Цифровой панарамный измеритель частоты

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ш С 01 R 23/10

Ы ("3 °,, I

ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СВИДЕТЕЛЬСТВУ " ===- - 5

ОПИСАН

К ABTOPCHOMY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3444213/18-21. (22) 28.05.82 (46) 15.10.83. Бюл. У 38 (72) В.В. Пискорж, Н.В. Долженков, А.А. Чумаченко и В.И. Шульгин (71) Харьковский ордена Ленина авиа-: ционный институт.им.Н.ЕаЖуковского (53) 621.317(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР:

9 705362, кл. G 01 R 23/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 87!092, кл. G 01 Й 23/00, 1979. (54}(57). ЦИФРОВОЙ ПАНОРАМОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЦ; содержащий последовательно соединенные синхронизатор, счетчик, многоразрядный ключ, блок памяти, накапливающий сумматор и квадратор, последовательно соединенйые блок автоматической регулировки усиления, генератор опорной частоты, сумматор и формирователь импульсов нуль-пересечений, выход которого подключен к управляющему входу много„„SU„„1048420 А разрядного ключа, при этом вход блока автоматической регулировки усиления и второй вход сумматора объединены и являются входом устройства, установочные входы накапливающего сумматора и счетчика соединены с выходом сброса синхронизатора, решающий блок, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а эошийся тем, что, с целью улучшения разрешающей способности измерителя и расширения его динамического диапазона, введены последовательйо соединенные второй счетчик, второй блок памяти и блок вычитания, сиг.нальный и установочный входы второФ го счетчика подключены соответственно ко второму выходу и выходу сброса синхронизатора, вирасю и анод инад ратора объединен с входом второго блока памяти, прй этом второй вход . а. блока вычитания подключен к выходу квадратора, а выход блока вычитания подключен кр входу решающего блока.

1048420

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и може1 быль использовано в радионавигации, а также в радиотехнических системах траекторных измерений.

Известен цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых а импульсов, счетчик импульсов, стробируемый дешифратор, блок постоянной памяти, блок сумматоров, квадратор и решающий блок, а также формирователь импульсов нулей, выход которого подключен к первому входу стробируемого дешифратора (Ij .

Указанный измеритель к концу интервала наблюдения формирует спектр сигнала, по координате максимума которого произзодится оценка частоты исследуемого сигнала, Однако при наличии на входе измерителя двух или более сигналов в спектре выходного сигнала появляются ложные (аномальные) составляющие, обусловленные нелинейностью преобразования.

Известен также цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные синхро" низатор, счетчик, многоразрядный ключ, блок памяти, накапливающий сумматор, и квадратор, последова30 тельно соединенные блок автоматической регулировки усиления, генера1 тор опорной частоты, сумматор и формирователь импульсов нуль-пересечений, выход которого подключен к управляющему входу многоразрядного ключа, а вход блока автоматической регулировки усиления и второй вход сумматора объединены и являются входом измерителя, установочные входы накапливающего сумматора и счетчика соединены с выходом сброса синхроииаатора (2) .

Б данном измерителе наличие опорного сигнала большой интенсивности, . 45 лежащего за пределами полосы измеряемых частот, позволяет линваризировать (по отношению к полезному сигналу) операцию формирования временной последовательности нулей и эа счет возникающей фазовой модуляции результирующего колебания вынести паразитные комбинационюяе частотные составляющие; эа пределы полосы исследуемых частот. 55

Однако влияние боковых лепестков мощного опорного сигйала сводится к присутствию в вычисляемых спектраль2 ных отсчетах аддитивных добавок, изменяющихся от отсчета к отсчету и загрязняющих информационный спектр.

Величины добавок не зависят от спектрального состава и амплитуды информационного сигнала, а определяются лишь мощностью опорного сигнала и частотным расстоянием вычисляемого спектрального отсчета по отношению к частоте мощного опорного сигнала.

