Устройство для измерения девиации частоты линейно-частотно-модулированного колебания Советский патент 1992 года по МПК G01R23/00 

00

г

Изобретение может быть использовано для измерения девиации и скорости изменения частоты. Устройство для измерения девиации частоты линейно-частотно-модулированного колебания содержит управляемый генератор 1, фазовый детектор 2, 3, фильтр 4 нижних частот, усилитель 5 постоянного тока, генератор 6 пилообразного напряжения, эталонный генератор 7, формирователь 8 импульсов, блок 9 нормирования, блок 10 индикации, кварцевый генератор 11. Введение формирователя 12 сигналов установки режимов измерения позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет измерения скорости изменения линейно- частотно-модулированного колебания. 3 з.п. 6-лы, 6 ил.

Фиг I

3-.171

Из обретение относится к области радиоизмерений и предназначено для использования в радиолокационных станциях для измерения девиации и скорости изменения частоты.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

На Лиг. 1 изображена функциональная ь схема устройства; на Лиг. 2 - функциональная схема блока нормирования; на Фиг. 3 - функциональная схема блока з правления; на фиг, 4-6 - эпюры сигналов в контрольных точках.

Устройство содержит управляемый генератор 1, фазовый детектор 2, ключ 3, фильтр 4 нижних частот, усилитель 5 постоянного тока, генератор 6 пилообразного напряжения, эталонный генератор 7, формирователь 8 импульсов, блок 9 нормирования, блок 10 индикации, кварцевый генератор 11, формирователь 12 сигналов установки режимов измерения.

Блок 9 нормирования содержит блок 13 управления, реверсивный счетчик 14, блок 15 установки коэффициента деления, делитель 16 счетчиковый с переменным коэффициентом деления, второй 17 и третий 1R элементы задержки, двоичный счетчик 19, логический сумматор 20, накопитель 21, коммутатор 22, блок 23 элементов НЕ, двоичный счетчик 24 с предварительной записью информации, первый элемент 25 задержки, двоично-десятичный счетчик 26, блок 27 памяти.

Блок 13 управления содержит первый элемент ЗИ 28, первый элемент 2И 29, первый элемент 2ИЛИ 30, первый триггер 31, второй элемент 2ИЛИ 32, второй 33 и третий 34 элементы 2И, первый элемент НЕ 35, первый формирователь 36, третий элемент 2ИЛИ 37, второй триггер 38, четвертый 39 и пятый 40 элементы 2И, второй формирователь 41, четвертый элемент 2ИЛИ 42, второй элемент НЕ 43, третий формирователь 44, четвертый формирователь 45, второй элемент , шестой элемент 211 47, третий 48 и четвертый 49 триггеры, элемент 50 задержки, пятый элемент 2ИЛН 51, третий элемент ЗИ 52, счетчик 53 с предварительной записью информации, блок 54 элементов НЕ, коммутатор 55, третий элемент НЕ 56, формирователь 57 кодов

Устройство работает следующим образом.

87 4

До прихода импульса управления ключ 3 открыт. Если напряжения с выходов управляемого генератора 1 и эталонного генератора 7 не равны по частоте и фазе, то на выходе фазового детектора 2 появляется напряжение рассогласования, которое через ключ 3, фильтр 4 нижних частот, усилитель

д 5 постоянного тока поступает на управляемый генератор 1, удерживая разности частот и фаз между сигналами управляемого и эталонного генераторов- равными нулю. Таким образом, в отсут5 ствие модуляции сигнал на выходе фазового детектора 2 отсутствует.

В момент прихода импульса управления (фиг,4а) ключом 3 разрывается цепь Лазовой автоподстройки частоты,

0 запускается генератор 6 пилообразного напряжения (фиг.4S), частота сигнала на выходе управляемого генератора 1 увеличивается по линейному закону (фиг.4&), и с выхода фазового де5 тектора . сигнал разностной частоты (Лиг. 4Ј) подается на формирователь 8 импульсов, вырабатывающий импульсы в моменты перехода Напряжения низкочастотной синусоиды через уровень О

Q (Лиг. 4Q) . Сформированная пачка импульсов подается на блок 9 нормирования.

В режиме измерения девиации частоты на втором выходе формирователя

эс 12 -сигналов установки режимов измерения напряжение соответствует уровню логического нуля, которое подается в блок 10 индикации, блок 13 управления и на управляющие входы блока

4Q 15 установки коэАфициента деления и коммутатора 22. В начале работы на первом выходе формирователя 12 сиг- налов установки режимов измерения формируется короткий положительный

45 импульс (фиг.5а), который через четвертый элемент 2Ш1И 42, второй триггер 38 переводит в единичное состояние (фиг.5), разрешая прохождение импульсов через шестой элемент 2И 47; Четвертый формирователь 45 по фронту

50

55

импульса управления формирует импульс (Фиг,5Ј), который через шестой элемент 2И 47 третий триггер 48 переводит в единичное состояние (фиг.), разрешая прохождение импульса управления через второй элемент ЗИ 46, импульса сброса через пятый элемент 2И 40, и по четвертому выходу блока 13 управления как импульс установки в

О поступает на реверсивный счетчик 14, счетчиковый Делитель 16 с менвым коэффициентом деления, двоичный счетчик 19, двоичный счетчик 24 с предварительной записью информации, двоично-десятичный счетчик 26, накопитель 2.1.

