Устройство определения частоты сигналов Советский патент 1989 года по МПК G01R23/00 

Ц)иг1

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в системах контроля частот сигналов с частотной манипуляцией.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения устройства определения частоты сигналов.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства определения частоты сигналов; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

i

Устройство определения частоты

сигналов содержит электронный ключ 1, первый вход которого является входом устройства, а выход соединен последовательно включенные смеситель 2, полосовой фильтр 3, дисперсионную линию 4 задержки, детектор 5, дифференцирующий блок 6, усилитель-ограничитель 7, электронный ключ 8, триггер 9 с первым входом электронного ключа 10, второй вход которого соединен с выходом генератора 11 коротких импульсов, выход синхронизатора 12 через генератор 13 тактовых импульсов соединен с вторым входом электронного ключа 1, выход триггера 14 соединен через последовательно подключенные первый вход элек- тронного ключа 15, счетчик 16 импульсов с первым входом вычитающего блока 17, второй вход которого соединен с выходом счетчика 18 импульсов, вход которого подсоединен к выходу элект- ронного ключа 10, выход генератора 19 коротких импульсов соединен с вторым входом электронного ключа 15, вход индикатора 20 подключен к выходу вычитающего блока 17, выход синхрони- затора 12 соединен с входом триггера 21 ,. первый выход которого подключен к первому входу электронного ключа 22, второй вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя 7, второй выход триггера 21 соединен с вторым входом электронного ключа 8, вход генератора 23 сигналов с линейно-частотной модуляцией соединен с выходом генератора 13 тактовых им- пульсов, выход генератора 23 сигналов с линейно-частотной модуляцией подключен к второму входу смесителя 2, выход электронного ключа 22 соединен с первым входом триггера 14, второй вход которого подключен к выходу генератора 13 тактовых импульсов, выход которого подключен к второму входу триггера 9.

Устройство определения частоты сигналов работает следующим образом.

Входной процесс представляет собой сигнал с двухкратной частотной манипуляцией

(,72

о, ,

где AQ, амплитуда и начальная

фаза;

СЭ0; - принимает два значения из множества частот о, ,U С0ог)

(, - длительность элементарной посылки.

С целью исключения одновременного присутствия на входе дисперсионной линии 4 задержки посылок с частотами СО, П условиях неизвестного начала прихода посылки и используют генератор 13 тактовых импульсов (фиг.2а), запускаемый синхронизатором 12 (фиг.2б), электронный ключ 1, тогда на входе дисперсионной линии 4 задержки имеют

А. ,,2

We

J), ф,,,

где с-й - длительность импульсов генератора 13 тактовых импульсов , которая выбирается из условия

Гв « ° ,

например, для типового значения 6 20 мс, ГВ c мс, тогда вероятность попадания на границы посылок

равна Јв/ ,05. i

В смесителе 2 сигнал смешивается

с линейно-частотно-модулированным сигналом (ЛЧМ), генератор 23 которого запускается одновременно с приходом импульса генератора 13 тактовых импульсов и поступает на электронный ключ 1, причем частота генератора 23 сигналов с ЛЧМ имеет закон изменения обратный закону изменения дисперсии фазовой скррости дисперсионной линии 4 задержки. Отклик дисперсионной линии 4 задержки в таком случае представляет собой сигнал с огибающей вид sinx/x, задержанный относительно заднего фронта импульса генератора тактовых импульсов на величину, пропорциональную С001 или (Оог (фиг.2в).

Эта величина равна

Ч, о, Чг Uot/2/U,

где (U ЛОО/А с - дисперсия фазовой скорости дисперсионной линии 4 за держки с полосой пропускания Д О и перепадом группового времени запаздывания й/с. В типичной ситуации CJW - С00, 100 Гц, тогда для ДО) 2ТЮ4 Гц; дсГ 1 СГ г с; jU

2 iMO6 - и it цг - t31 50MKC.

Для уменьшения влияния боковых лепестков отклика дисперсионной линии 4 задержки на точность определения ut отклик детектируется в детекторе 5 с ограничением снизу (фиг.2г). Дифференцируя в дифференцирующем блоке 6 (фиг.2д), усиливая и ограничи- вая снизу в усилителе-ограничителе 7, получают импульсы с формой, близкой к прямоугольной СФиг.2е), которые поступают на электронные ключи 22 и 8, причем электронный ключ 22 (фиг.2ж) отпирается положительными импульсами триггера 21, а электронный ключ 8 - отрицательными импульсами с второго выхода триггера 2 1, в свою очередь, триггер 21 управляется положи- тельным перепадом напряжения генератора 13 тактовых импульсов.

