Цифровой панорамный измеритель частоты Советский патент 1982 года по МПК G01R23/16 G01S9/44 

(5) ЦИФРОВОЙ ПАНОРАМНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

I

Изобретение относится к радиоизме рительной технике и моиет быть использовано в радиолокации, радионавигации и, в частности, в радиотехнических системах траекторных измерений.

.Известен цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, стробируемый дешифратор, блок постоянной памяти, блок сумматоров, квадратор и решающий блок, а также блок формирования импульсов нуль-пересечений 11.

Недостатком этого устройства является большая аппаратуроемкость и недостаточно высокая точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, стробируемый

дешифратор, блок постоянной памяти, блок формирования знака и преобразования числа, блок сумматоров, квадратор и решающий блок, а также формирователь импульсов нуль-пересечений, выход которого подключен к входу стробируемого дешифратора 2.

Недостатком известного измерителя является также невысокая точность оценки частоты сигнала.

Цель изобретения - повышение точности оценки частоты при сохранении аппаратурного объема.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий блок формирова-. ния импульсов нулей, выход которого соединен с управляющим входом буферного регистра, первый блок постоянной памяти, последовательно соединенные блок формирования знака и преобразования числа блок накапливающих сумматоров, квадг атор и решающий блок а также послепонятрпк3930

о соединенные генератор тактовых мпульсов, реверсивный счетчик, выод которого соединен.с входом буерного регистра, знаковый выход еверсивного счетчика соединен с правляющим входом блока формирования знака и преобразования числа, введены распределитель, блок комбинационных сумматоров, последовательно соединенные второй блок постоянной памяти и ключ, а также блок заержки, причем выход буферного регистра подключен к первому входу лока комбинационных сумматоров, второй вход которого соединен с выходом ключа, а выход через первый блок постоянной памяти - с информационными входами распределителя, выход которого подключен к входу блока формирования знака и преобразования числа, выход блока формирования импульсов нулей подключен непо-i средственно к первому управляющему входу распределителя и через блок задержки - к второму управляющему входу распределителя и второму входу ключа.

На чертех(ё представлена блок-схема цифрового панорамного измерителя частоты.

Цифровой панорамный измеритель частоты содержит последовательно соединенные генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 импульсов, буферный регистр 3, блок Ц комбинационных сумматоров, первый блок 5 постоянной памяти, распределитель б,-блок 7 формирования знака и преобразования числа, блок 8 накапливающих сумматоров, квадратор 9 и решающий блок 10, блок 11 формирования импульсов нулей, блок 12 задержки, ключ 13 и второй блок 1 постоянной памяти.

Устройство работает следующим образом.

На входе блока 11 формирования импульсов нулей в течение времени te(0. Т) наблюдается измерительны сигнал

U(t) SoSln{2Jlfct - f), (1) где SQ - амплитуда сигнала;

f с - частота, fc€( F), .

fл и 2F соответственно центральное значение и ширина полосы возможных частот сигнала;

(f- случайная фаза, равномерно распределенная на интервале

. (-л,Я.

4

Одновременно, работая в течение времени. () в режиме вычитания, а в течение времени tne(T/2,T) в режиме сложения, реверсивный счетчик. 2 регистрирует в вычитания число п VVv|0. а в режиме сложения число п Щи импульсов генератора 1, поступающих с тактовой частотой

f Ч f + F и f. - . t О t 2

При положительном переходе измеряемого сигнала через нулевую ось амплитуд блок 11 формирования импульсов нулей генерирует кратковреенный импульс, поступающий на первый управляющий вход распределителя , на блок 12 задержки и на вход стробимпульса буферного регистра 3,

в который осуществляется запись чиса, зарегистрированного реверсивным счетчиком 2 от начала интервала наблюдения до соответствующего момента t К-го положительного перехода

измеряемого сигнала через нулевую ось амплитуд.

