Устройство для измерения девиации и скорости изменения частоты в течении импульса Советский патент 1990 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения девиации частоты линейно-частотно-модулированных сигналов, а также для измерения скорости изменения частоты в течение импульса.

Цель изобретения - повышение точности измерения девиации и скорости изменения частоты в -течение импульса путем заполнения периодов преобразованного сигнала счетными импульсами и устранения ошибок измерения в начале и конце импульса линейно- часто тно-модулиро ванно го сигнала.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для измерения девиации и скорости изменения частоты в течение импульса; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для измерения девиации и скорости изменения частоты в течение импульса содержит модулятор 1, управляемый генератор 2, линию 3 задержки, смеситель 4, регулируемый элемент 5 задержки, генератор 6 стро- бирующих импульсов, компаратор 7, блок 8 дифференцирования, преобразователь 9, первый триггер 10, первый элемент II 11, первый счетчик 1 2, второй элемент И 13, второй счетчик 14, запоминающий регистр 15, вторую линию 16 задержки, третий элемент И 17, четвертый элемент И 18, третий счетчик 19, эталонный генератор 20, втосл- ел

to

vj

рой триггер 21, пятый элемент И 22, третий триггер 23, шестой элемент И 24, четвертый счетчик 25.

В устройстве для измерения девиации и скорости изменения частоты в течение импульса (фиг.1) лоследова- тельно соединены модулятор 1, управляемый генератор 2, линии 3 задержки, смеситель 4, второй вход которого соединен с выходом управляемого генератора 2, компаратор 7, блок 8 дифференцирования, преобразователь 9, последовательно соединены регулируемый элемент 5 задержки, вход которого подключен к выходу модулятора 1 , генератор 6 стробирующих импульсов.Выход преобразователя 9 соединен с первым входом первого триггера 10, с входом второй линии 16 задержки, с первыми входами четвертого 18 и пятого 22 элементов И. Выход генератора 6 стробиругощих импульсов соединен с вторым входом первого триггера 10, с первыми входами второго 21 и третьего 23 триггеров, с первыми входами второго 13 и третьего 17 элементов И, а также с вторым входом четвертого элемента И 18. Выход первого триггера 10 подключен к последовательно соединенным первому логическому элементу И 11, первому счетчику 12 импульсов. Выход второго логического элемента И 13 подключен к последовательно соединенным второму счетчику 14 импульсов, второй вход которого соединен с выходом второй линии 16 задержки через третий элемент И 17, и запоминающему регистру 15. Выход четвертого элемента И 18 подключен к второму входу запоминающего регистра 15 и входу третьего счетчика 19 импульсов. Выход второго триггера 21 соединен с последовательно включенными пятым элементом И 22, третьим триггером 23, выход которого подключен также к второму входу второго триггера 21, шестым элементом И 24 и четвертым счетчиком 25 импульсов. Выход эталонного генератора 20 соединен с вторыми входами первого 11, второго 13 и шестого 24 логических элементов И.

Устройство работает следующим Образом.

