СПОСОБ ДИСКРЕТНОГО ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА Советский патент 1972 года по МПК G06G7/18 

Изобретение относится к аналого-цифроВьш способам дифференцирования электрических, в частности, частотно-модулированных сигналов. Такие способы дифференцирования позволяют получить положительную и отрицательную производную частотно-модулированного сигнала по времени в виде числа импульсов и обеспечивают одинаковый коэффициент передачи при .выделении положительной и отрицательной производной.

Известный способ заключается в квантовании частотно-модулированного сигнала по времени с постоянной частотой и суммировании числа колебаний частотно-модулированного сигнала в течение каждого нечетного периода квантования нрп последующем вычитании n:j полученной суммы числа колебаний частотномодулированного сигнала за четный период квантования. Таким образом получают разность, величина и знак которой соответствуют величине и инвертированному знаку первой производной частотно-модулированного сигнала по времени. Отрицательную разность (т. е. число колебаний частотно-модулированного сигнала, пропорциональное положительной производной) измеряют посредством дифференцируепюго сигнала в конце четного периода квантования после сравнения числа колебании в четном периоде квантования с суммарным числом колебаний в нечетном периоде квантования, а положительную разность посредством дифференцируемого сигнала в начале нечегного периода квантования. При этом величину положительной разности запоминают, а затем

вычитают из суммы числа колебаний очередного четного периода квантования.

Этот способ сложен из-за необходимости запоминания положительной фазности на время измерения ее величины, что требует использования двух реверсивных счетчиков при синтезе дифференцирующего устройства.

Цель изобретения - упрощение процесса дифференцирования частотно-модулированного сигнала.

Это достигается тем, что положительную разность числа колебаний частотно-модулированного сигнала измеряют в начале нечетного периода квантования посредством электрических сигналов, частота которых превосходит

частоту дифференцируемого сигнала.

