Цифровой панорамный измеритель частоты
СОЮЗ COBEl СНИХ ! !!
РЕСПУБЛИК це аи
359 601 Р 23 00!
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИР) - .
H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! с ! !
F (211 3376926/18- 21 (22) 31. 12. 81 (46) 15. 08. 83. Бюл. Р 30 (72) С.Л.Голинец, В.В.Пнскорж, A.A. óMà÷åíêî и Й.В.Долженков (71) Харьковский ордена Ленина авиационный институт им. Н.F,.Жуковского (53) 621. 31 7 (088. 8) (56) 1.. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 294241/21, кл. 6 01 R 23/00.
2. Авторское свидетельство СССР
9 705363, кл. 6011 23/00, 1977. (54) (57) ЦИФРОВОЙ ПАНОРАМНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий формирователь импульсов нулей, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, стробируемяй дешифратор,. блок посто янной памяти, блок накапливающих сумматоров, блок квадраторов и решающйй блок, причем пусковой вход решающего блока соединен с выходом . счетчика импульсов, блоки постоянной памяти, накапливающих сумматоров и квадраторов содержат соответственно по М постоянных запоминающих устройств с входными адресными дешифраторами, 2М накапливающих сумматоров и М квадраторов, о т л и— ч а ю шийся . тем, что, с целью повыаения надежности, в неро введены последовательно соединенные блок синхронизации н злемент задержки, соединенный с тактовым входом блока накапливающих сумматоров, а стробиру. емый дешифратор выполнен в виде М/2 цепей, состоящих из последовательно соединенных делителя частоты, счетчика. регистра и двух соединенных параллельно по первым входам комбинационных сумматоров в (М/2)-1 цепях и одного комбинационного сумматора
М/2 цепи, дополнительный регистр, выходы, которого соединены с вторыми входами первых комбинационных сумматоров и через преобразОватель по- Я ложительного числа и отрицательное с вторыми входами вторых комбинационных сумматоров в М/2 цепей, причем входы делителей частоты соединены с одним из выходов счетчика импульсов, а его первые разряды соединены с вхо Я дами дополнительного регистра, стробирующи входы регистров синхронизации соединены с выходом блока син- хронизации, информационный и тактовый входы которого соединены с выходами формирователя импульсов нулей и генератора тактовых импульсов соответственно.
1035530
Изг бретени» относится к цифровой радиоиэмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и радионавигации.
Известен цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов нулей, последовательно соединенные блок постоянной памяти, блок накапливающих сумматоров, блок квадраторов и решающий блок, а также M блоков задания констант и М стробируемых интеграторов, стробирующие входы которых объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, а их информационные входы подключены к соответствующим блокам задания констант, причем блоки постоянной памяти, накапливающих сумматоров и квадраторов содержат, соответственно, по М постоянных запоминающих устройств с входными адресными дешифраторами, 2М накапливающих сумматоров и М квадраторов, стробирующие входы всех М постоянных запоминащих устройств объединены и подключены к выходу формирователя импульсов нулей, а входы их адресных дешифраторов являются адресными входами блока памяти и подключены к выходам соответствующих интеграторов P1).
Однако измеритель требует значительных аппаратурных затрат для реализации интеграторов, что усложняет измеритель в целом.
Известен цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий генератор тактовых импульсов, соединенный с первым счетчиком импульсов, формирователь импульсов нулей, а также последовательно соединенные блок постоянной памяти, блок накапливающих сумматоров, блок квадраторов и решающий блок, причем стробирующий вход блока памяти соединен с выходом формирователя импульсов нулей, а входы адресного дешифратора этого блока подключены к соответствующим выходам первого счетчика P2).
Измеритель определяет частоту сигнала как координату максиму«5 ма энергетического спектра.
Недостатком этого измерителя является необходимость использования блока постоянной памяти большой емкости, что значительно усложняет измеритель, требуя больших аппаратурных затрат при его реализации.
Цель изобретения — повышение надежности.
