Способ формирования частотно-модулированного сигнала и преобразования его параметров в код и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01R23/02 

причем пиковое значение девиации частоты, определяется как максимум и минимум функции A f (t) A fi sin (2 л F t + р + Af2 x х sin (4 л F t + (pi +... A ffc sin (2 n К F t + p, где AfV - парциальные девиации частоты с К-й гармоникой;

ръ - сдвиг фазы К-й гармоники закона модуляции;

Д Тек - среднеквадратическое значение девиации; .

S

ИШ)к

2 Ali K No ТТ -Coscfi3

55

eir

JL

a(tb.yJ5in(k«t-| Lt

(V3.

g.Af;-k-Nc

fi.i-F

Изменяя значения К и округляя величины NXK, NyK при различных частотах селек- тирования, а также пользуясь свойствами рядов Фурье, путем последовательных выкладок возможен вывод всех математических формул способа.

Таким образом, использование особенностей ЧМ-сигнала обеспечивает синхронное выделение и интегрирование спектральных составляющих не самого ЧМ- сигнала, а определение амплитуд и фаз гармоник закона модуляции.

На чертеже представлена структурная схема устройства для осуществления описанного способа.

Устройство содержит опорный генератор 1, управляемый делитель частоты (УДЧ) 2, задатчик 3 модулирующей частоты, формирователь 4 квазисинусоидального напряжения, управляемый делитель 5 частоты, задатчик 6 номера гармоник, аттенюатор 7, фильтр 8 нижних частот, генератор 9 ЧМ- сигнала, формирователь 10 импульсного ЧМ-сигнала, формирователь 11.строб-импульсов, задатчик 12 числа периодов,управ- ляемый делитель 13 частоты, формирователь 14 сброса, формирователь

15измерительных интервалов времени, временные селекторы 16 - 19 и реверсивные счетчики 20 и 21.

Выход опорного генератора 1 через последовательно соединенные УДЧ 2, формирователь 4, аттенюатор 7, фильтр 8 и генератор 9 подключен к выходу устройства и входу формирователя 10, выход которого объединен с первыми входами временных селекторов 16 - 19. Первый, второй, третий и четвертый быходы формирователя 11 строб-импульсов подключены соответственно к вторым входам временных селекторов 16 - 19 и к первому, второму, третьему и четвертому входам формирователя 15, первый, второй; третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с третьими входами временных селекторов

16- 19. Суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 20 подключены соответственно к выходам временных селекторов 16 и 17, а суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 21 - к выходам временных селекторов 18 и 19, причем входы сброса реверсивных счетчиков 20 и 21 объединены с выходом формирователя 14 сброса и входом сброса формирователя

15. Кодовые входы УДЧ 42 и УДЧ 5 соединены соответственно с выходами задатчиков 3 и 6, при этом вход УДЧ 5 подключен к входу формирователя 4, а выход- к второму входу

5 формирователя 11 строб-импульсов, первый вход которого объединен с входом УДЧ 13 и вторым выходом формирователя 4. Кодовый вход УДЧ 13 подключен к выходу за- датчика 12, а выход - к пятому входу

0 формирователя 15.

Устройство для формирования ЧМ-сигнала и преобразования его параметров в код работает следующим образом.

5Предварительно с помощью задатчиков

3, 6 и 12 устанавливают значения модулирующей частоты F, номера гармоники (начи-, ная с К 1) и числа периодов М0.

Импульсы с выхода опорного генерато0 ра 1 с частотой f0 поступают через УДЧ 2 с коэффициентом деления М на формирователь 4 квазисинусоидального сигнала, где формируется 41 -ступенчатое квазисинусоидальное напряжение с частотой F. Напри5 мер, при измерении 1 - 3-й гармоник L 6 и число ступеней аппроксимации синусоиды равно 24. Изменяя коэффициент. М деления УДЧ 2, формируют требуемые значения частоты сигнала, который после установки ам0 плитуды в аттенюаторе 7 и фильтрации в переключаемом фильтре 8 низких частот по- ступает в качестве модулирующего сигнала на генератор 9 ЧМ-сигнала.

