Способ измерения девиации частоты Советский патент 1975 года по МПК G01R23/00 

1

Сиособ относится к области радиоизмереиий и может быть реализован в устройствах, предназначенных для измерений с большой точностью и высоким быстродействием девиации частоты электрических колебаний при частотной манипуляции исследуемого сигнала.

Известны способы измерения девиации частоты, состоящие в том, что сигнал образцового генератора /,- , который в общем случае может отличаться от частоты исследуемого сигнала /с на некоторую величину А/, смещают на частоте на известную величину /о, выбираемую таким образом, чтобы /о Af- Смещенный но частоте сигнал образцового генератора смещивают с исследуемым сигналом и выделяют разностную частоту, которую нреобразуют во временной интервал длительностью, обратно пропорциональной значению разностей частоты. Из этого временного интервала вычитают временной интервал длительностью, обратно пропорциональной частоте /0.

Разностный временной интервал

При формировании разностного временного интервала получают также сигнал «знак Af, зависящий от соотнощения частот /о и /,. . Подсчитывая число импульсов эталонной частоты, заполняющих разностный временной интервал, определяют величину Af.

Однако для такого способа характерны недостаточная точность и невысокое быстродействие нри значениях девиаций, нревыщающих десятки герц.

Цель изобретения - обеспечение нри высоком быстродействии большой точности измерений в щироком диаиазоне значений девиации частоты.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу измерения проводят в два этана, при этом на первом этапе в качестве номинального значения частоты нринпмают значение несущей частоты, а на втором - значеине частоты спектральной составляю1цей, определенной на первом этапе, и затем результаты измерений обоих этапов суммируют с учетом, знаков отклонения.

Способ состоит в следующем.

виации частоты. Сигнал от образцового генератора / смешивают с исследуемым сигналом и выделяют разностную частоту, которую преобразуют во временной ннтервал длительностью, обратно нронорциоиальиой значению разностной частоты. Из этого временного интервала вычитают времеииой ннтервал длительностью, обратно пропорциональной частоте /QI; так как foi /д , длительность разностного интервала с некоторой точностью нроиорцпональна /,., . Заполняя этот интервал имиульсами эталонной частоты, ио количеству ирошедших импульсов определяют нриблнжениое зпачение /, , а следовательно, нриближенное значение частоты спектралы ой составляющей/ f,:i:/;i|

На втором этапе образцовый генератор настраивают на частоту /,., , которая отлнчается от частоты и известную величину /о:;, причем /02 А/л, , где ,,, -возможная величина иогрешности онределепия величины /дНа первом этапе измерений. Далее измерения осупд,ествляют аналогично первому этапу измерений, определяя при этом Д/д , т. е. поправку к величине /д . Затем, суммируя (с учетом знаков) результаты намерений обоих этапов, получают значение девиации частоты с требуемой точностью.

На чертеже показана блок-схема устройства для осуществлепия способа.

Схема содержит смеситель 1 частот, перестраиваемый образовый генератор 2, формирователь 3 временных интервалов, схему 4 совпадения, блок 5 суммирования и управлеиия и индикатор 6 девиации частоты.

Смеситель частот смешивает частоты исследуемого сигнала / с сигналом от перестраиваемого образцового генератора и выделяет разностную частоту. Смеситель частот связан с формирователем времеиных интервалов и перестраиваемым образцовым генератором. Перестраиваемый образцовый генератор, который может быть выполнен, например, в виде синтезатора частоты с электронным управлением, обеспечивает формирование сигналов с необходимыми частотами но командам, поступающим на пего с блока суммирования и управления. Генератор 2 связан со смесителем частот и с блоко.м 5.

Формирователь временных интервалов формирует времеппые интервалы, пропорциональные приближенному значению девиации частоты - на первом этане измерений и погрешности определения девиации частоты - на втором этапе. Кроме того, формирователь обеспечивает формирование сигналов, характеризующих знаки измеряемых отклонени частот. Формирователь времешплх Н1ггервалов связан со смесителем частот, схемой совпаде ния, блоком суммирования и управления с источником сигналов вспо: югатсльных онорпых частот /01 и /02.

Схема совпадения преобразует времеиные интервалы, поступаюидие от формирователя 3 в пачки импульсов, количество которых нронорционально временным интервалам. Схема связана с формирователем временных интервалов, блоком суммирования и управлеиия, а также с источником сигнала эталонной частоты / эт .

