Измеритель несущей частоты радиосигналов
1. ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЫ РАДИОСИГНАЛОВ, содержащий разветвитель , два выхода которого соединены соответственно с входами первого и второго раздвоителей, и блок считывания, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения несущей частоты, в него введены два идентичных фазоиэмерительных канала, выходы которых соединены с входами блока считывания, причем, два входа первого фазоизмерительного канала соединены с выходами первого раздвоителя, а два входа второго фазоизмерительного канала с выходами второго раздвоителя.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51) 4 С 01 R 23/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф g
ЩСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
BIO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3703127/24-21 (22) 23.02.84 (46) 23. 11.85. Бюл. У 43 (72) В.И. Лысенко, А.А. Бондаренко, В.С. Серегин, В.И. Федоров и Е.А.Якор.нов . (53) 621. 317(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР
N- 511550, кл. G Oi R 23/00, 1975.
Авторское свидетельство СССР .Ф 460511, кл. G 01 R 23/00, 1974. (54)(57) 1. ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕСУЩЕЙ ЧАСТОТЫ РАДИОСИГНАЛОВ, содержащий раз„„Я0„„1193596 A ветвитель, два выхода которого соединены соответственно с входами первого и второго раздвоителей, и блок считывания, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения несущей частоты, в него введены два идентичных фазоизмерительных канала, выходы которых сое- динены с входами блока считывания, причем. два входа первого фазоизмерительного канала соединены с выходами первого раздвоителя, а два входа второго фазоизмерительного канала с выходами второго раздвоителя.
1193596
2. Измеритель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что фазоизмерительный канал состоит из фазорасщепителя входных сигналов с 2И парами выходов, соединенных с двухвходовыми сумматорами, выходы которых соединены с входами квадратичных детекторов.
Изобретение относится к технике радиоизмерений и предназначено для измерения несущей частоты радиосигналов.
Цель изобретения — повышение точ» ности измерения несущей частоты и упрощение конструкции устройства за счет двухступенчатого измерения частоты.
На фиг. 1 приведена структурная схема измерителя; на фиг. 2 — структурная схема устройства считывания; на фиг. 3 — эпюры найряжения низкочастотных огибающих на выходе квадратичных детекторов; на фиг. 4— зависимости, показывающие принцип измерения частоты.
Измеритель несущей частоты радиосигналов (фиг. 1) содержит разветвитель 1., раздвоители 2, первый и
/ второй фаэоизмерительные каналы 3, состоящие из фазорасщепителя 4 входных сигналов с 2N парами выходов, двухвходовых сумматоров 5, квадратичных детекторов 6, и блок 7 считывания, выход которого является выходом всего устройства, причем входом измерителя несущей частоты является вход разветвителя 1, у которого к первому и второму выходам соответственно подключены раэдвоители 2 с минимальной и максимальной разностью длин плеч, входы которых соответственно соединены с входами первого и второго фазоизмерительных каналов 3. Входами фазоизмерительного канала 3 являются входы фаэорасщепителя 4 входных сигналов с 2N парами выходов, у которого к каждой паре выходов подключены последовательно соединенные двухвходовый сумматор 5 и квадратичный де3. Измеритель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что блок считывания содержит последовательно соединенные многовходовый преобразователь аналог — код, блок весового суммирования, блок устранения неоднозначности, микропроцессор, блок памяти и индикатор. тектор 6. Выходы квадратичных детекторов 6 являются выходами первого и второго фаэоизмерительных каналов 3 и соединены с входами
5 блока 7 считывания.
Блок 7 (фиг. 2) состоит из последовательно соединенных многовходового преобразователя 8. аналог-код, блока 9 весового суммирования, блока
10 устранения неоднозначности, микропроцессора 11, блока 12 памяти и блока 13 индикации, выход которого является выходом блока 7 считывания, причем 2N входов блока считывания
15. дополнительно,соединены с входами микропроцессора 11. Измеритель работает следующим образом.