Преобразованный сигнал разностной частоты fnp с выхода смесителя 4 (и4,фиг.2г) поступает на вход компаратора 7 (фиг. 3), в котором происходит формирование импульсного сиг.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нала U7 (фиг.2д) из гармонического колебания разностной частоты М4 (фиг.2г). Импульсный сигнал U с выхода компаратора 7 подается на блок 8 дифференцирования, с выхода которого напряжение U (фиг,2е) подводится к преобразователю 9. На выходе преобразователя 9 формируются импульсы Ug (фиг.2ж), соответствующие моментам перехода через нуль преобразованного сигнала и(фиг.2г). Одновременно напряжение с выхода модулятора 1 че- рез регулируемый элемент 5 задержки в котором происходит задержка модулирующего сигнала на время , , запускает генератор 6 стробирующих импульсов. На выходе генератора 6 стробирующих импульсов формируется импульс строба U4 (фиг.2з), длительность которого определяется периодом модуляции исходного линейно-частотно-модулированного сигнала (фиг,2а). Четвертый логический элемент И 18 при воздействии сигналов U и U3 выделяет напряжение и(фиг.2м), соответствующее числу целых полупериодов преобразованного сигнала U4 (фиг.2г) за время действия импульса строба U& (фиг.2з). Импульсы U. (фиг.2м) с выхода четвертого логического элемента И 18 поступают на вход третьего счетчика 19 импульсов, на выходе которого получают число N3, определяющее целую часть. Импульс строба U (фиг. 2з) подается на второй вход первого триггера 10, на первый вход которого воздействуют импульсы Ьj с выхода- преобразователя 9. В результате на Выходе первого триггера 10 формируется импульс ЪТо (фиг.2к), длительность которого определяется разностью между моментом времени появления первого перехода через нуль преобразованного сигнала и началом строба U (фиг.2з). С помощью первого элемента II И временной интервал С, сигнала U. (фиг.2к) заполняется импульсами эталонного генератора 20 (Uio, фиг. 2и), и на выходе первого элемента Il И формируется напряжение U (фиг.2л),-подаваемое на вход первого счетчика 12 импульсов. Число N на выходе первого счетч ика 12 импульсов характеризует дробную часть периода Ua на начальном участке модуляции линейно-частотно-модулйрован- ного сигнала. Для выделения интервала времени . 2д), определи-ющего дробную часть, вызванную набегом фазы преобразованного сигнала U,j, (фиг.2г) в конце периода модуляции, в устройство введены элемент И 13, счетчик 14, регистр 15, линия 16 задержки, элемент И 57. Второй элемент И 13 по приходе импульса строба 1ТЈ (фиг.2з) начинает пропускать на выход импульсы эталонного генератора 20 (1 го ,фиг.2и), поступающие на второй вход второго элемента И 13, и далее на вход второго счетчика 14 импульсов. На второй вход второго счетчика 14 импульсов поступают импульсы U 3 (фиг.2ж) с выхода преобразователя 9 через вторую линию 16 задержки и третий ,элемент И 17. Импульсы U (фиг.2ж), задержанные во второ й линии 16 задержки и выделенные с помощью импульса строба U/ (фиг.2з) в третьем элементе И 7, осуществляют сброс второго счетчика 14 импульсов в исхоное состояние в соответствии с кажды переходом через нуль преобразованного сигнала U (фиг.2г). Число М2 импульсов эталонного генератора 20, подсчитанных вторым счетчиком 14 импульсов в каждый полупериод преобразованного сигнала разностной частоты fп , записывается в запоминающи регистр 15 по приходе каждого импульса с выхода четвертого элемента И 18 на второй вход регистра 15. Необходимость второй линии 6 задержки вызвана тем, чтобы согласовать процессы записи информации с выхода второго счетчика 14 импульсов в запоминающий регистр 15 по сигналу U (фиг.2м и установить в исходное состояние счетчик 14. Время задержки линии 16 определяется минимальной длительностью процесса записи информации в регистр 15. По окончании импульса и (фиг.2з) в запоминающем

строба и

N

сорегистре 15 записано число ответствующее длительности последнего целевого полупериода преобразованного сигнала U (фиг.2д) за мя действия импульса строба, а на выходе счетчика 14 импульсов имеется число которое определяет длительность Кроме этого введен дополнительный измерительный канал, включающий триггеры 21, 23, элементы 22s 24 И, счетчик 25, для вычисления длительности первого с начала модуляции целевого полупериода преобра.ованного сигнала Г7 (фиг .2д )0 Импульс строба U (фнг.2з) устанавливает второй триггер 21 в состояние,

разрешающее пятому элементу 22 П пропускать на его выход импульсы U, (фпг,2ж) с выхода преобразоватепя 9. Напряжение и21(фиг.2п) поступает на вход третьего триггера 23, работающего в режиме деления частоты, и на его выходе образуется импульс |и2з(6иг 2р)f по заднему фронту которого производится установка второго триггера 21 в исходное состояние

5 (Ц, ,фиг.2н). Для начальной установки третьего триггера 23 в исходное состояние на его второй вход посту

пает импульс строба Ut (фиг.2з). С пом щью сигнала U

23

(фиг.2р) шестой элемент И 24 выделяет определенное количество импульсов (U ,фиг. 2с) эталонного генератора 20. Импульсы

&

(фиг.2с) поступают на четвертый г счетчик 25 импульсов, на выходе которого образуется число N4, соответствующее длительности первото с начала модуляции целого полупериода преобразованного сигнала. Используя измеренные числовые данные, девиацию

частоты исходного лннейно-частотно- модулированного сигнала находят из выражения

35

Af

0

5

5

0

где N.