Блок суммирования и управления управляет перестройкой частоты генератора, подсчитывает число импульсов, пропорциональное девиации частоты, выдает результат на индикатор девиации частогы и управляет режимом работы формирователя временных интервалов. Блок 5 связан с источником исследуемого сигнала, генератором 2, формирователем 3, схемой 4 и индикатором 6. Индикатор девиации частоты: нредназначен для индикации результатов измерений и связан с блоком суммирования и унравлепия.

Нзмерение девиации частоты частотпо-манинулированного сигнала осуществляется устройством в два этапа. На первом этапе измерений блок 5 выдает на генератор 2 команду, но которой он перестраивается на частоту /г 1 / + Ьь где /„ - несущая частота. /01 - вспомогательная опорная частота, которая выбирается таким образом, чтобы /01 х /дмакс (/дмакс - максимально возможное значение девиации частоты. Известно, что

f f С| + /Сз

/ - - .

где /cj и /,., -частоты спектральных составляющих при частотной манипуляции.

Сигнал с генератора 2 поступает на смеситель 1 частот, где он смешивается с исследуемым сигналом. С выхода смесителя частот снимают сигнал с разностной частотой. Так, нри поступлении на вход смесителя сигнала с

частотой /(. разностная частота равна /„ +

+/01-/cj (/н-/ci )+/о1 /о1+/д , так как /д /„-/J,., . Этот сигнал подают на формирователь временных интервалов, где на первом этапе формируют разностный временный интервал.

ATi А.

foi + 1.1

дг, Л, .-4i

так как fo

f,

/01

нри этом, вследствие приближенного характера последнего соотношения частота /д отображается в разностном временном интервале ДГ) с некоторой погрешностью Д/д . Если

приближенное значение частоты /д обозначить как /д ,{/, /д ), то ДГ, - С,/, .

Разностный вpeмelп oй интервал подают пи схему совпадения, с выхода которой снимают начку импульсов, количеством Л /эт ДГ,

- i/д. .

Эти импульсы постуцают на блок суммирования и управления, где осуществляется запомииание числа импульсов Л;. На этом nepisbiii этап измерения заканчивается, после чего блок 5 осуществляет перестройку геператора 2 па частоту /,,, /,..+ /02. причем /02 А/д,. Частота /ci.i даипом случае - приближенное значение частоты нервон спектральной составляюи1,ей, которая определяется блоком 5, па основании первого этана измерений (/.|

/II/Л )

Аналогично предыдущему со смесителя частот снимают сигнал с разностной частотой. Однако па втором этапе измерений прп поступлении па вход смесителя первой спектральпой составляюпдей значение разностной частоты составляет ,i +/02 - /с, /о2±А/„, , так как Д,, -/е, Af , .

Формирователь времеппых интервалов вырабатывает разностный временной интервал

1

1, при /02 / А/д,

А,

2 --

/02 ± А/д, /

Этот времеппой интервал подают па схему совпадения с выхода которой на блок 5 поступает в этом случае пачка импульсов, количество которых равно NZ К.2 Af д . В блоке 5 это число суммируется с числом NI, с учетом знака A/JI и /д (сигнал о знаке вырабатывает формирователь 3 в зависимости от соотношения длительностей тех временных интервалов, из которых образуются и АГ2.

Таким образом, в блоке 5 формируется

чпс.И, cooTBeicTiiyiOHiee нзме)яемо,му значению девнацин частоты, которое и отображается па индикаторе девиации частоты.

Благодаря линии связи, которая имеется между источником исследуемого сигнала и блоком 5, обеспечивается необходимое для правильной работы всего устройства фазирования команд управления с промежутками времени, в течение которых существует одна из манипулирующих спектральных составляюпщх.

П р е д м е т и з о б р е т е н и я

Способ измерения девиации частоты путем

формирования временных интервалов, обратно нронорцпональпых известной частоте /о и разностной частоте, получеппой в результате смещеппя исследуемого сигнала, с сигналом, частота которого на /о отличается от номинальной

частоты, вычитания этих интервалов друг из друга и подсчете числа импульсов заполнения разностного промежутка времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при высоком быстродействии в широком диапазоне значений измеряемой величины, измерения проводят в два этапа, при этом на нервом этапе в качестве номинального значения частоты принимают значение несущей частоты, а на втором - значение частоты

спектральной составляющей, определенной на первом этапе, и затем результаты измерений обоих этапов суммируют с учетом знаков отклонепия.