Способ определения частоты Советский патент 1991 года по МПК G01R23/16 

о

а

VI

ю

СА

Изобретение относится к технике дискретного спектрального анализа и может найти применение в радиолокации, измери- тельной технике, электросвязи.

Цель изобретения - расширение диапазона определения частоты.

Сущность способа определения частоты состоит в том, что предварительно разде- ляют с помощью фильтров входной анализируемый сигнал на М + 1 узкополосных сигналов, а формирование 2N дискрет- ных значений в каждом из М + 1 узкополосных сигналов, кроме нулевого, выполняют с частотой, меньшей удвоенной верхней частоты спектра сигнала отклика, одновременно получают 2N дискретных значений за счет аналого-цифрового преобразования нулевого узкополосного сигнала с частотой, большей удвоенной верхней частоты спектра сигнала отклика, определяют номер максимальной спектральной составляющей среди N первых составляющих спектра и по полученному номеру определяют значение частоты входного сигнала в соответствии с формулой

fo Af 2pN-f(-1)mK.

О)

1

где Af Y - дискретность спектра;

К - номер максимальной спектральной составляющей;

N - количество точек дискретного преобразования Фурье (ДПФ);

р - номер периода дискретного спектра ДПФ;

m - номер выделенной частотной полосы входного сигнала;

к ОРГ; N 1,2...;

Р-0,1,2 f ;

т 0, 1,2М.

На фиг. 1 представлено устройство для реализации способа; на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая способ.

Устройство содержит вход 1, аналоговый фильтр 2 нижних частот, М полосовых аналоговых фильтров 3, тактовый генератор 4, М + 1 каналов 5 выделения спектральных составляющих, каждый из- которых включает аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, блок 7 ДПФ и блок 8 постоянной памяти, блок 9 поиска номера максимальной спектральной составляющей, блок 10 определения частоты.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый гармонический сигнал поступает на вход аналогового фильтра 2 нижних частот и на объединенные входы полосовых аналоговых фильтров 3. Сигналы

с выходов фильтров 2 и 3 поступают на АЦП 6 каналов 5 выделения спектральных составляющих. Все АЦП 6 работают на тактовой частоте F, задаваемой тактовым генератором 4. С выходов АЦП 6 дискрети0 зированные отклики фильтров 2 и 3 в виде последовательности чисел поступают на входы блоков 7 ДПФ. Эти блоки по 2N временным отсчетам получают N спектральных составляющих, лежащих в диапазоне частот

5 от 0 до 0,5 F, которые подаются на соответствующие входы блока 9 поиска максимальной спектральной составляющей. Последний находит номер К максимальной спектральной составляющей, которая при0 сутствует только в одном из М + 1 каналов 5 выделения спектоальных составляющих. При этом на блок 9 с блоков 8 постоянной памяти приходят коды порядковых номеров каналов 5 выделения спектральных состав5 ляющих и коды номеров периодов р, определяющих полосы пропускания соответствующих фильтров 2 и 3. Причем для нулевого канала m 0. и р 0. Для остальных каналов m 1, 2, 3М, р 1, 2,

3 . При этом, как видно из фиг. 2, одно

значение р приходится на два соседних значения т, т.е.

р 1 для т 1, 2; 5 р 2 для т 3,4 и т.д.

С блока 9 номер К максимальной спектральной составляющей вместе с соответствующими кодами тир поступают на блок 0 10 определения частоты, который находит истинную частоту по формуле (1).

Значения р и m начинаются с нуля, так как формула включает и нулевой канал, не осуществляющий переноса высокочастот- 5 ных колебаний а область более низких частот, для которого р и m равны нулю.

Частота среза аналогового фильтра 2 равна 0.5F, а полоса пропускания аналоговых полосовых фильтров 3, как это указыва- 0 лось, лежат в пределах от pF до pF ± 0.5F (Р 1,2,3,..).

Дискретное преобразование Фурье 2N временных отсчет в производится за время

-5 ДТ(ДТ -), т.е. за время между двумя

соседними временными отсчетами, осуществляя таким образом скользящее ДПФ,

Таким образом, разделение с помощью аналоговых фильтров входного сигнала на М + 1 узкополосных сигналов, получение в

каждом из них кроме нулевого 2N дискретных значений путем аналого-цифрового пре- образования с частотой, меньшей удвоенной верхней частоты спектра сигнала отклика, определение номера максимальной составляющей спектра ДПФ среди N первых составляющих спектра и определение значения частоты по полученному номеру с использованием формулы (1) позволяет расширить диапазон однозначного определения частоты.

Формула изобретения Способ определения частоты, основанный на формировании дискретных значений сигнала путем определения номера максимальной спектральной составляющей, полученной с помощью дискретного преобразования Фурье, отличающий- с я тем, что, с целью расширения диапазона определения частоты, перед формированием дискретных значений сигнала осуществляют узкополосную аналоговую

фильтрацию сигнала с полосой пропускания pF ± 0.5F (где р 1, 2, 3,... F частота дискретизации), а номер максимальной спектральной составляющей определяют среди N первых составляющих спектра и по полученному номеру определяют значение частоты входного сигнала в соответствии с формулой

fo ДЯ2рМ + (-1)шК,

где Af - - дискретность спектра;

m - номер выделенной частотной поло- сы входного сигнала;

Т - временной интервал рассмотрения входного сигнала;

р - номер периода ДПФ;

N - количество точек ДПФ, N 1.2,...;

р 1,2М/2;

m °1.2М;

К-0, N- 1.

Изобретение относится к технике дискретного спектрального анализа и может быть использовано в радиолокации, измерительной технике, электросвязи. Цель изо- бретения - расширение диапазона определения частоты. Сущность способа определения частоты состоит в том, что предварительно разделяют с помощью фильтров входной анализируемый сигнал на М + 1 узкополосных сигналов, а формирование 2N дискретных значений в каждом из М + 1 уэкополосных сигналов, кроме нулевого, выполняют с частотой, меньшей удвоенной верхней частоты спектра сигнала отклика, одновременно получают 2N дискретных значений за счет аналого-цифрового преобразования (АЦП) нулевого узкополосного сигнала с частотой, большей удвоенной верхней частоты спектра сигнала отклика, определяют номер максимальной спектральной составляющей среди N первых составляющих спектра и по полученному номеру определяют значение частоты входного сигнала в соответствии с предложенной формулой. Устройство, реализующее способ, содержит аналоговые фильтры 2, 3, тактовый генератор 4, каналы 5 выделения спектральных составляющих, АЦП 6, блок 8 постоянной памяти, блок 9 поиска номера максимальной спектральной составляющей, блок 10 определения частоты, блок 7 дискретного преобразования Фурье. 2 ил. (Л с

2Н

W Фиг. г

к