Измеритель частоты Советский патент 1982 года по МПК G01R23/00 

(S) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при анализе радиолокационной информации, в системах траекторных измерений и т.п. Известен цифровой панорамный измеритель, содержащий последовательно соединенные канал преобразования сигнала в цифровую форму, процессор, квадратор и блок поиска мак симального спектрального отсчета 1 Недостаток известного устройства - низкая точность измер18ния. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является уст ройство для измерения частоты, содер жащее ограничитель, формирователь, генератор прямоугольных импульсов, блок сравнения, интегратор, выход ко торого подключен к -управлякмцему вхо ду генератора прямоугольных импульсов, выход ограничителя соединен со вторым входом блока сравнения, а так же вентиль, счетный блок и пересчетную схему, причем ко второму входу .вентиля подключен выход генератора счетных импульсов If. Недостаток известного устройства низкая точность измерени я. Цель изобретения - повышение точности измерения. Эта цель достигается тем, что в измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные ограничитель, формирователь импульсов, генератор прямоугольных импульсов, блок .сравнения и интегратор, выход которого подключен к второму входу генератора прямоугольных импульсов, а также последовательно соединенные генератор счетных импульсов, основной вентиль, счетный блок и блок пересчета, введены последовательно соединенные дополнительный вентиль, опорный генератор ;импульсов, элемент ИЛИ и триггер, второй вход которого подключен к первому выходу генератора прямоугольных импульсов, второй ВЫХОД которого соединен с первым вхо дом дополнительного вентиля и с вторым входом элемента ИЛИ, при этом второй вход дополнительного вентиля подключен к выходу форм1рователя импульсов, выход опорного генератора импульсов соединен с вторым входом блока сравнения, а выход триггера подключен к второму входу основного Ьеитиля. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство для измерения частоты содержит ограничитель 1, формировадель 2, генератор 3 прямоугольных импульсов, блок Ц сравнения, интегра тор 5, вентиль 6, элемент 7 ИЛИ,триг гер 8, опорный генератор 9 импульсов вентиль 10, счетный блок 11 и пересчетный блок 12, причем первый вход вентиля 10 подключен к выходу 1 триггера 8, а второй вход соединен с выходом генератора 13 счетных импуль сов . Устройство работает следующим образом. Входной сигнал, представляющий собой смесь гармонического сигнала и шума, поступает на вход ограничителя 1. Формирователь 2 преобразует отрицательные или положительные перепады на выходе ограничителя 1 в короткие импульсы, временное положение которых соответствует, например, переходу входной аналоговой смеси через нулевой уровень с положительной производной. Эти импульсы запускают генератор 3j формирующий на своем выходе импульс TQ поло жительной полярности. Генератор 9 вы рабатывает импульсы стандартной длительности Г, начало которых соответствует запуску генератора 3 прямоугольных импульсов. Причем Ср - (знак обозначает среднее значение флуктуации измеряемого периода). В блоке k сравнения производится сопоставление длительностей опорнух Из схе чГ- и импульсов импульсов МЫ видно, что формирование импульса to определяется началом запуска ген ратора 3, т.е. прохождением очередного импульса запуска через вентиль 6. Поэтому необходимо обеспечить сра нение временных положений импульсов t(j и tf , что легко достигнуть приме нением в качестве блока сравнения операционного усилителя. При несовп дении длительностей fp и t на выоде блока 4 сравнения образуется луктуирующая по длительности и поярности последовательность импульов. Эти флуктуации осредняются инегратором 5 и выходное медленно меяющееся напряжение интегратора упавляет генератором 3 так, чтобы беспечить минимум величины В установившемся режиме измеряе ый период равен ТоНСо изм Следовательно, триггер 8 должен ормировать интервал JQ+ f, отк- рывающий вентиль 10 (очевидно что они разделены интервалом Т ). Это достигается в схеме тем, что перепадом нaпpяжeния из О в 1, поступающим с выхода генератора 3 и соответствующим моменту запуска импульса формирователя 2, каждый раз открывается вентиль 10 по потенциальному входу. Инвертированный же импульс, открывающий вентиль 6-по аналогичному входу, опрокидывает триггер (это осуществляется перепадом из О в 1 импульса Т). В промежутке f- вентиль 10 закрыт и на счетный блок импульсы от генератора 13 не поступают. Окончание t; соответствует новому открыванию вентиля 10, но далее триггер опрокидывается задним фронтом импульса UQ . Пересчетный блок 12 обеспечивает представление замеренного периода в виде частоту. Таким образом, сравнительно небольшое количество дополнительно введенных элементов позволило, прежде всего, нормализовать выборку, т.е. исключить аномальные нули, так как генератор прямоугольных импульсов TO и генератор опорных импульсов Т на них не реагируют. При наличии нескольких, например, двух нулей .в интервале V засчитывается только один из них и, таким образом, разность Т,-- fp не может быть больше . Практически все узлы могут быть выполнены на основе интегральной элементной базы. Выбор величины Т в первом приближении определяется априорными сведениями о грубом значении измеряемой частоты (значением полосы uf и отношения сигнал/шум). При этом ориен5

тировочное значение определяется из соотношения (при )

. 7f з(То.

При малых значениях g можно полагать среднеквадратическое значение флуктуации измеряемого периода 1/f, обусловленчое наличием шума 7 9d г 1

С(ДТ f °J

, (flJ.

здесь R(TO).- коэффициент корреляции между парой соседних нулей исходной смеси сигнала и шума.

Статистический анализ схемы устройства показал, что порог его работо способности снижен (по сравнению с известным) на 2-3 дБ. Это значит, что предлагаемый измеритель частоты работоспособен в диапазоне мощностных отношений сигнала и узкополосной помехи .

Высокая помехоустойчивость предла гаемого измерителя позволяет в ряде случаев заменить им другие, гораздо более аппаратуроемкие помехоустойчивые измерители.

Формула изобретения

Измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные ограни106

читель, формирователь импульсов, генератор прямоугольных импульсов, блок сравнения и интегратор, выход которого подключен к второму входу генератора пря моугольных импульсов, а также последовательно соединенные генератор бчетных.импульсов, основной вентиль, счетный блок и блок пересчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные дополнительный вентиль, опорный генератор импульсов, элемент ИЛИ и триггер, второй вход которого подключен к первому выходу генератора прямоугольных импульсов, второй выход которого соединен с первым входом дополнительного вентиля и с вторым входом элемента ИЛИ, при этом второй вход дополнительного вентиля подключен к выходу формирователя импульсов, выхо опорного генератора импульсов соединен с вторым входом блока сравнени а выход триггера подключен к второму входу основного вентиля. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

-1-Ра тег U.C., Coc3irse fret uns stimcition usincg discrete Fourier. Troinsform, IEEE Trotnsrtction on 3nfortn. ) . Л ,1-20, №. 97t.

2. Авторское свидетельство СССР

N 73135 0, кл. G or R 23/00, 1978.