Nчисло, записанное в первом счетчике 12 импульсов и опредляющее длитель- ность t,;

число, записанное во втором счетчике 14 импульсов и определяющее длительность

число, записанное в третьем счетчике 19 импульсов и определяющее количество целых полупериодов преобразованного сигнала за время действия импульса строба;

число, записанное в четвертом счетчике 25 импульсов и определяющее длительность первого с начала модуляции целого пслупериода преобразованного сигнала;

Ny - число, записанное в запоминающий регистр 15 и определяющее длительность последнего целого полу- г периода преобразованного.сигнала за время действия импульса строба. Для измерения скорости изменения частоты устройство работает знало- JQ гично, но при этом длительность им- пульса строба И(($иг.2з) может быть меньше и с помощью регулируемого элемента 5 задержки можно .измерять скорость изменения частоты на любом 15 участке длительности исходного линейно-частотно-модулированного сигнала. Скорость изменения частоты вычисляется по формуле

И , + Ь + Е«20

3 N Ил ь «„ ...

3 стр

где Гетр- длительность импульса

строба.25

Таким образом, заполнение временных интервалов преобразованного сигнала счетными импульсами позволяет существенно повысить точность измерения девиации и скорости изме- 30 нения частоты в течение импульса.

Формула изобретения

Устройство для измерения девиа- 35 ции и скорости изменения частоты в течение импульса, содержащее последовательно соединенные модулятор, управляемый генератор, первую линию задержки, смеситель, второй вход 40 которого соединен с выходом управляемого генератора, последовательно

соединенные регулируемый элемент -задержки, вход которого подключен к выходу модулятора, генератор строби рующих импупьсов, отличающееся тем,что,с целью повышения точности измерения девиации и скоростей изменения частоты в течение импульса, в него введены последовательно соединенные компаратор, блок дифференцирования, преобразователь и вторая линия задержки, три триггера, запоминающий регистр, четыре счетчика шесть элементов И и эталонный гене- ратор, к выходу преобразователя подключены входы первого триггера, четвертого и пятого элементов И, выход первого триггера подключен к входу первого элемента И, выход которого соединен с входом первого счетчика импульсов, выход второго элемента И подключен к входу второго счетчика импульсов, выход которого .соединен с входом запоминающего регистра, выход четвертого элемента И подключен к второму входу запоминающего регистра и третьему счетчику импульсов, выход второго триггера соединен через пятый элемент И с третьим триггером; выход которого подключен к шестому элементу И и первому входу второго триггера, выход генератора стробиру ющих импульсов соединен с вторыми входами первого, второго, третьего триггеров, четвертого элемента И и первыми входами второго и третьего элементов И, выход эталонного гене- - ратора соединен с вторыми входами первого, второго и шестого элементов И, выход второй линии задержки через третий элемент И соединен с вторым входом второго счетчика.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения девиации частоты линейно-частотно-модулированных сигналов и скорости изменения частоты в течение импульса. Для этого в измеритель, содержащий последовательно соединенные линию задержки 3, смеситель 4, второй вход которого соединен с входом линии задержки, введены функциональные элементы, позволяющие точно измерить частоту и число периодов сигнала на выходе смесителя в течение импульса: триггеры 10, 21, 23, счетчики 12, 14, 19, 25, элементы И 11, 13, 17, 18, 22, 24, запоминающий регистр 15, эталонный генератор 20. Кроме того, устройство содержит модулятор 1, управляемый генератор 2, компаратор 7, блок 8 дифференцирования, преобразователь 9. 2 ил.

/

и

7 V/ у ЛУ