Цель изобретения — улучшение разрешающей способности измерителя . и расширение его динамического диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, счетчик, многоразрядный ключ, блок памяти и накапливающий сумматор, квадратор, последовательно. соединенные блок автоматической регулировки усиления, генератор опорной частоты, сумматор и формирователь импульсов нуль-пересечений, выход которого подключен к управляющему входу многоразрядного ключа, вход блока автоматической регулировки усиления и второй вход сумматора объединены и являются входом измерителя, установочные, входы на-. капливающего сумматора и счетчика соединены с выходом сброса синхронь .эатора, решающий блок, выход. которо.- го .является выходом измерителя, введены последовательно соединенные второй счетчик, второй блок памяти и блок вычитания, сигнальный и установочный входы второго счетчика подключены соответственно ко второму выходу и выходу. сброса синхронизатора, адресный вход квадратора объединен с входом второго блока памяти, при этом второй вход блока вычитания подключен к выходу квадратора, а выход блока вычитании соединен с входом решающего блока.

На фиг . 1 приведена структурная схема измерителя; на фиг. 2а — вид спектра суммы трех сигналов (двух информационных и одного опорного1 при спектральном анализе на коротком временном интервале,8- боковые.лепестки опорного сигнала, 6 - спектр

"очищеннож - сигнала.

Измеритель содержит синхронизатор1 вход 2, квадратор 3, блок 4 вычи-. тания, решающий блок 5, блок 6 автоматической регулировки усиления, ге1

3 )048420 4 нератор 7 опорной частоты, сумматор сов синхронизатора 1 на счетчик 12, 8, формирователь 9 импульсов нуль- квадратор 3, счетчик 10 цифрового пересечений, счетчик 10, блок 11 па- . панорамного измерителя частоты. мяти, счетчик ) 2, многоразрядный В момент начала интервала спектключ 13, блок 14 памяти и накапли- рального анализа на установочные ь вающий сумматор .15. Измерительный входы обоих счетчиков и накапливаюсигнал подается на объединенные вхо- щего сумматора подается короткий кмды сумматора 8 и блока 6 автоматичес- пульс (который устанавливает указанкой регулировки усиления. ные блоки в "0") . После этого на такУстройство работает, следующим об- )ð товый вход первого счетчика 12 наразом. чинают поступать импульсы тактовой

На сигнальный вход цифрового пано- частоты. Тактовая частота должна рамного измерителя частоты поступает . быть существенно больше центральной информационный узкополосный сигнал. частоты УО полосы анализируемых сигЭтот сигнал в общем случае представ- 5 налов f g (f< "F, f +F) . С приходом ляет собой смесь двух или более . . каждого тактового импульса содержигармонических сигналов различных час- мое первого счетчика 12 увеличиваеттот и амплитуд с узкополосным шумом. ся на единицу. Объем первого счетчика

В сумматоре 8 выполняется сложение . равен (1og /0 .), где Uz, 0оя - напряжения :тельностью )> формируются (накаплиинформационного и опорного сигнала . ваются) И отсчетов комплексного соответственно. Выходной сигнал сум- .спектра Y (fy ) анализируемой после35 . матора 8 в формирователе 9 импуль- "довательности нуль-пересечений „ сов нуль-пересечений подвергается на И частотах ° значительному усилению и двухсто- . К" = „"F+ 1дФ ; 1=0, И-1 роннему ограничению, после чего вы- .: Организация данных, хранящихся полняется формирование коротких . в блоке памяти» следующая. Блок )4 электрических импульсов в моменты, содержит И пар столбцов {по числу перехода Ограниченным сигналом снизу- . частот Ф), перекрывающих анализируевверх через нулевой уровень напряже-,.мыл частотный диапазон 1 Я (ГО -Г, иия. Последовательность указанных: f<+F) с шагом Ь f=1/2Т)1 ), а каждый

1 импульсов (нуль-пересечений) являет-: столбец — Р=Т, f. строк (где Г

Н

4 ся ииформационылм эквивалентом ана- тактовая частота заполнения счетчилизируемого сигнала и подвергается ка 12) . В строках каждого столбца дискретному спектральному анализу. хранятся Отсчеты (отдельно действительной, отдельно мнимой части) опорТаким обРазом.на УпРавлЯющий вход ..,ных сигналов exp(327if„ „), вычисмногоразрядного ключа 13 непрерыв- ;ленные для всех возможных на интерно поступает последовательность им- . дле наб д (0 -) )