Поставленная цель достигается тем, что в цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий формирователь импульсов нулей, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, 5
10 стробируемый дешифратор, блок постоянной памяти, блок накапливающих сумматоров, блок квадраторов и решающий блок, причем пусковой вход решающего блока соединен с выходом счетчика импульсов, блоки постоянной памяти, накапливающих сумматоров и квадраторов содержат соответственно по М постоянных запоминающих устройств с входными адресными дешифраторами, 2М накапливающих сумматоров и M квадраторов, введены последовательно соединенные блок синхронизации и элемент задержки, соединенный с тактовым входом блока накапливающих сумматоров, а стробируемый дешифратор выполнен в виде М/2 цепей, состоящих из последовательно соеди .енных делителя частоты, счетчика, регистра и двух соединенных параллельно по первым входам комбинационных сумматоров в М/2-1 цепях и одного комбинационного сумматора М/2 цепи, дополнительный регистр, выходы которого соединены с вторыми входами первых комбинационных сумматоров и через преобразователь положительного числа в отрицательное с вторыми входа.— ми вторых комбинационных сумматоров
М/2 цепей, причем входы делителей
65 частоты соединены с одним из выходом счетчика импульсов, а первые разряды соединены с входами дополнительного регистра, стобирующие входы регистров синхронизации соединены с выходом блока синхронизации, инго соединены с выходами формирователя импульсов нулей и генератора тактовых импульсов соответственно.
Цифровой панорамный измеритель частоты содержит последовательно соединенные формирователь 1 импульсов нулей, блок 2 синхронизации, счетчик 3 импульсов, генератор 4 тактовых импульсов, стробируемый дешифратор 5, состоящий из счетчиков импульсов б и 7, делителей частоты 8 и 9, дополнительного регистра 10 и регистров 11 и Т2, преобразователя
13 положительного числа в отрицательное, комбинационных сумматоров
14, 15 и 1б, блок постоянной памяти
17, блок накапливающих сумматоров
18, блок квадраторов 19, решающий блок 20 и элемент задержки 21. Блок
17„ 18 и 19 содержат соответственно по М запоминающих устройств 22, 23 и 24 с входными адресными дешифраторами 25 - 28,2М накапливающих сумматоров 29 и 30 и M квадраторов 31.
Преобразователь 13 положительного числа в отрицательное выполнен в виде, двоичного комбинационного вычислмтеля 32, у которого вход старшего разряда уменьшаемого подсоединен к шине 33 с потенциалом логической формационный и тактовый входы которо1035530 единицы, входы остальных разрядов уменьшаемого - к шине 34 с потенци. алом логического нуля.
Блок 2 синхронизации содержит два триггера 35 и 36, причем информационный вход D первого триг- 5 гера 35 подключен к шине 33 с по тенциалом логической единицы, вход синхронизации С триггера 35 является информационным входом блока 2 и соединен с выходом формирователя 1, 10 а вход установки в нуль В подключен к выходу второго триггера 36, информационный вход Э которого соединен с выходом триггера 35, а вход синхронизации С является тактовым выходом триггера 35, а.вход синхрони входом блока 2 синхронизации. —-Иэмеритель работает следующим образом.
На вход формирователя 1 импуль- 2О сов нулей, являющийся входом измерителя, поступает информационный сигнал
ОИ.) =s(t,% )+и(О, редставляющий собой смесь помехи
25 . И И) являющейся реализацией нормального случайного процесса с нулевым средним и постоянной в заданной полосе возможных частот сигнала спектральной плотностью) и полезно- ЗО
ro монохроматического сигнала
9 И; f )=6со (Ж%э +Ч), где - случайная начальная фаза подлежащая измерению частота З5 сигнала, принадлежащая заданной полосе возможных значений
%<(%o ñ >%o+ "q)i = (о ) 2Fe) "1 4О
Формирователь 1 в моменты перехода входного информационного сигнала через нулевую ось (из области отрицательных в область положительных значений) формирует на своем выходе импульсы, поступающие на информационный вход блока 2 синхронизации, на тактовый вход которого поступают с выхода генератора 4 тактовые импульсы с частотой следования
%4 = (т1о), где f0 — центральная частота заданного частотного диапазона, а величина в определяется заданным уровнем аппаратурных шумов изерителя и выбирается обычно из усовия ь = 2,и,,ц = 2-5. Эти же тактовые импульсы с выхода генератора
4 поступают на вход счетчика импульсов 3, представляющего собой P-разрядный двоичный счетчик, где Р =
90у К, A. = 5 %q Т g Т вЂ” длительность 40 интервала времени наблюдения. Выходы младших Р разрядов счетчика 3 соединены с информационными входами дополнительного регистра 10, а выход 4 -ro разряда (> = POO X ) — с Объе- 65 диненными входами делителей 8 и 9.