Измеряемый сигнал через развет20 витель 1 поступает на входы раздвоителей 2 с минимальной и максимальной разностью длин плеч, выходы которых являются входами первого и второго фазоизмерительных каналов 3.
Входным устройством каждого фазоизмерительного канала является фазорасщепитель 4.
На фиг. 4 показана зависимость
3б разности фаз первого фазоизмеритель. ного канала (прямая I) и зависимость разности фаз второго фаэоизмерительного канала (прямая II) от изменения несущей частоты сигнала относи35 тельно частоты Ев (центральной частоты диапазона однозначного измения f, Можно произвести пересчет значений hfdf H д У-„, соответственно в часgg тоты f и fz-„. С этой целью на фазовой коордйнатной оси (ОдЧ) от— кладываются значения dV< и дЧ;,, з : 1193596 4 а с полученных точек проводятся пря- где К вЂ” коэффициент передачи детекмые, параллельные частотйой коордиА торов, натной оси (of), до пересечения в U, — амплитуда, первом случае с прямой Е (фиг. 4), информация о фазовых соотношениях а во втором случае — до пересечения 5 двух сигналов переносится с помощью с прямой Il. Проекции точек пересе- двухвходовых сумматоров 5 на амплитучения на частотной координатной оси ду суммарного колебания.
of будут соответствовать частотам Эти напряжения поступают на уст хт и 4„. ройство 7 считывания, которое произПо известной частоте f xI можно 10 водит их обработку. Для определения определить номер поддиапазона одно- разности фаз между двумя сигналами, значного измерения частоты i вторым что эквивалентно в предлагаемом фазоизмерительным каналом и централь- устройстве измерению частоты, вычисную частоту этого поддиапазона f; . ляется сумма
Затем по известным значениям частоты 15 и
f u f. можно определить точное
Х ь Б: Y u .
Фi зйачение частоты.
В этом случае входные напряжения 30 с помощью фазорасщепителя 4 преоб— разуются в четыре пары напряжений: синфазную U =Uxcos u)t и П1
=U> cos((dt+a9 противофазную U =U xcos (Ш1+Й)
У21 ихс0$(Шt+йч) э отличающиеся на +Ti!2 U>„=Uxros®t+
+7!/2) и Бэ2=0,соз (t+4 + 40
-У/2 U 2 =цхсоз.(et- TIII2) И U44 UÕ cos (в +а Ч) .
Эти напряжения на двухвходовых .
45 сумматорах 5 попарно складываются (U с U è т.д.), а суммарное напряжение подается на квадратичные детекторы 6. На выходе квадратичных детекторов 6 выделяются напряжения низкочастотных огибающих (фиг. 3) U„= y,„ц (1+созе);
U2 KÀU0 (1 cos И) э .с
ПЗ
3 А о
К„Up (1-sin aV), 55
При известных и постоянных геометрических длинах плеч раздвоителя 2 значение разности фаз ь зависит, только от значения измеряемой частоты и может быть определено фазоизмерительным каналом 3. В качестве примера рассмотрим 25 работу одного фазоизмерительного канала с четырьмя парами выходов фазорасщепителя. где Y — значения фазовых сдвигов, при которых напряжения, описываемые приведенным выше выражением принимают максимальные значения;
Важным достоинством этой оценки является простота вычислений. Искомое значение dP рассчитывается по достаточно простой формуле без использования итеррациональных процедур. Например, для сечения а-а (фиг. 3), в котором U Î, 15Uù, д =135 . Однако ввиду периодичности фазовых характеристик на выходе каналов значения ;, где i= 1, 2, 3, 4, изменяются для разных d Y что может привести к неоднозначности HsMepeния разности фаз.
Значения „, устраняющие эту неоднозначность для различных секторов (фиг. 3) приведены в табл. 1.
