Способ преобразования частота-код Советский патент 1990 года по МПК H03M1/60 

фиг. 2 - структурная схема устройства, реализующего способ.

Известно, что повьт1ение точности и помехоустойчивости измерения частоты достигается выбором оптимальной ступенчатой весовой функции (СВФ), при использовании которой .результят измерения получается путем сзТ мирования значений СБЛ, соответствующих моментам появления импульсов измеряемой частоты. Использование для хранения значений СВФ запоминающего устройства, а также отсутствие необходимости использования множительноделительных устройств позволяют реаггазовать сравнительно простыми техническими средствами весовые интегрирования ШМ-сигнала с СВФ, форма и точность задания которых могут варьироваться в широких пределах. Пр выборе СВФ в этом случае наиболее жестким является ограничение ее длительности ТдА Лкксированным интер- . валом времени Tg, через который на выходе устройства должен поя1вляться результат преобразования, и превышение приводит к возрастанию составляющей динамической погрешности преобразования, возникающей при восстановлении непрерывного сигнала по дискретизированным отсчетам.

В предлагаемом способе преобразование частоты в код производится параллельно по п каналам для обеспечения возможности п-кратного увеличения длительности Т , четносимметричной финитной СВФ по сравнению с периодом восстановления Т g .

Математическое обоснование предлагаемого решения следующее.

Для известных и предлагаемого способов преобразования частоты в

код можно записать интегральное уравнение свертки вида

h(C)-f(t

(ч.,

C)d

(1)

где h(t) - весовая функция; fCt + U) - мгновенная частота

следования импульсов. Длительность заданной весовой функции ограничивается интервалом интегрирования К+1 t к

где

Код, результата y(t )

О. формируется в моменты t с периодом Тв.ф. Интеграл свертки уравнения (1) с учетом свойств частотномодулированных сигналов может быть представлен в виде суммы произведений импульсов единичной амплитуды в моменты их прихода на значения весовой функции (ВФ). Если значения ВФ хранятся в ЗУ, то операции умножения соответствует выборка значений ВФ в моменты прихода импульсов входного сигнала. При выборке весовой функции из запоминающего устройства осуществляется ее ступенчатая аппроксимация с периодом дискретизации Т, и количество ступеней СВФ равно N . Лля определенности полагая N четным, а СВА - четносимметричной, можно записать

h(i) h(N + t - i), i l,N (2) где i - номер ступени СВФ,

, Если в пределах каждой ступени допустить дискретную (ступенчатую) аппроксимацию f(), обозначив аппроксимирзтоггую частоту f(kN + i), то интеграл уравнения (1) может быть представлен суммой

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования информации, представленной в частотно-импульсной форме, а также при создании прецизионных аналого-цифровых преобразователей с промежуточным преобразованием аналоговой величины в частоту. В способе преобразователя частота-код, заключающемся в том, что входной сигнал в виде частотно-модулированной последовательности импульсов в моменты появления каждого импульса умножают на значения периодической ступенчатой функции, формируют основные выходные коды путем суммирования результатов умножения в течение периода T в.ф весовой функции, а сформированные коды, пропорциональные полученным суммам, периодически выбирают, с целью повышения точности и помехоустойчивости преобразования, в моменты появления каждого импульса входного сигнала производят (N-1), где N=T в.ф/T в, а T в - период восстановления выходного сигнала, дополнительных умножений входного сигнала на значения периодической ступенчатой функции, смещенных во времени последовательно по отношению друг к другу на интервал T в, формируют дополнительные выходные коды путем суммирования результатов дополнительных умножений в течение каждогопериода T в.ф, а сформированные коды, пропорциональные дополнительным суммам, последовательно после выбора основного кода выбирают с периодом восстановления T в в течение каждого периода T в.ф. 2 ил.

Y(k+l)Nj h(i) + i) Т, k определение дискретной частоты в выражении (3) как отношение числа cf импульсов на соответствующем периоде Т к его длительности Y(k+l)N hCD-qCkN Уравнение (4) показьгаает, что код результата весового интегрирования может быть получен суммированием

(3) f(kK + i) lliSLiJLl . Т позволяет записать выражение (3) в виде -i-i), k 0,оо . (A) выборок СВФ в моменты поступления импульсов ШМ-сигнала, 51596462 Заданная точность восстановления при Tg ), Tj достигается введением дополнительных каналов преобразования с6 смещенными ПВФ. Так, при п-канальном преобразовании, где 2 : п N со смещением СВФ в г-м канале (j-l)-T,, j 1. (5) 6. J t

С учетом вьфажений (6) и (4) запишем уравнение преобразования для j-ro ка- 15 нала

y(k+1)-N + Sj h(i)q(kN При изменении k О, то и последо тельном опросе каналов j 1, h. код результата будет выдаваться с интервалом Тд . Графики (фиг, 1) иллюстрируют цесс преобразования при п ,,. При этом на выходе не возникают фазовые ис жения. Действительно, комплексная частотная характеристика первого канала с . i основе дискр ного преобразования Фурье определ ся выражением . H()h(i). , а егофазовая характеристика для тот i в силу выражения будет ссСогг) 1;( I-toT, где 2 (tdT) - групповое время запаз вания. i + (n-j+1) - 1ФИ j