Сигнал генератора 9 подается на выход

5 устройства и на вход формирователя 10 импульсного ЧМ-сигнала, выходные импульсы которого следуют на первые входы временных селекторов 16 - 19. Одновременно с выхода УДЧ 2 импульсы с частотой 4LF по0 ступают на вход.управляемого делителя 5 частоты, коэффициент деления Кд которого определяется задатчиком 6 номера измеряемой гармоники закона модуляции. В данном примере при измерении 1-й гармоники

5 Кд L 6, при измерении 2-й гармоники Кд L/2 3, при измерении 3-й гармоники Кд L/3 2. С выхода УДЧ 5 импульсы с

частотой вчетверо выше частоты измеряемой гармоники подаются на формирователь

0 11 строб-импульсов.

На выходах формирователя 11 строб- импульсов формируются импульсы с частотами KF, где К - номер гармоники, и имеющие сдвига фаз, равные 0: л:; я/2; 3 л/2 5 соответственно на его первом - четвертом выходах.

Сдвиги фаз на частотах гармоник отсчитываются от общего момента сброса, который поступает на формирователь 11 строб-импульсов один раз за период частоты модуляции с формирователя 4 квазисинусоидального напряжения. Выходной импульс формирователя 14 своим передним фронтом сбрасывает в нуль кодь реверсивных счетчиков 20 и 21, а задним фронтом разрешает запуск формирователя 15 по приходу первого импульса с выхода УДЧ 13 измерительных интервалов времени.

Одновременно противофазные импульсы соответственно с первого и второго, третьего и четвертого выходов формирователя 11 строб-импульсов поступают на временные селекторы 16 - 19 и открывают их для прохождения импульсов ЧМ-сигнала на реверсивные счетчики 20 и 21 квадратурных компонент NX и Ny. По окончании измерительных временных интервалов временные селекторы 18 - 19 закрываются и коды на выходах реверсивных счетчиков переписываются и запоминаются для дальнейшей обработки согласно приведенным формулам.

По полученным данным определяются парциальные, среднеквадратические и пиковые значения девиации частоты, сдвиги фаз, а также коэффициент гармоник закона частотной модуляции, т.е. достигается расширение области применения объекта за счет определения дополнительных параметров ЧМ-сигналов, причем с повышенной точностью.

Формула изобретения

1. Способ формирования частотно-модулированного сигнала и преобразования его параметров в код, а котором сформированный частотно-модулированный сигнал стробируют квадратурными прямоугольными колебаниями с частотой модулирующего сигнала, подсчитывают число переходов через О отселектированных частотно-модулированных сигналов за измерительный интервал времени, равный целому числу периодов модулирующего сигнала, и определяют по полученным отсчетам девиацию частоты и сдвиг фаз по первой гармонике, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения области применения, частотно-модулированный сигнал дополнительно . стробируют квадратурными прямоугольными колебаниями с частотой К-й гармоники модулирующего сигнала, подсчитывают число переходов через О отселектмрован- ных частотно-модулированных сигналов за измерительный интервал времени и определяют дополнительные параметры частот; но-модулированного сигнала согласно математическим выражениям

РйЧ ,

S ч,,агсЦ-jf „

ДИ К г 1

ър Г U

.H i -arclg- -,

I..--JjK i b- t«h

-..-,

S

4ML

а пиковые значения девиации частоты определяются как максимум и минимум функции Af (t) Afi sin (2 ж F t + p + Af2 x x sin (4nFl + pz)+... Д fKsin (2 nК F t + рк), где A IK - парциальные девиации частоты с К-й гармоникой;

р - сдвиг фазы К-й гармоники закона модуляции;

AfcK среднеквадратическое значение девиации;

Кг - результирующий коэффициент гармоники;

Кг,к - парциальный коэффициент К-й гармоники;

F - частота модулирующего сигнала; fo - опорная частота;