Коэффициенты деления (1/К ) каждого ф-го (g = 1, И/2 -1) иэ делителей 9 выбраны из условия К (@/М ) а делитель 8 (соответствующий q, = М/2 ) имеет коэффициент деления, равный двум(К = 2 . Таким образом, на выходе ф-го делителя 8 и 9 каждый последующий импульс появляется с поступлением {.Xp М/q, ) -го тактового импульса на вход счетчика 5.
Счетчики 6 и .7 являются идентичными двоичными р-разрядными счетчиками, и осуществляют подсчет числа (по модулю, равному vn = 2Щимпульсов, поступивших на их входы с выходов соответствующих (ф - К) делителей 8 и 9 с момента (6 = О) начала измерительного интервала. В исходном состоянги иа выходе блока 2 синхрони.зации формируется сигнал с уровнем логического нуля, при поступлении в момент6и импульса нуля с выхода формирователя 1 сигнал на выходе блока 2 не изменяется до прихода на
его тактовый вход очередного +н -го) тактового импульса„ с приходом которого на выходе блока 2 формируется короткий {равный по длительности периоду следования (1/jg ) тактовых иьжульсов) импульс, поступающий на вход элемента задержки 21 и на объединенные тактовые входы регистров 10, 11 и 12, разрешая запись в эти регистры поступающих на их информационные входы чисел Ъ (y„,Î); А(»„ М/2) A (Ф"„ с ) с выходов соответствующих счетчиков
5, б и 7: S (y„; 0) =5 „31,A (1 „,Я=
=() (ф ) ЛЦ), g= 1(y)„где
ECx3j®- число х, взятое по модулю п : сх3З= х+ 1,„1= О, +1, + 2, Эти числа поступают на выходы регистров 10, 11 и 12.
Пусть для примера м 16, М =
= 64, = 8 Р 13 и на вход формирователя 1 поступает монохроматический сигнал So« ( При этом иа выходе Формирователя 1 формируются иьщульсы нулей в момент (t ) перехода входного сигнала через нулевую ось амплитуд (из области отрицательных в область положительных значений) :p% 7Ц Хам=но=642 где Т - длительность измерительного интервала )LX33- целая часть числа X. Эти импульсы поступают на вход блока 2 синхронизации, который сдвигает их в ближайшие (к моментам ) дискретные моменты времени f = „Я1. 1035530 сихронизйрованные с тактовыми импульсами частотой 1 = 16 т, и=(C< < +11ß16(ü — . . )+4= и+ 1о, Ь C >- 431 Тактовые импульсы поступают также на счетчик 3, представляющий собой 13-разрядный двоичный счетчик, выход переноса из 3-го двоичного разряда которого соединен с объединенными входами делителей 8 и 9 ° Коэффициент деления (1/Кq,) каждого g -го (ч = 1, 31) делителя 9 выбран из условия Kq,= (f/64),à делитель 8 имеет коэффициент деления К = 2. Таким образом, на выходе с -ro делителя 8 и 9 каждый последующий импульс появляется с поступлением (Г8/К 3) = (С512/,)j -го тактового импульса на вхоД счетчика 3. Счетчики б и 7 являются идентичными двоичными 4-разрядными счетчиками, осуществляющими подсчет (по модулю, равному 16) числа импульсов с выходов соответствующих ($ — x) делителей 8 и 9 с момента начала измерительного интервала, С приходом И -ro импульса синхронизированного нуля (в момент +„, = 1„ / (16 )/ на входы синхронизации регистров 10, 11 и 12 в регистры 10 запишется (e. выходов 4-х младших разрядов счетчика 3/ число bi,tq . О ) = 1"иД, а в $ - e регистры 11 и 12 иэ счетчиков 6 и 7 - числа A (y<, 32) = СМ 63Ъ6, А(" » y) КВ33м В регистры 11 и 12 записываются в моменты „ числа . ) ("и (2) 16 1 Ю )16 20 30 40 а в регистр 10 постоянно записывает-. ся одно и тоже число о= K1ip)3,пос. кольку Ь (4, О) =Ь. +Ф о31164 Ьф3)1, - Ь, И=й42. 1,512 . Положим для определеннос50 ти р -" †(TE/2), соответственно ho = 1 Ь l „;o) = = ; Ab„; ъ2) =Ри33„-; A(r.;j) =СС "М 233м а на выходе преобразователя 13 формируется число — b(V„, О) = -1, или при работе преобразователя в дополнительном коде на его выходе формируется число (C в1)« =(16-1).