Радиоимпульсный частотомер Советский патент 1991 года по МПК G01R23/00 

о ю

-а

ON Os

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения несущей частоты одиночных и периодически повторяющихся радиоимпульсных сигналов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 приведена структурная схема радиоимпульсного частотомера; на фиг.2 - диаграммы напряжений, иллюстрирующие принцип его работы.

Радиоимпульсный частотомер содержит первый сумматор 1, детектор 2 огибающей, усилитель 3 с автоматической регулировкой усиления, линию 4 задержки, ключ 5, смеситель б, фильтр 7 нижних частот, усилитель 8 промежуточной частоты, цифровой частотомер 9, делитель 10 частоты, фазовый детектор 11, частотный детектор 12, второй сумматор 13, пропорционально-интегрирующий фильтр 14, элемент 15 перестройки гетеродина, гетеродин 16

Первый вход первого сумматора 1 соединен с источником радиоимпульсного сигнала, детектор 2 огибащей соединен входом с первым входом первого сумматора 1, выход которого через усилитель 3 с автоматической регулировкой усиления и последовательно соединенную линию 4 задержки и ключ 5 соединен с вторым входом сумматора 1, эторой вход ключа 5 соединен с выходом детектора 2 огибающей, выход первого сумматора 1 соединен с первым входом смесителя 6, выход которого через последовательно соединенные фильтр 7 нижних частот и усилитель 8 промежуточной частоты соединен с входом цифрового частотомера 9, выход фильтра 7 нижних частот подключен одновременно на первый вход фазового детектора 11 и на вход уг,- тотного детектора 12, выход цифрового частотомера 9 через делитель 10 частоты подключен к второму входу фазового детектора 11, эыходы фазового детектора 11 и частотного детектора 12 подключены к входам второго сумматора 13. выходом подключенного через последовательно соединенные интегрирующий фильтр 14, элемент 15 перестройки гетеродина и гетеродин 16 х второму аходу смесителя 6.

Радиоимпульсный частотомер работает следующим образом.

Входные одиночные радиоимпульсные сигналы Uc(t) (фиг.2а) с несущей частотой fx подаются одновременно на первый вход первого сумматора 1 и на вход детектора 2 огибающей. С выхода сумматора 1 радиоимпульсные сигналы поступают через последовательно включенные усилитель 3 с

автоматической регулировкой усиления и линию 4 задержки на второй вход ключа 5, на первый вход которого подается выходное напряжение детектора 2 огибающей. В зависимости от положения ключа 5 эти напряжения подаются на второй вход первого сумматора 1,

В результате многократного прохождения радиоимпульсного сигнала через усилитель 3 с автоматической регулировкой усиления, линию 4 задержки и ключ 5, на выходе первого сумматора 1 из одиночных радиоимпульсных сигналов образуется периодическая последовательность радиоимпульсов U (t) с периодом, определяемым задержкой сигнала t3 Б линии 4 задержки (фиг.26). Амплитуда радиоимпульсных сигналов с помощью усилителя 3 с автоматической регулировкой усиления устанавливается одинаковой.

На выходе сумматора 1 последовательность радиоимпульсных сигналов продолжается до тех пор, пока ключ 5 находится в открытом состоянии.

В общем случае этот сигнал можно

представить в виде

игмЦ cos (Ус t - t3 (q-1). при t3 (q-1) t

t3(q-l)+ru. Опри 13 (q-1) +TU t 3q,

где q 1,2,3,..,N - количество радиоимпульсов в пачке.

Эти радиоимпульсы поступают на первый вход смесителя 6, на второй вход которого поступает гармонический сигнал Ur(t) Urcos Wr t от перестраиваемого по

частоте гетеродина 16, охваченного частотно-фазовой автоподстройкой частоты,

Так как входной сигнал радиоимпульсный, то выходное напряжение фильтра 7 нижних частот имеет вид видеоимпульсов,

огибающая которых соответствует отсчетам напряжения разностной частоты (фиг.2в). Напряжение в виде пачки видеоимпульсов, пока ключ 5 открыт в интервале времени 0 t Тб после нескольких циркуляции,

равно

U(t) § jUcUr

(q-1)t3 -1 t-{o-1),

+(q-1)X б

О)

где «v - частота гетеродина;

ftfc - частота входного сигнала; ти - длительность радиоимпульса.

Таким образом, на выходе фильтра 7 нижних частот образуются дискретизиро- ванные по времени с интервалом з и квантованные по уровню импульсы (фиг.2г), огибающая которых имеет частоту биения

Шб (Ос - 0)г .

