Устройство для измерения параметров гармонических сигналов Советский патент 1979 года по МПК G06G7/12 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для оператив- ного одновременного определения величины и момента появления экстремума сигнала, отклонения частоты и фазы принимаемого гармонического сигнала относительно опор- ного колебания. Известно устройство, содержащее усилитель-ограничитель, полосовой фипьтр, фазочувствитепьный выпрямитель, фильтр нижних частот, генератор и формирователь импульсов 1 . Это устройство реагирует на разность фаз между принимаемым и опорным сигналом, но не реагирует на изменение амплитуды принимаемого сигнала, а расхождение по частоте вызывает ошибку в оценке фаЬбвого сдвига между принимаемым и опорным сигнапом. Известно также устройство для определения экстремальных значений сигнала, содержащее линию задержки с отводами, с помощью которой формируются значения сигнала, смещенные во на интер- вал квантования по времени, два элемента сравнения, подключенные своими входа- ми к отводам линий задержки через входные ключи, импульсный генератор, выход которого подключен JK управляющим входам этих ключей, формирователи импульсов, две схемы совпадения и выходные ключи, причем выходы этих ключей являются выходами устройства, опредепшощего вид и величину экстремума сигнала, а также момент его появления 2 . Такое устройство не позволяет определить сдвиги по частоте и фазе между принимаемыми и опорными гармоническими сигналами. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения отклоне1гая частоты и фазы принимаемого сигнала относительно опорного колебания. Это достигается тем, -JTO устройство для измерения параметре, гармонических сигналов, содержащее импульсный генератор, выходом подключенный к входам трех входных ключей, и линию задержки, выхо- ды которой через два входяых ключа, два эпемента сравнения, два формирователя импульсов, два элемента совпадения соединены с входами двух выходных ключей, снабжено решающим блоком, три входа ко- торого подключены соответственно к выходам входных ключей, элементом НЕ, форми роватепем стробируюшего импульса, двумя дополнительными выходными ключами и индикатором нуля, вход которого соединен с вторым входом решающего блока, а вы- ход через элемент НЕ - с четвертым его входом, причем второй вход элемента НЕ подключен к выходу импульсного генерато- ра, и через формирователь стробирующего импульса iK входам двух дополнительных выходных ключей, вторые входы которых соединены с двумя выходами решающего блока соответственно, На чертеже дана принципиальная электрическая схема устройства для измерения параметров гармонических сигналов. Оно содержит линию 1 задержки с отводами, входные ключи 2-4, импупьошш генератор 5, элементы 6 и 7 сравнения, выходы 8-11 элементов сравнения, формирователи 12 и 13 импульсов, элементы 14 и 15 совпадения, выходные ключи 16 и 17, индикатор нуля 18, эпемент НЕ 19 решающий блок 2О, выходные ключи 21 и 22 сигналов рассогласования, формирователь 23 стробирующих импульсов, сигналы 24 и 25 соответственно рассогласования по частоте и фазе, вход 26 опорного сигнала. Устройство работает следующим образом. Входной гармрничес кий сигнал И подается на пинию 1 задержки, а также на первый (информационный) вход ключа 2. На линии задержки сигнал задерживается на время at и 2 д1 и подается соответственно на первые входы ключей 3, и 4. На вторые (управляющие) входы ключей от датупьсного генератора 5, который синхронизируется опорным сигналом, поступающим, например, от второго гетеродина приемника, причем импульсы вырабатываются при нулевой фазе синхронизирующего опорного свгнапа, а период генератора равен времени задержки сигнала д1 . С выходов кпючей 2-4 сигналы подаются на элементы 6 и 7 сравнения и на входы решающего блока 2О, а сигнал с выхода ключа 2 еще и на индикатор нуля 18. При этом элемент 6 сравнения вырабатывает сигнал на к.1ходе 8, если величипа, поступающая с ключа 3, меньше ве- личины, поступающей с ключа 2. В про- тинном случае сигнал возникает на выходе 9. Элемент 7 сравнения вырабатывает сигтшп на выходе 