Импульс управления (фиг.5#) через второй элемент ЗИ 46 и второй элемент 2ИЛИ 32 подается на второй 33 и третий 34элементы 2И. Через второй элемент 2И 33 проходит пачка импульсов кварцевой частоты, количество которых пропорционально длительности импульса управления, и подсчитывается на двоичном счетчике 19. Сформированный код числа с двоичного счетчика 19 через коммутатор 22, открытый по второму п-разрядному входу, блок 23эле- ментов НЕ подается параллельно обрат- ным кодом на вход пр едварительной записи двоичного счетчика 24 с предварительной записью информации. В течение этого же импульса управления пач- ка импульсов с выхода формирователя 8 импульсов через третий элемент 2И 34-поступает по входу вычитания на реверсивный счетчик 14. По окончании импульса управления н-а реверсивном счетчике 14 формируется обратный код числа, пропорцйбиального набегу разности фаз между управляемым генератором 1 и эталонным генератором 7 за время импульса управления,

По спаду импульса управления через второй элемент НЕ 43 третий формирователь 44 формирует импульс - сброса (фиг.54), который .через пятый элемент 2-Й 40 и третий элемент 2ИЛИ 37 переводит второй 38 и третий 48 ; триггеры в нулевое состояние (фйг.51, ), запрещающее прохождение импульсов управления через второй элемент ЗИ 46. Напряжением с инверсного выхода второго триггера 38 разрешается прохождение импульсов кварцевого генератора 11 через четвертой мент 2И 39 на входы счетчикового делителя 16 с переменным коэффициентом деления и двоичного счетчика 24 с предварительной записью информации. Импульс переполнения с выхода двоичного счетчика 24 с предварительной записью информации через элемент 25 задержки на половину периода кварце- вой частоты подается обратно как импульс записи предварительной информации. Таким образом, в двоичном счет

0

чике 24 с предварительной записью информации счет ведется от числа, пропорционального длительности импульса управления tu и записанного в обратном коде, до переполнения и так до окончания цикла измерения. Двоично-десятичный счетчик 26 производит подсчёт импульсов переполнения.

Через счетчиковый делитель 16 с коэффициентом деления К импульсы кварцевой частоты поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 14. Импульс переполнения с реверсивного счетчика 14 (фиг. 5в) через четвертый элемент 2ИЛИ 42 переводит второй триггер 38 в единичное состояние, закрывая прохождение импульсов кварцевой частоты и разрешая прохождение очередного импульса управления. Так как время до переполнения греверсивно- го счетчика 14 пррпорционально фазовому набегу u Cf сигнала, то число импульсов переполнения двоичного счетчика 24 за это же время равно

К- №

- -- , что с масштабным коэффициенJQ25

0

0

5

0

том К соответствует величине девиации частоты. Коэффициент К выбирается из условия согласования полученного значения с разрядами блока 10 индикации и повышения точности измерения. По фронту переключения второго триггера 38 в единичное состояние второй 5 формирователь 41 формирует импульс, по которому информация, накопленная в двоично-десятичном счетчике 26, записывается в блок 27 памяти, соединенный с блоком 10 индикации. .

В режиме измерения скорости изменения частоты из импульса управления вырезается строб, управляемый по задержке и длительности, в течение которого измеряется скорость изменения частоты сигнала. В этом режиме на втором выходе формирователя 12 сигналов установки режимов измерения напряжения соответствует уровню логической единицы. .

Аналогично, как и в предыдущем режиме, короткий импульс с первого выхода формирователя 12 сигналов установки режимов .измерения (фиг.бд) переводит второй триггер 38 в единичное состояние (фйг.бЈ), разрешая прохождение импульса через шестой эле- мент 2И 47. По фронту импульса управления (фиг.бЦО четвертый формирователь 45 формирует импульс (фиг.62), кото

