 15 на вход записи информации счетчика 5 интервала времени, эту связь можно использовать как после каждого цикла измерения, так и по другому алгоритму, в зависимости от необходимой точности.

50

Таким образом, устройство позволяет реагировать на отрицательные нули (нуль-переходы с отрицательной производной) и исключить влияние ложных нулей в окрестности отрицательных нуль-пересечений, чем и

(фиг.2, эпюра 5) устанавливает в 1 достигается положительный эффект триггер 9 (фиг.2, эпюра 8). После этого элемент 12 совпадения пропускает все импульсы нуль-лереходов

повьш1ение точности измерения период сигнала с неизвестной начальной фазой при малых отношениях сигнал-шум

(фиг.2, эпюра 5) на счетчик 13 числа нуль-переходов, фиксируя тем самым количество целых периодов от начала интервала наблюдения (фиг.2, эпюра 5 9).

Триггер 9, установившись в 1, дает разрешение не только на элемент 12 совпадения, но и на разрешение Q счета счетчику 10, который только после этого начинает заполняться импульсами от генератора 11. Установленное, таким образом, начало работы счетчика 13 числа нуль-переходов 5 и счетчика 10 с помощью триггера 9 устраняет влияние начальной фазы сигнала на точность измерений.

Импульсы, поступающие на вход счетчика 13 числа нуль-переходов 0 (фиг.2, эпюра 9), поступают также на вход управления записью регистра 14 суммарного времени, в котором фиксируется текущее значение суммарной длительности всех зафиксирован- 5 ных периодов. После окончания времени наблюдения в регистре 14 суммарного времени остается суммарная длительность целого числа периодов Т„, зафиксированных на интервале наблю- 0 дения, а в счетчике 13 числа нуль- пересечений их количество N. После этого на выходе 18 делителя 15 устанавливается значение оценки пери

Т ода исследуемого сигнала Т.. гД В

5

Т

ср FT

0

5

тех случаях когда период сигнала изменяется значительно от одного цикла измерения к другому, бывает полезным использовать информацию о периоде, полученную в предыдущих циклах измерения. Для этого в измерите1;е предусмотрена связь с выхода делителя 15 на вход записи информации счетчика 5 интервала времени, эту связь можно использовать как после каждого цикла измерения, так и по другому алгоритму, в зависимости от необходимой точности.

50

Таким образом, устройство позволяет реагировать на отрицательные нули (нуль-переходы с отрицательной производной) и исключить влияние ложных нулей в окрестности отрицательных нуль-пересечений, чем и

достигается положительный эффект достигается положительный эффект повьш1ение точности измерения периода сигнала с неизвестной начальной фазой при малых отношениях сигнал-шум

и фиксированный по длительности выборке сигнала.

Кроме того, предлагаемое устройство использует только цифровые узлы, что позволяет изготовить его в интегральном исполнении.

Формула изобретение

Перирдомер, содержащий первьш формирователь нуль-пересечений, выход которого соединен с сигнальным входом первого элемента запрета выход которого соединен с тактирующим входом триггера и первым входом элемента совпадения, выход которого соединен со счетным входом счетчика числа нуль-пересечений, регулируемый элемент задержки, выход которого соединен с управляющим входом первого элемента запрета, генератор эталонных меток времени, выход которого соединен со счетным входом импульсов, делитель, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения периода сигнала и неизвестной начальной фазой при малых отношениях сигнал-шум и фиксированной по длительности выборке сигнала, в него введены второй формирователь нуль- пересечений, второй элемент запрета, элемент ИЛИ, счетчик интервала времени, регистр интервала времени и регистр суммарного времени, причем вход записи информации счетчика интервала времени соединен с выходом делителя, первый вход которого соединен с информационным выходом счет

5

0

5

0

35

чика числа нуль-пересечений, а второй вход - с информационным выходом регистра суммарного времени, вход управления записью которого соединен с выходом элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом триггера и входом разрешения счета счетчика импульсов, выход которого соединен с информационным входом регистра суммарного времени, выход генератора эталонных меток времени соединен со счетным входом счетчика интервала времени, выход которого соединен с информационным входом регистра интервала времени, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого элемента задержки, вход запуска которого соединен с объединенными входами установки в О счетчика интервала времени и управления записью в регистр интервала времени, и с выходом элемента ИЛИ, два входа которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов запрета, сигнальный вход второго элемента запрета соединены с выходом второго формирователя нуль-пересечений, вход которого соединен с входом первого формирователя нуль-пересечений, вход управления второго элемента запрета соединено выходом регулируемого элемента задержки, вход ом период оме- ра являются объединенные входы формирователей нуль-пересечений, входом строба разрешения работы является вход установки в О триггера, выходом периодомера является выход делителя .

2

5 k S 6 7

Редактор А.Ворович

Составитель Е.Минкин Техред Л.Олийнык

Заказ 5689/40Тираж 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

U3.2

Корректор С.Черни

Изобретение относится к цифровой радиоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения периода с неизвестной начальной фазой при малых отношениях сигнал-шум и фиксированной по длительности выборке сигнала. Периодометр содержит формирователь 1 нуль-пересечений, элемент 2 запрета, регулируемый элемент 4 задержки, триггер 9, счетчик 10 импульсов, генератор 11 эталонных меток времени, элемент 12 совпадения, счетчик 13 числа нуль-пересечений и делитель 15. В устройство введены формирователь 6 нуль-пересечений,, элемент 7 запрета и регистры 8 и 15 интервала времени и суммарного времени. Благодаря этому устройство позволяет реагировать на отрицательные нули и исключить влияние ложных нулей в окрестности, отрицательных нуль-пересечений. Кроме того, в устройстве используются только цифровые узлы, что позволяет изготовить его в интегральном исполнении. 2 ил. (Л оо О ю со