Первый блок 5 постоянной памяти набор из М -Tf опорных дискретных сигналов в виде числовой

матрицы, рассчитанной в моменты следования тактовых импульсов генератора 1 по М различным частотам, лежащих в полосе 2F с шагом дискретизации uf 1/2Т. Числовая матрица формируется только по синусной составляющей сигнала в виде чисел

Sggn iJife S 2.Jr fg/«t, (4.J

где ,M ; n(7,W.

Поскольку косинусоида есть сдвинутая на Л/2 синусоида, то числа по косинусной составляющей можно формировать из чисел по синусной составляющей . Практически:, операция сдвига на J(/2 реализуется следующим образом. Импульс, генерируемый блоком 11 формировали импульсов нулей в момент перехода сигнала через нуль и задержанный в блоке 12 задержки, поступает на втОрой управляющий вход распределителя 6, а также открывает ключ 13, через который ко вторым входам блока k комбинационных сумматоров подключается блок 1k.

В блоке комбинационных сумматоров путем сложения содержимого буферного регистра 3 и блока I формируются новые адреса считывания информации из первого блока 5 постоян ной памяти через распределитель 6 в блок 8 накапливающих сумматоров п косинусной составляющей. Второй блок постоянной памяти хранит М 2F2T констант Cg( Е каждая из которых численно равна ко личеству импульсов генератора .1, ум щающихся на четверти периода каждого из М опорных сигналов . 4 ,M ,(3) где Tg - период колебания f-oro опор ного сигнала. Таким образом, с учетом констант по импульсу нуль-пересечения осущест вляется считывание чисел по синусной составляющей, сдвинутых по фазе на угол 5Г/2 и- численно равных значениям опорных сигналов по косинусной составляющей в момент нуль-пересечения Время задержки импульса нуль-пересечения выбирается из условия где fо - центральная частота измерительного сигнала. Видно, что при работе счетчика в режиме сложения знак чисел , сформированных из чисел по синусной составляющей, в силу четности функции S0f, по. аргументу п не изменяется, а знак чисел . должен меняться на противоположный, так как функция Sggn является нечетной функцией аргумента п. Блок 7 формирования ана ка и преобразования числа по сигналу на управляющем входе, поступающему с знакового выхода реверсивного счетчика 2, работающего в режиме сло жения, формирует противоположный знак чисел по квадратурной составляющей сигнала и, кроме того, осуществляет преобразование кода чисел Sg в обратный, тем самым обеспечивается работа блоков сумматоров по правилам сложения двоичных чисел.. К концу интервала наблюдения в блоке 8 накапливающих сумматоров накапливается 2Н сумм g BoosaJfe t-n ; .п, где N - число положительных нульпересечений сигнала (1) на интервале наблюдения; п - число тактовых .импульсов, зарегистрированных реверсивным счетчиком 2 к моменту tj, выпадения К-го нуля., Квадратор 9 формирует,отсчеты Ye энергетического спектра сигнала(1) Решающий блок 10 определяет коор-динату максимума этого спектра с исг пользова ем интерполяционных формул типа ряда Котельникова. Точность измерения частоты монохроматического сигнала с амплитудой SQ, принимаемого на фоне белых шумов со спектральной плотностью NO, определяется дисперсией оценки частоты, равной ;а - «sJ{i3Ji4 Таким образом, при одинаковом объеме первого блока постоянной памяти известного и предлагаемого устройства, время наблюдения в последнем можно удвоить, а это приводит к уменьшению (по сравнению с известным устройством) дисперсии оценки частоты в восемь раз. Формула изобретения Цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий блок формирования импульсов нулей, выход которого соединен с.управляющим входом буферного регистра, первый блок постоян- ной памяти, последовательно соединенные блок формирования знака и преобразования числа, блок накапливающих сумматоров, квадратор и решающий блок, а также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, выход которого соединен с входом буферного регистра, знаковый выход реверсивного счетчика соединен с управляющим входом блока формирования знака и преобразователя числа, отличающийся тем, что, с целью повьаиения точности, в него введены распределитель, блок комбинационных сумматоров, последовательно соединенные .второй блок постоянной памяти и ключ, а также блок задержки, причем выход буферного pe