5

71711087

рый через шестой элемент 2И 47 третий

триггер 48 переводит к единичное состояние (фиг.ба), четвертый триггер 48 - в нулевое состояние и через пятый элемент 2ИЛИ 51 записывает информацию с первого п-разрядного выхода формирователя 57 кодов через открытый по первому входу коммутатор 55 и блок 54 элементов НЕ в счетчик 53 с .предварительной записью информации. Триггер 48 разрешает прохождение импульсо через пятый элемент 2И 40 и третий элемент ЗИ 52. Через третий элемент ЗИ 52 начинают поступать импульсы ква цевой частоты (фиг. 6$ на счетный вход счетчика 53 с предварительной записью информации. Импульсом переполнения с выхода счетчика 53 (фиг.бр четвертый триггер 49 по счетному входу переводится в единичное состояние (фиг.6И), переключая коммутатор 55 на прием информации по второму входу. Этим же импульсом переполнения через элемент 50 задержки на половину периода кварцевой частоты записывается информация с второго n-разрядного выхода формирователя 57 кодов .через Коммутатор .55 и блок 54 элементов НЕ в счетчик 53 с предварительной записью информации.

Второй импульс переполнения с выхода счетчика 53 (фиг.6) переводит четвертый триггер 49 в нулевое состояние (фиг.би). Таким образом, на выходе четвертого триггера 49 формируется строб, фронт которого задержан от фронта импульса управления на время, пропорциональное набранному коду по первому выходу формирователя 57 кодов, и длительность которого пропорциональна коду по второму выходу. Сформированный строб с выхода четвертого триггера 49 подается на первый элемент ЗИ 28 и через первый элемент-НЕ 35 на первый элемент 2И 29. Первый после фронта строба четвертого триггера 49 импульс с выхода формирователя 8 импульсов (фиг.бк) через первый элемент ЗИ 28 переводит первый триггер 31 в единичное состояние и первым после спада строба -через первый элемент 2И 29 и первый элемент 2ИЛИ 30 в нулевое состояние (фиг. 6 А). Т.е. на выходе первог триггера 31 формируется строб, жест- ко привязанный к импульсам формирователя 8 импульсов.

По спаду строба с выхода первого триггера 31 первый формирователь 36 формирует импульс, который через третий элемент 2ИЛИ 37, второй триггер 38 (фиг. 6S) и третий триггер 48 (фиг.) переводит в нулевое состояние, закрывая прохождение импульсов через шестой элемент 2И 47, второй элемент ЗИ 46 и третий элемент ЗИ 52.

Через второй элемент 2ИЛИ 32 строб с выхода первого триггера 31 подается на второй 33 и третий 34 элементы 2И. Дальнейшая работа устройства аналогична работе в режиме измерения девиации за исключением того, что в двоичный счетчик 24 с предварительной записью информации записываемся в обратном коде число, пропорциональное квадрату времени длительности строба измерения. Для этого информация, накапливаемая в двоичном счетчике 19, параллельным кодом подается на первый вход сумматора 20,-причем первый разряд с выхода двоичного счетчика 19 подается на вход второго разряда сумматора 20, выход n-го разряда - на вход п-И-го разряда. На первый разряд первого входа сумматора 20 подается напряжение постоянного уровня логической единицы. Так как такт записи в накопитель 21 опережает такте счета двоичным счетчиком 19 на половину периода кварцевой частоты за счет включения элемента 18 задерж-1 ки в цепь двоичного счетчика 19, в сумматоре 20 складывается увеличенное на две единицы значение числа двоичного счетчика 19 с предыдущим результатом суммы, что соответствует получению квадрата числа двоичного счетчика 19. С выхода накопителя 21 через открытый по первому входу коммутатор 22, блок 23 элементов НЕ информация, пропорциональная квадрату времени длительности строба измерения, в обратном коде подается на дво ичный счетчик 24 с предварительной записью информации.

Для согласования полученного значения с разрядами блока индикации в режиме измерения скорости изменения частоты пропорционально изменяется коэффициент деления К счетчикового делителя 16 с переменным коэффициентом деления

о р м у л а

9

/

3 О

17

б р е т е н и я

и блок индикации, выход кварцевого генератора соединён с вторым входом блока нормирования, второй вход ключа, вход генератора пилообразного напряжения, третий вход блока нормирования соединены с шиной импульса управления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных .возможностей путем обеспечения измерения скорости изменения нейно-частотно-модулированного Колебания, в него введены Формирователь сигналов установки режимов измерения, первый выход которого соединен с четвертым входом блока нормирования, а второй выход - с пятым входом блока нормирования и вторым входом блока индикации.