По предложенному способу предусмотрено квантование частотно-модулированного сигнала по времени с постоянной частотой и суммирование числа колебаний частотно-модулированного сигнала в течение каждого нечетного периода квантования Т с последующим вычитанием из полученной суммы числа колебаний за четный период квантования Т, получая таким образом разность числа колебаний, велии инвертированному знаку первой производной частотно-модулированного сигнала по времени. При увеличении частоты дифференцируемого сигнала суммарное число колебаний в четном периоде к-вантования Т больше, чем суммарное число колебаний в нечетном периоде Т, поэтому разность числа колебаний частотно-модулированного сигнала отрицательна. Эту разность измеряют посредством дифференцируемого сигнала в конце четного периода Т после сравнения числа колебаний в четном периоде Т квантования с суммарным числом колебаний в нечетном периоде Т, а положительную разность (т. е. число колебаний частотномодулированного сигнала, пропорциональное величине отрицательной производной), измеряют в начале нечетного периода Т посредством электрических сигналов, частота которых превосходит частоту дифференцируемого сигнала. На чертеже показана блок-схема дифференцирующего устройства для осуществления предложенного способа. В исходном состоянии триггеры /, 2, 3, реверсивный счетчик 4, с триггером 5 знака находятся в состоянии «О. При этом импульсы и частотно-модулированного сигиала не поступают на вход счетчика 4 и на выходы дифференцирующего устройства. После переключения тумблера 6 импульсом 1/2 генератора 7 тактовых импульсов {частотой импульсов U определяется период Т квантования) триггеры 2, 5 и 3 перебрасываются в состояние (триггер 3 перебрасывается выходным напр.чжением триггера 5), в результате чего импульсы (/2 через логическую схему «И 5 и логическую схему «ИЛИ 9 поступают на вход реверсивного счетчика, работающего при состоянии «I триггера знака в режиме «сложение. Вторым импульсом 1/2 триггер знака перебрасывается в состояние «О, а реверсивный счетчик 4 переводится в режим «вычитание. Состояние триггера 3 при этом не изменяется. Если частота входного сигнала увеличивается, то количество импульсов С/ь поступившее на вход реверсивного счетчика 4 в четном периоде Т генератора 7, больще, чем в нечетНОМ, поэтому реверсивный счетчик 4 в состоянии «О окажется несколько ранее окончания четного периода Т генератора 7, а именно з момент равенства вычитаемого уменьшаемому. При переходе реверсивного счетчика в состояние «О перепадом выходного напряжения нуль-индикатора 10 триггер 3 перебрасывается в состояние «О (состояние триггера / при этом не изменяется). С выхода триггера 3 на вход логической схемы «И И поступает сигнал «I и до прихода следующего импульса 1/2 через схему «И 11 импульсы U-i поступают на первый выход дифференцирующего устройства. Количество этих импульсов пропорционально скорости увеличения частоты импульсов 0. С приходом очередного импульса t/2 триггеры 5 и 5 перебрасываются в состояние «I и цикл выделения положительной производной повторяется. При уменьшении частоты -входного сигнала в нечетном периоде Т генератора 7 на вход реверсивного счетчика импульсов U поступаег больше, чем в четном, поэтому в четном периоде Т реверсивный счетчик 4 и триггер 3 не переводятся в состояние «О. Положительная разность числа колебаний частотно-модулированного сигиала измеряется при этом в начале нечетного периода Т генератора 7. Это осуществляется следующим образом. К началу следующего нечетного периода Т после выделения в реверсивном счетчике 4 положительной разности триггер 3 находится в состоянии «I и ключ 12 открыт выходным сигналом этого триггера, проходящим через схему 13 задержки (время задержки этой схемы не менее времени срабатывания триггера 1), в результате этого при перебросе импульсом f/2 триггера 5 в состояние «I выходным напряжением триггера 5 через ключ 12 триггер / перебрасывается в состояние «I, при этом с выхода триггера / поступает сигнал «О и открываются ключи 14 и 15. Импульсы Hi могут поступать на вход схемы 16 задержки, а через схему «И 5 на вход реверсивного счетчика 4 они не поступают. Импульсы Ьз генератора 17 счетных импульсов через ключ 15 подаются на второй выход дифференцирующего устройства и через логическую схему «ИЛИ 9 на вход реверсивного счетчика 4, работающего в это время iB режиме «вычитание, так как первым же импульсом Оз, прошедщим через ключ 15 триггер 5 по входу «сброс перебрасывается Б состояние «О. Развязывающий диод 18 предотв1ращает переброс остальных триггеров в этот момент по щине «сброс. В состоянии «О триггер 5 находится в течение времени, необходимого для выделения положительной разности, т. е. до того момента, пока реверсивный счетчик 4 не окажется в состоянии «О и не перебросятся триггеры 1, 3 и 5, причем триггеры 1 к 3 перебрасываются выходным напряжением нульиндикатора 10 в состояние «О, а триггер 5 выходным напряжением триггера через развязывающий диод 19 перебрасывается в состояние «1, в результате этого исчезают импульсы Uz на втором выходе дифференцирующего устройства, реверсивный счетчик 4 переводится в режим «сложение, и на вход его снова могут поступать импульсы t/i через логическую схему «И 8. За время измерения положительной разности частотно-модулированного сигнала в зависимости от частоты генератора 17 на вход дифференцирующего устройства может поступить один или несколько импульсов Ui дифференцируемого сигнала. Если эти импульсы в иечстьом такте не поступают на вход реверсивного счетчика 4 при работе его в режиме «сложение, то величина следующей разности

оказывается больше или меньше истинной, что вызывает погрешность дифференцирования.

Для исключения этой погрешности импульсы t/i, поступаюшие на вход дифференцируюшего устройства во время измерения положительной разности, задерживаются схемой 16 задержки на время, не меньшее времени измерения положительной разности, а затем через схему «ИЛИ 9 поступают на вход реверсивного счетчика 4, работающего в режиме «сложение. Однако во многих случаях нет необходимости использования схемы 16 задержки и ключа 14, так как при соответствуюших частоте генератора 17 и быстродействии счетчика 4 время измерения положительной разности может быть уменьшено до величины, меньшей минимального периода следования

импульсов (/1, при этом ошибка становится пренебрежимо малой.

Предмет и з о б р е т е -н и я

Способ дискретного дифференцирования частотно-модулированного сигнала с использованием квантования сигнала по времени и определения знака и величины разности числа колебаний частотно-модулированного сигнала за

два фиксированных периода времени и с определением отрицательной разности в конце чет. ного фиксированного периода времени, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса дифференцирования, положительную

разность измеряют -в начале нечетного фиксированного периода с помощью электрических сигналов, частота которых превосходит частоту дифференцируемого сигнала.