Н пульсов нУль-пересечений. Выделение,RCS моментов t прихода импульсов

Ц из этой последовательности коротких нуль пересечений (состояний счетчи участков; еооответствующих временно- И 12) му интервалу Тн спектрального анализа, осуществляется путем подачи, - По окончании интервала наблюдесоответствующих управляющих импуль- ния Тн подача тактовых импульсов

S . 104842 на счетчик 12 прекращается. На выхо-.: де счетчика фиксируется двоичное число Р. В Р-й строке блока 14 памяти записано многоразрядное число равное нулю. Поэтому при всех последующих открываниях ключа 13 под воздействием импульсов нуль-пересечений (при, й)ТИ) содержимое накапливающего сумматора 15 не измеряется.

После завершения формирования от- 10 счетов комплексного спектра на интервале t Е (О, ТН) начинается этап об.работки комплексного спектра. На тактовый вход счетчика 10 из синхронизатора 1-начинают поступать импульсы 1$ .тактовой частоты. Объем счетчика 10 равей (1 >g) разрядов., Многоразряд- . ное число с выхода счетчика )О подается на объединенные входы блока 11 памяти и квадратора 3 . Под воздейст- 20 вием адресного сигнала квадратор 3 выбирает первый (очередной) отсчет комплексного дискретного спектра из первой (очередной) ячейки накапливающего сумматора 15. По действительной 25 и мнимой части отсчета расчитывается квадрат модуля этого отсчета: е = ("а "в) +(1п е),.

В блоке 4 вычитания из первого (очередного) отсчета энергетиЧеского 3б спектра проводится вычитание числа, . хранящегося в первой (очередной) строке блока 11 памяти. В И строках блока 11 записаны М чисел, численно равных значениям боковых лепестков мощного опорного сигнала иа дискретных частотах (f;$ спектрального аналйза. Огибающая боковых лепестков показана.на фиг. 26. Таким путем выполняется "очистка" спектра измерительного сигнала от мешающего воздействия боковых лепестков линеари,зирующего мощного опорного сигнала

;генератора 7. С выхода блока 4 вычитания "очищенные" (фнг. 2в) спектральные отсчеты поступают в решающи блок 5, который путем анализа дискретного энергетического спектра смеси сигналов и шума выполняет определение числа информационных сигналов н их параметров .

Необходимые для функционирования данного цифрового йанорамного измерителя частоты данные о значениях дискретных отсчетов боковых лепестков мощного опорного сигнала снимаются. экспериментальным путем и заносятся в блок 11 памяти.

Как указывалось выше, для функционирования устройства необходимо обеспечить существенное превышение

I тактовой частоты над возможнымн частотами сигналов: fg э f В отсутст» о вне сигнала на входе измерителя на выходе формирователя 9 нуль-пересечений наблюдается строго периодическая последовательность импульсов с периодом T® 1/f+> . Если на первый вход сумматора 8 подается сигнал с напряжением 0С, а на его второй вход — сигнал генератора 7 с напряжением Ооя, то нуль-пересечения суммы сигналов gt1, начинают флуктуировать относительно своих средних еиачеиий (t 3 {kT 3 с дисперсией с, 6 Т вЂ” — . Тактовая частота измеМов рителя должна выбираться такой, чтобы обеспечить регистрацию этих флуктуаций. На практике достаточно обеспечить 3-5/6 или

4 (3-5)(бп - -"-) е

По сравнению с прототипом использование в предложенном устройстве компенсации боковых лепестков опорного сигнала позволяет выбрать частоту опорного сигнала более низкой и тем ажм уменьшить объем аппаратуры.

1048420

1048420

Составитель В. Новоселов

Редактор К. Волощак Терре@ М.Гергель, Корректор О.Билак

Закаэ 7926/52 Тираа 710 Поднисиое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .иэобретеннй и открытий!

13035 Москва Ж-35 Рауаская иаб. gä .4)5 Филиал ППП "Патент, г. Уагород, ул. Проектная, 4