Напряжение, образованное за период частоты биений на выходе усилителя 8 промежуточной частоты можно найти после обратного преобразования Лапласа в виде

Ui (т) ё Uc Ur D cos (о t + Др) .

где а-затухания усилителя;

a 6 27r-f6 - резонансная частоты усилителя;

D - дисперсия амплитуды сигнала.

На выходе усилителя 8 промежуточной частоты возникает гармонический низкоча- стотный процесс. Цифровым частотомером 9, работающим в режиме измерения периода, можно измерить длительность периода отклика Тб 2 л/сое ТПр .

Показание цифрового частотомера 9, работающего в режиме измерения периода равно

Nc m 5 m

fk

Tk f6

где fK 1/TK-частота кварцевого цифрового частотомера 9, служащего для создания импульсов квантования, заполняющих интервал Тх;

m - число усредняемых периодов.

С целью стабилизации промежуточ- ной частоты в предлагаемом -частотомере, как и в прототипе, используется система частотно-фазовой автоподстройки частоты, состоящая из фазового и частотного детекторов 11.12 второго сумматора 13, пропор- ционально-интегрирующего фильтра 14 и элемента 15 перестройки гетеродина.

Напряжение по формуле (1) поступает одновременно на первый вход фазового детектора 11 и на вход частотного детектора 12. В качестве опорного сигнала фазового детектора 11 служит сигнал, сформированный из колебания кварцевого генератора цифрового частотомера 9 с помощью делителя 10 частоты. Выходные напряжения фа- зового и частотного детектора 11,12 поступают на входы второго сумматора 13, выходные напряжения которого после интегрирования пропорционально-интегрирующим фильтром 14 поступают на вход элемента 15 перестройки гетеродина, что приводит к изменению частоты гетеродина

16. В режиме захвата и удержания fnp - fo и напряжение на выходе частотного детектора равно нулю, Так как система частотно-фазовой автоподстройки частоты содержит пропорционально-интегрирующий фильтр 14, то равенство нулю напряжения на выходе фазового детектора 11 возможно лишь в установившемся режиме при отсутствии изменений измеряемой частоты. При этом режим захвата и удержания осуществляется только по основному каналу, так как fx f fe при fr fc. а захват и удержание по зеркальному каналу при fr fc осуществить невозможно, поскольку система частотно-фазовой автоподстройки частоты становится неустойчивой.

Введение в предлагаемый радиоимпульсный частотомер дополнительных узлов по сравнению с прототипом позво1яет расширить его функциональные возможности путем измерения параметров одиночного импульса.

Формула изобретения Радиоимпульсный частотомер, содержащий смеситель, усилитель промежуточной частоты, частотомер, фазовый детектор, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом частотного детектора. а выход - через последовательно соединен- ные пропорционально-интегрирующий фильтр, элемент перестройки гетеродина, гетеродин с вторым входом смесителя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, н него дополнительно введены первый сумматор, детектор огибающей, ключ, линия задержки, усилитель с автоматической регулировкой усиления, фильтр нижних частот и делитель частоты, вход которого соединен с выходом цифрового частотомера, а выход - с вторым входом фазового детектора, выход смесителя через фильтр нижних частот соединен с первым входом фазового детектора, входом частотного детектора и входом усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен с входом цифрового частотомера, первый вход смесителя соединен с выходом первого сумматора, а через последовательно соединенные усили- тель - с автоматической регулировкой усиления, линию задержки и ключ - с вторым входом первого сумматора, первый вход которого соединен с входом устройства и через детектор огибающей с вторым входом ключа.

Ф

т,

пр

t

Изобретение относится к радиоизме- рительной технике и может быть использовано для измерения несущей частоты одиночных и периодически повторяющихся радиоимпульсных сигналов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Радиоимпульсный частотомер содержит сумматоры 1 и 13, детектор 2 огибающей, усилитель 3 с автоматической регулировкой усиления, линию 4 задержки, ключ 5, смеситель б, фильтр 7 нижних частот, усилитель 8 промежуточной частоты, цифровой частотомер 9, делитель 10 частоты, фазовый детектор 11, частотный детектор 12, пропорционально-интегрирующий фильтр 14, элемент 15 перестройки гетеродина 16. Введение в радиоимпульсный частотомер дополнительных узлов позволяет расширить его функциональные возможности путем измерения параметров одиночного импульса. 2 ил.

И

Чфнч (t)

-

/

/

N

Ж

г,

UanuW

Тб

Г

rg

ГУ

i

Put.2