Устройство для измерения параметров периодического сигнала Советский патент 1980 года по МПК H04B3/46 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для измерения периодических сигналов с флуктуирующим периодом (квазипериодических) на фоне шумов.

Известноустройство для измерения параметров периодического сигнала, содержащее последовательно соединенные аналоговый преобразователь, сумматор и анализатор параметров, а также фильтр и блок памяти, вход и выход которого соединены соответственно со вторым входом сумматора 1 .

Однако такое устройство для измерения параметров периодического сигнала не обеспечивает достаточно высокой точности измерения при действии помех.

Цель изобретения - повышение точности измерения при действии помех.

Это достигается тем, что в устройство для измерения параметров периодического сигнала, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, сумматор и анализатор параметров, а также фильтр и блок памяти, вход и выход которого соединены соответственно со вторым выходом и вторым входом сумматора, введены

генератор, делитель частоты и фазовый детектор, при этом выход фазового детектора через последовательно соединенные фильтр и генератор подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, сигJ нальный вход которого объединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого через делитель частоты соединен с выходом генератора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для измереto ния параметров периодического сигнала.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, сумматор 2, анализатор 3 параметров, блок 4 памяти, фазовый детектор 5, фильтр 6, генератор 7, делитель 8 частоты.

Устройство для измерения пара.метров периодического сигнала работает следующим образом.

Пусть на вход устройства поступает аддитивная смесь U(t) полезного сигнала

20 x(t) и белого шума n(t)

lJ(t) x(t) + n(t)(1)

x(t)-непрерывный периодический сигнал с флуктуирующим периодом: x(t) ZAi-sin i.2jif,(t).t i где fi(t) -частота основной гармоники периодического сигнала; (f, р-,(Т период сигнала) является случайной функцией времени со средним значением fo; п - количество гармоник периодического сигнала; At - амплитуда i-ой гармоники сигнала;Система, состоящая из последовательно соединенных фазового детектора 5, фильтра 6,генератора 7 и делителя 8 частоты, служит для слежения за основной гармоникой периодического сигнала. Полоса пропускания такой системы при малых скоростях флуктуации периода сигнала определяется полосой пропускания фильтра 6- Af, и если она меньше области флуктуации частоты основной гармоники периодического сигнала ДГ, то получим повышение помехоустойчивости устройства в t раз. При этом выходное колебание генератора 7 синхронизировано по фазе с принимаемым сигналом, а частота колебаний в 2п раз боль ше частоты f 1 основной гармоники принимаемого сигнала. На первый вход фазового детектора 5 поступает сигнал частоты fi(t), на второй вход-напряжение частоты fr/2n, выходное напряжение фазового детектора пропорционально разности (fi-4)-t

Напряжение на выходе фильтра 6, пропорциональное Дф будет вызывать изменение частоты генератора 7 до значения, когда Дф О, т.е. согласно (3)

f 2nf -4j|L-.

(4)

Напряжение с выхода генератора 7 поступает на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 1 и запускает его в моменты

tL i-p-, i 1,2,, 2n,

(5)

- n

где Т - текущее значение периода гармонического сигнала.

За каждый период сигнала формируется 2п выборок сигнала, значение фазовых углов между которыми

i $-2д (6)

при изменении периода Т полезного сигнала не изменяются.

С выхода аналого-цифрового преобразователя 1 измеренные значения сигнала поФормула изобретения

Устройство для измерения параметров периодического сигнала, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, сумматор и анализатор параметров, а также фильтр и блок памяти, вход и выход которого соединены соответственно со вторым выходом и вторым входом сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения при действии помех, введены генератор, делитель частоты и фазовый детектор, при этом выход фазового детектора через последовательно соединенные фильтр и генератор подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, сигнальный вход которого объединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого через делитель частоты соединен с выходом генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2609733/18-09, кл. Н 04 В 3/46, 28.03.78 (прототип). ступают на сумматор 2, который суммирует результаты измерения, соответствующие одним и тем же моментам запуска аналогоцифрового преобразователя 1 за период сигнала. После каждого цикла измерения, равного одному периоду сигнала, накопленные за предыдущие периоды значения сигнала заносятся в блок 4 памяти. При новом цикле измерения значения амплитуды сигнала, поступающие из аналого-цифрового преобразователя 1 и соответствующие i-м моментам запуска аналого-цифрового преобразователя 1 согласно (5) складываются со значениями, хранящимися в блоке 4 памяти и соответствующими также i-м моментам запуска аналого-цифрового преобразователя 1, т.е. соответствующие одному и тому же фазовому углу периода сигнала. Этим устраняется нестационарность процесса, обусловленная флуктуацией периода сигнала за время измерения. Количество усредняемых точек за период сигнала равно 2п, т.е. в два раза больше количества гармоник периодического сигнала. Количество усредняемых периодов N зависит от отношения сигнал-помеха на входе устройства. Так как сигнал когерентен, то мощность сигнала в процессе накопления пропорциональна №(), мощность некогерентного шума , поэтому отношение мощностей после накопления увеличивается в - N раз. После N накопленных периодов информация с выхода сумматора 2 поступает на вход анализатора 3 параметров.