Таким образом, видеоимпульсы с выхода усилителя-ограничителя 7, если их пронумеровать 1,2,3,...,N, посту- пают на входы триггеров 9 и 14 в следующей последовательности: на триггер 14 - 1,3,..., 2 (п-1), на триггер 9 - 2,4,...,2n, n 0,l,l,...,N. Триггеры 14 и 9 управляются положительными перепадами напряжений с выходов генератора тактовых импульсов и усилителя-ограничителя. Сформированные триггерами 14 и 9 импульсы имеют запаздывания t 51 и , пропорциональные частотам С001 и сЭоа (фиг. 2з) .

I

После этого при помощи электронных ключей 15 и 10, генераторов 19 и 11 коротких импульсов осуществляется преобразование ЛС в М, где М - число импульсов генераторов 9 и 11 коротких импульсов (фиг.2и), поместившихся во временных воротах с выхода триггеров 14 и 9, подсчитывается М в счетчиках 16 и 18 и поступают на вычитающий блок 17, где формируется сигнал вида: ноль, если Q Ol Q 0„ и С001 СО 0, , и ut, если С00; Ф Qpj jV; j. Результаты

5

,- g

5 0 5

0

5

вычитания фиксируются на индикаторе 20.

Устройство определения частоты сигналов имеет более высокую разрешающую способность вследствие обеспечения возможности раздельного измерения t 3| и ti2. Для простоты положим, что СО о, 0, а СОо С00 , тогда в случае AWZ-A(J, 4 2ЧГ/3 , где &COt, А63, - ширина спектра сигналов с С0ог и UQ, соответственно, сигналы практически не разрешимы, т.е. величина минимума спектра сигналов (при единичных амплитудах сигналов) превышает уровень 0,707. Таким образом, разрешающая способность выше в 21Т/3 2 раза.

Следовательно, расширение диапазона измерения заключается в возможности определения частотно-манипули- рованных сигналов в случае такого -4 разноса между ними, когда величина минимума их спектра составляет боль , ше, чем 0,707 от меньшего из уровней сигналов.

Формула изобретения

Устройство определения частоты сигналов, содержащее последовательно соединенные первый электронный ключ, смеситель, полосовый фильтр, дисперсионную линию задержки и детектор, второй электронный ключ, индикатор, синхронизатор, отличающее- с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введены последовательно соединенные дифференцирующий блок, усилитель-ограничи- - тель, третий электронный ключ, первый триггер, четвертый электронный ключ, первый счетчик импульсов и вычитающий блок, генератор сигналов с линейной частотной модуляцией, генератор тактовых импульсов, первый и второй генераторы коротких импульсов, второй триггер, последовательно соединенные третий триггер, пятый электронный ключ и второй счетчик импульсов, первый вход первого электронного ключа является входом устройства, а второй вход первого электронного ключа соединен с выходом генератора тактовых импульсов, с первым входом третьего триггера, вторым входом первого триггера и входом генератора сигналов с линейной частотной модуляцией, выход которого подключен к второму входу смесителя, выход синхронизатора соеп

Фиг.г

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для использования в системах контроля частот сигналов с частотной манипуляцией. Цель изобретения - расширение диапазона измерений. В смесителе 2 сигнал смешивается с линейно-частотно-модулированным сигналом, генератор 23 которого запускается одновременно с приходом импульса генератора 13 тактовых импульсов, и поступает на электронный ключ 1. Для уменьшения влияния боковых лепестков сигнал с полосового фильтра 3 проходит через дисперсионную линию 4 задержки и детектируется в детекторе 5. После дифференцирования в дифференцирующем блоке 6 и ограничения в усилителе - ограничителе 7 импульсы поступают на электронные ключи 8 и 22, отпираемые импульсами триггера 21. Видеоимпульсы поступают на входы триггеров 9 и 14, с помощью электронных ключей 10 и 15 и генераторов 11 и 19 коротких импульсов осуществляется преобразование временного интервала в число импульсов, регистрируемых в счетчиках 16 и 18 и поступающих на вычитающий блок 17. Результаты вычислений фиксируются на индикаторе 20. 2 ил.