= 15, Тогда на выходе сумматора 14 формируются числа db„P2) = -Ь(„.,-М); а(Ь,Ь1)= -Ь. АОЪ,Р1)33„ и-1Я1 - Ь 15Л qg, ) поступающие на вход адресного дешифратора соответствующего эапомина 65 ющего устройства 22, à íà его выходах сумматоров 15 и 16 числа Ь (V„,ô)-(СА(и,ф)+Ьо 33„= tX "„.1g„; d(> q)=ECA(v fg) o3116 ((.ИЪ М-1216 = ис fyg )q3) поступающие на входы дешифраторов запоминающих устройств 23 и 24. Поскольку в рассматриваемом примере регистрируется Mо= 512 нулей (т.е. И меняется.от 1 до 512) на интервале наблюдения числа ЬЬи,p) Д(1 „; ) =- Ь (Ги,-q ) - на выходах сумматоров 14, 15 и 16 пробегают весь (хотя и не обязательно последовательно в возрастающем порядке) набор иэ 16 значений: от 0 до 15, причем этот полный набор из 16 чисел повто. ряется 32 раза ца интервале наблюдения (п = 1,512). Действительно, на выходе, например, сумматора 14, число Д®, 32 ) последовательно принимает значения 0,1,2,...14,15 при И = 1 Дб, после чего цикл повторяется (512/16) = 32 раза > на выходе сумматора 15, .соответствующего ф 1, число. Ь(и, )= С(И Ы)+1331 равно 1 при 1,31, равно 2 при п = 32,63, ..., равно 15 прн h 448,479, равно 0 при п = 480,511, и опять равно 1 при и = Йо 512. Аналогично можно показать, что на выходе остальных сумматоров 15 и 16 эа время интервала наблюдения формируется по 32 раэа каждое иэ 16 чисел (c ) = 0,15. Поскольку числа на выходах сумматоров 14, 15 и 16 являются адресами отсчетов комплексных экспонент Ж(с)=ЕкР ОЖЦ)(х "(с)=екр(-) gp;, считываемых из запоминающих устройств 22, 23 и 24 в 63 пары накапливающих сумматоров 29 и 30 блока 18, то в соответствии с вышеизложенным к концу измерительного интервала (т.е. но приходу Мо= 512 ,импульсов нулей) сформированные в этих сумматорах действительные .и мнимые части комплексных сумм % (%©) равны нулю: 2с и(с)=о е=(32«+),q 1Р(%Е)"- "(с)=о Е=О1 ), с =Д1 с В одну пару (соответствующую я = 32 (1(= О)) накапливающих сцматоров 29 и 30 для каждого п = 1.,512 считываются из элемента задержки 21 (по одному и тому же адресу Ь(И, 0) — о = 1, — c выхода регистра 10) действительная и мнимая части отсчета экспоненты 1035530 ВНИИПИ Заказ 5826/46 Тираж 710 Подписное Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 щ(Ъ,)=ехр (j - -1э„> ех Р (1y)i 2», соответственно к концу измерительного интервала в этой паре накапливающих сумматоров будут сфор- 5 мированй действительная и мнимая части числа i(I») = 512Й (Ьо) 512е р (> g /â), „=(Х© — r, )+ + — = fo . При этом на выходах 32 . T 30 одного иэ квадраторов 31 (c индексом 32, соответствующим центральной частоте %р частотного диапазона и выбранной в рассматриваемом примере частоте входного сигнала) по 15 окончанию измерительного интервала сформировано число 9 (у Д,д))2 =512 0.,25 10, а числа = P<(у(уз) на выходах остальных 63 квадраторов равны нулю. Очевидно, в этом случае - 0 "грубая" оценка частоты 1 = 1 =1О определяемая по номеру P = 32 наибольшего из отсчетов (J с выходов квадраторов.31, совпадает с оценкой = т о после интерполя- . ции и с истинной частотой входного сигнала. Очевидно, что использованное выше условие g = -(%/2) (у 1) не влияет на сформированные выводы, поскольку любое другое значение начальной фави сигнала 9 обеспечивает лишь смещение адреса (/но е Ф(ЬД =1В р (Фь /9)! =-1м! 3Цэ ) -(611) 1 У а выходы всех остальных Еф 32 накапливающих сумматоров и квадраторов будут по-прежнему равны нулю. 3а счет. использования новой процедуры формирования адресов дискрет« ных опорных сигналов (считываемых из блока памяти в блок накапливающих сумматоров ), обеспечиваемой введением новых блоков и связей, достигается упрощение измерителя,поскольку устраняется необходимость использования для формирования адресов И интеграторов, значительно более сложных в реализации -чем введенные новые блоки.