1711087

10

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

выходами двоично-десятичного счетчика, первый выход блока управления соединен с входом вычитания реверсивного счетчика, четвертый выход блока управления соединен с входами установки в О реверсивного счетчика, двоичного счетчика, двоичного счетчика с предварительной записью информации, двоично-десятичного счетчика, пятый выход блока управления соединен с первым входом ; блока памяти, третий выход блока управления соединен с первым входом двоичного счетчика с предварительной записью информации, первый, второй и третий входы блока управления являются соответственно первым,.вторым и третьим , входами блока нормирования, в-раз- рялный параллельный выход блока элементов НЕ соединен с ti-разрядным параллельным входом .двоичного счётчик а с предварительной записью информации, выход которого соединён с входом двоично-десятичного счетчика, выход первого элемента задержки соединен с вторым входом двоичного счетчика с предварительной записью информации, введены соединенные последовательно блок установки коэффициента деления и счетчиковый делитель с переменным коэффициентом деления, соединенные последовательно логический сумматор, накопитель и коммутатор, второй и третий элементы задержки, причем четвертый вход блока нормирования соединен с. шестым входом блока управления, пятый вход блока нормирования соединен с пятым входом блока управления и управляющими входами блока установки коэффициента деления и коммутатора, вход второго элемента задержки соединен с выходом счетчи- кового делителя .с переменным коэффициентом деления и суммирующим входом реверсивного счетчика, выход второго элемента задержки соединен с вторым входом счетчикового делителя с переменным коэффициентом деления, вход третьего элемента задержки соединен с вторым выходом блока управления и входом тактирования накопителя, а выход - со счетным входом двоичного счетчика, первый вход счетчикового делителя с переменным коэффициентом деления соединен с третьим входом блока управления, первый (п+1 разрядный параллельный вход логического сумматора соединен с n-разрядным параллельным выходом двоичного счетчика и вторым поразрядным параллельным входом коммутатора, причем первый разряд двоичного счетчика соединен с вторым разрядом входа логического сумматора, второй - с третьим п-й - с (п-И)-ым, а первый - с шиной напряжения логической единицы, второй n-разрядный параллельный вход сумма- тора соединен с п раэрядным параллельным выходом накопителя, п-разрядный параллельный выход коммутатора соединен с n-разрядным параллельным входом блока элемента НЕ, входы установки в О накопителя и счетчиков.ого делителя с переменным коэффициентом деления соединены с четвертым выходом блока управления, вход первого элемента задержки соединен с выходом двоичного счетчика с предварительной записью информации.

Q

5

динен с первым входом первого элемента 2ИЛИ, выход первого элемента 2ИЛИ соединен с входом установки в О первого триггера, выход первого триггера соединён с первым входом второго элемента 2ИЛИ и входом первого форми- / рователя, выход второго элемента 2ИЛИ соединен с вторым входом второго элемента 2И и первым входом третьего элемента 2И, выход второго элемента 2И является вторым выходом блока управления, выход третьего элемента 2И является первым выходом блока управления, выход первого элемента НЕ соединен с вторым входом, первого элемента 2И, выход первого формирователя соединен с первым входом третьего элемента 2КЛИ, выход третьего элемента 2ИЛИ соединен с входами установки в О второго и третьего триггеров, выход второго триггера соединен с входом второго формирователя и первым входом шестого элемента 2И, инверсный выход второго триггера соединен с вторым входом четвертого элемента 2И, выход четвертого элеме нта 2И является третьим выходом .блока управления, выход второго формирователя является пятым выходом блока управления, выход пятого элемента 2И соединен с вторым входом первого элемента 2ИЛИ и вторый входом третьего элемента 2ИЛИ, выход четвертого элемента 21ШИ соединен с входом установки в О второго триггера, выход второго элемента НЕ соединен с входом третьего формирователя, выход третьего формирователя соединен с первым входом пятого элемента 2И, выход второго элемента ЗИ соединен с вторым входом второго элемента 2ИЛИ, выход четвертого формирователя соединен с вторым входом шестого элементами, входом установки в О четвертого триггера и первым входом пятого элемента 2ИЛИ, выход шестого элемента 2И соединен с входом установки в 1 третьего триггера и является четвертым выходом блока управления, выход третьего триггера соединен с вторым входом пятого элемента 2И, третьим входом второго элемента ЗИ и первым входом третьего элемента 3HJ. выход четвертого триггера соединен с вторым входом первого элемента ЗИ, входом первого элемента НЕ и с управляющим входом коммутатора,, выход пятого элемента 2ИЛИ сое13

динен с входом разрешения записи/ предварительной информации счетчика с предварительной записью информации выход счетчика соединен со счетным входом четвертого триггера и входом элемента задержки, выход элемента задержки соединен с вторым входом пятого элемента 2ШШ, выход третьего элемента ЗИ соединен со счетным входом счетчика с предварительной запи-

ФйгЯ

сью информации, выход третьего элемента НЕ соединен с вторым входом второго элемента ЗИ, первый и второй п-раэрядные выходы формирователя кодов соединены соответственно с первым и вторым п-разрядными входами коммутатора, п-разрядный выход коммутатора через блок элементов НЕ соединен с п разрядным входом счетчика с предварительной записью информации.

10

U д

IW| М U

I I I I I 11

I I I HII

Фиг. Ч

Фиг.5Режим измерения скорое™ изменены частоты