10, если величина, пос- тупающая с ключа 3, меньше величины, поступающей с ключа 4. В проГивном спучае сигнал возникает на выходе 11. Сигналы с выходов 8-11 подаются на формирователи 12 и 13 импульсов, на выходе которых по1шляются сигналы, поступающие на элементы 14 и 15 совпадения. Элемент 14 вырабатывает на своем выходе сигнал тогда, когда имеет- ся минимум функции, а элемент 15 выра- батывает сигнал тогда, когда появляется максимум функции. Сигналы с элемента 14 или 15 подаются на управляющие входы выходных ключей 16 или 17, на первые (информационные) входы которых поступает входной сигнал и , задержанный на время д1 Ключи 16 и 17 открываются и выдают на выход значение экстремума. Так как гармонический сигнал полнотью описывается значениями амплитуды, фазы и частоты, для их нахождения необходимо составить и решить три уравнения с тремя неизвестными, где в качестве известных величин используются три мгновенных значениягсигнала, снятых черезинтервалы времени л1 . При этом для устранения неопредепенности в определении частоты и фазы измерения должны производится на интервале - , гдеТр - , I we J(j риод частоты ксспедуемого входного сигнала. Так как на интервале - следует произвести три отсчета Д 4 -г- . .ь Сигналы с выходов ключей 2-4 поступают на входы решающего блока 20. Определение отклонения частоты, производимое в решающем блоке, осуществля ° формуле F - -rcipc С05А Y« ч- Y, - частота отсчетов, а VQ,V ы У.- соответственно мгновенный значения сигналов, отсчитываемые в моменты времени , - -г - и1., 2д1 tj At причем за нулевой момент времетш усповно принимается момент появления сигнала на выходе ключа 3. Мгновенный фазовый сдвиг между опор ными и анализируемым копебаниями опредепяется по формупе Y Для искпючения ошибок, вызванных вы полнением операции деления на малую величину Y , сигналы с ключа 3, формиру ющие величину YJ , подаются на индикатор нуля 18, который при значениях Y, меньших некоторых значений д , вырабатывает импульс, поступающий на элемент НЕ. При. этом импульс от генератора 5 через элемент НЕ не проходит, и сигнал на управляющий вход решающего блока не поступает. В результате этого решение на данный момент времени не выдается. Для повышения точности измерения от счеты производятся в те моменты времени, когда переходные процессы успевают закончиться. С этой целью сигналы 24 и 25 соответственно рассогласования по частоте и фазе выдаются с выходных ключей 21 и 22 сигналов рассогласования лишь при поступлении на управляющие входы Последних импульсов от формирователя 23 стробирующих импульсов, на вход которого поступают сигналы от импульсного генератора 5. В частном случае при применении фазовой или относительной фазовой модуляции на управляющие входы ключей 1 и 3 могут передаваться импуль- сы тактовой синхронизации, сдвинутые относительно значащих моментов времени на половину периода частоты модуляции. Формула изобретения Устройство для измерения парамот юв гармонических сигналов, содержащее импульсный генератор, выходом подключенный к входам трех входных ключей, и пинию задержки, выходы которой через два входных ключа, два элемента сравнения, два формирователя импульсов, два элемента совпадения соединены с входами двух выходных ключей, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения отклонения частоты и фазы принимаемого сигнала относительно опорного колебания, снабжено решающим блоком, три входа KOTOpcHfo подключены соответственно к выходам входных ключей, элементом НЕ, формирователем стробирующего импульса, двумя дополнительными выходными кпючами и индикатором нуля, вход которого соединен с вторым входом решающего блока, а выход через элемент НЕ - с четвертым его входом, причем второй элемента НЕ подключен к выходу импульсного генератора, и через формиро- ватель стробируюшего импульса - к аходам двух дополнительных выходных ключей, вторые входы которых соединены с двумя выходами решающего блока соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Фремке Л. Ф. Телеизмерения. М., Высшая школа, 1975, с. 212. 2.Авторское свидетельство СССР № 424162, кл. G 06 G 7/12, 1974.