. М - коэффициент деления опорной частоты;

L - наименьшее общее кратное номеров измеряемых гармоник;

No - целое число периодов модулирующего сигнала;

NXK, NyK - число импульсов ЧМ-сигнала, подсчитанное соответственно во время действия квадратурных прямоугольных колебаний с частотой К-й гармоники. ;

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что модулирующий сигнал, квадратурные прямоугольные колебания и измерительный интервал времени формируют делением опорной частоты, значение которой кратно частоте, в четыре раза превышающей величину наименьшего общего кратного частот всех измеряемых гармоник частоты модулирующего сигнала,

3. Устройство для формирования частотно-модулированного сигнала и преобразования его параметров в код содержащее опорный генератор, формирователь строб- импульсов, первый и второй реверсивные счетчики, формирователь измерительных

интервалов времени, последовательно соединенные аттенюатор, фильтр нижних частот, генератор частотно-модулированного сигнала и формирователь импульсного частотно-модулированного сигнала, выход которого соединен с первыми входами первого - четвертого временных селекторов, а также формирователь импульсов сброса, выход которого объединен с входами сброса формирователя измерительных интервалов времени, первого и второго реверсивных счетчиков, причем первый - четвертый выходы формирователя строб-импульсов подключены соответственно к вторым входам первого-четвертого временных селекторов и первому - четвертому входам формирователя измерительных интервалов времени, первый-четвертый выходы которого соединены соответственно с третьими входами первого - четвертого временных селекторов, суммирующий и вычитающий входы первого реверсивного счетчика подключены соответственно к выходам первого и второго временных селекторов, а суммирующий и вычитающий входы второго реверсивного счетчика - соответственно к выходам третье1 1 четвертого временных селекторов, от,; чающееся тем, что,

с целью повышения точности измерения и расширения области применения, в него дополнительно введены первый управляемый делитель частоты, задатчик модулирующей

частоты, задатчик номера гармоники, формирователь квазисинусоидального напряжения и последовательно соединенные второй и третий управляемые делители частоты, кодовые входы которых подключены

соответственно к выходам задатчиков модулирующей частоты и номера гармоник, причем вход второго управляемого делителя частоты соединен с выходом опорного генератора, а выход через формирователь квизисинусоидального напряжения -с первым входом формирователя строб-импульсов и входом первого управляемого делителя час-, тоты, выход которого подключен к пятому входу формирователя измерительных интервалов времени, второй вход формирователя строб-импульсов соединен с выходом третьего управляемого делителя частоты.

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может использоваться, -..в частности, при метрологических измерениях параметров частотно-модулированного (Ч М) сигнала. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение области применения. Строби- рование сформированного ЧМ-сигнала квадратурными прямоугольными колебаниями не только с частотой модулирующего сигнала, но и с частотой второй, третьей и Т.д. гармоник: за целое число периодов модулирующего сигнала с последующим подсчетом числа переходов через нуль отселектированных ЧМ-сигналов позволяет получить коды для определения с повышенной точностью по математическим формулам парциальных, среднеквадратических и пиковых значений девиации частоты, сдвиги фаз, а также коэффициент гармоник закона частотной модуляции. Устройство для осуществления способа формирования. Ч М- сигнала и преобразования его параметров в код содержит спорны и генератор 1, аттенюатор 7, фильтр 8 нижних частот, генератор 9 ЧМ-сигнала, формирователь 10 импульсного ЧМ-сигнала, формирователь 11 строб-им- пульсов, формирователь 14 сброса, формирователь 15 измерительных интервалов времени, временные селекторы 16 - 19 и реверсивные счетчики 20,21.. Введение управляемого делителя частоты (УДЧ) 2, за- датчикаЗ модулирующей частоты, формирователя 4 квазисинусоидального напряжения, УДЧ 5, за датчика 6 номера гармоник, задатчика 12 числа периодов-и УДЧ 13 позволяет достичь поставленную цель. 2 с. и 1 з.п, ф-лы, 1 ил. &tx03 „