/ 4 -

1 - (j-1) - при J

n накапливающих сумматоров 5,-5fl, n регистров-приемников ,

Элементы устройства имеют следующие связи. Выход генератора 1 тактовых импульсов подключен к входам ;синхронизации распределителя 2 им;пульсов и формирователя 3 адреса, своими выходами подключенного к вхосоося Раз Т, /. .4 N (л;) - ,

S,),. j 1,n .(7)

+ 1 +

, при j 1

N

1, (J-o 2,n, j

2,n, j (j-1)N/n + 1,N,

. дам запоминающего устройства 4. т-я

а--. .1

1,п; т-разрядкая выходная тина которого подключена к информационным 55 входам j-ro накапливающего сумматора 5 j , вхо;; записи которого соединен с входом устройства, а выходы - с входами данных j-ro регистра-приемника .6J, вход записи которого так же, как тношение тр и TS может определятьнеравенством Т в Т Т делив обе части вьфажения (5) на получим смешение 3 С учетом постоянства смещения и длительности СВФ в каждом канале мож-но записать N t.(wT) Y const, j 1,n, что означает отсутствие фазовых искажений при многоканальной обработке с использованием смещенной симметричной СВФ. Предлагаемый способ может быть реализован устройством, представленным на фиг. 2, Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, распределитель 2 импульсов, формирователь 3 адреса, выполненный на двоичном счётчике по модулю N-1, запоминающее устройство А. емкостью NX (пш)-разрядных слов и с шп-разрядными выходными выходными шинами, в котором в i-й ячейке (i 1,М) с адресом i-1 хранятся последовательно располо :енные т-разрядные коды ij-ro (j 1,n) значения СВФ для j-ro канала:

и вход установки в ноль накапливающего сумматора 5i подключен к j-му выходу распределителя 2 импульсов. Выходы всех регистров-приемников 6,-6. подключены к выходной шине

т h

устройства.

Устройство реализует способ следующим образом. Формирователь 3 адреса циклически опрашивает ячейки запоминающего устройства 4, откуда по соответствуюигим выходным шинам коды п значений СВФ поступают одновременно на информационные входы всех накапливающих сумматоров,-5(,. При этом из j-й ячейки (i 1.N) с адресом 1-1 на й (J 1,п) выходной шине запоминающего устройства 4 и, соответственно, на информационных входах i-ro накапливающего сумматора 5j устанавшгаается код ij-ro значения СВФ.

Распределитель 2 импульсов малой ллительности с периодом Тй.ф и смещеN

на J-M выходе на S.; (j-1) - 25

нием - п

периодов тактовой частоты синхронизирует работу каналов устройства, выполняя в канале в момент, окончания СВФ перезапись содержимогоj-ro. накапливающего сумматора 5j в соответствующий регистр-приемник 6j и стирание этого содержимого в накапливающем сумматоре 5j (обе операции могут быть выполнены по фронту и по срезу импульса с j-ro выхода распределителя 2 импульсов соответственно), Выполнение циклического опроса регистров-приемников 6|-6 приводит к появлению на выходной щине устройства .результатов преобразования частота код с периодом Tg.

Устройство показьюает возможность практической реализации многоканальной обработки ЧИМ-сигнала со смещент. ной в канале весовой функцией. Достигаемое при этом увеличение длительности используемой весовой функции позволяет расширить класс заданных динамических характеристик преобразования частота - код и, таким образом, повысить его точность и помехоустойчивость по сравнению с известными способами. Полученное новое качество позволяет использовать предлагаемый способ при создании высокоточных частотных аналого-цифровьтх преобразователей.

Формула изобретения

Способ преобразования частота код, заключающийся в том, что входной сигнал в виде частотно-модулированной последовательности коротких импзльсов единичной амплитуды в мо.менты появления каждого импульса умножают на значения периодической ступенчатой весовой функции, формируют основные выходные коды путем суммирования результатов умножения

,в течение периода Т g. ступенчатой

весовой функции, а сформированные коды, пропорциональные полученным суммам, периодически выбирают, о т;личающийся тем, что, с целью повьштения точности и помехоустойчивости преобразования в моменты появления каждого импульса входного сигнала производят п-1, где п Tj if/Tg, Tg. - период восстановления выходного сигнала, дополнительных умножений входного сигнала на значения периодической ступенчатой функции, смещенные во времени последовательно по отношению друг к другу на интервал Tg, формируют дополнительные выходные коды путем суммиров ЧИя результатов дополнительных умножений в течение каждого периода Tj ступенчатой весовой функции, а сформированные коды, пропорциональные дополнительным суммам, последовательно после выбора основного кода выбирают с периодом восстановления Т в течение каждого периода Т периодической ступенчатой весовой функции.

Фиг.г