Для определения сектора, в котором находится искомая величина ЬМ, попарно сравниваются напряженйя
П и U> U> ицэ ЦЭицФ
Результаты сравнения. Ц,>с U<(А);
U2>l U5(B) Бэ с U (C) однозначно oIIределяют сектор, а следовательно, и требуемое значение „;,(что .видно из -табл. 2, в которой А, В, С=1, если "1 Ь П2 Пэ, Пэ»4 ° H A,В,С=О если U„ 5 1193 Операцию попарного сравнения напряжений U> с U.,,U c U и так далее производит блок 9 весового суммирования, входящий в блок 7 считывания и выполненный в виде 2N .двух5 входовых схем сравнения кода, с последовательно подключенными к ним 2N ждущими триггерами. Результат сравнения в виде двоичных кодов (А, В, С, ... N)>и (А, В, С, ..., N)-,1O ф ° ° ° ф (ф однозначно определяющих секторы из-мерения 4 9<, Л в первом и втором фазоизмерительных каналах, поступает на блок 10 устранения неоднозначности. Последний выполнен в виде 2М формирующих устройств и производит преобразование двоичных кодов в значения (М„,„, Ч „, Р р, М„, 1) и (9 „, Ч, ..., Yz> ) -, соответствующих рабочих секторов и вво- 20 дит их в микропроцессор 11. По полученным кодам значения Фi и кодам напряжений N квадратичных детекторов 6 микропроцессор 11, выполненный в виде AN-входного вычис- 25 лительного устройства, определяет значение разности фаз, измеренное соответствующи фазоизмерительным каналом 3. Далее вычисленные значения разности фаз 4 9 первым и дi1 g . 3ц вторым фазоизмерительными каналами . микропроцессор 11.пересчитывает в частоту. Процесс вычисления частоты при этоМ включает следующие этапы: пере- 35 счет значений разности фаз д и 4 Ч- в частоту f u f < -, соответственно; определенйе номера поддиапаэона .однозначного измерения частоты 1 по значению частоты f>>, точное 40 определение несущей. частоты радиосигнала. Этап определения номера поддиапазона однозначного измерения частоты по значению частоты fx состоит 45 в предварительном разбиении всего диапазона однозначного измерения частот 4 Г с центральной частотой Е на К поддиапазонов, где ширина каждого поддиапазона равна области одно-5О значного измерения частоты дй фазоизмерительным каналом 3, подключенным к раэдвоителю с максимальной разностью длин плеч 1 = 1: fx мин дР fx 1 Е11 дй где f — левая граница диапазомин на 4F. Этап точного определения несущей частоты радиосигналов происходит следующим образом. По вычисленному значению i из блока 12 памяти вызывается значение частоты f. и суммируется с модулем i разности частот fxl, и цен ральной частоты диапазона f . Определенное таким образом значение частоты соответствует точному его значению, Точное значение частоты записывается в свободные ячейки блока 12 памяти, а затем отображается блоком 13 индикации. Оценим потенциальную точность предлагаемого устройства. В отличие от известного предлагаемое устройство содержит вместо п частотных фильтров всегр два фазоизмерительных канала, точность измерения кото- рых зависит от диапазона однозначного измерения частоты 4Р „„ и абсолютной ошибки измерения разности фаз дд . При этом выражение, характеризующее относительную точность измерения частоты в одном фазоизмерительном канале, принимает вид с = 4 одн дд р 360 Е где 4 — абсолютная точность издУ мерения разности фаз, град. Подставляя значение абсолютной точности измерения разности фаз, равное 2, можно, например, в диапазоне от о 8 до 12 ГГц с одним фазоизмерительным каналом получить погрешность 596 6 до правой границы диапазона однозначного измерения. При этом каждое левое крайнее значение частоты f. co1 ответствующего i-ro поддиапазона записано в блоке 12 памяти и может быть вызвано микропроцессором 11 по определенному в нем значению 55 д"Е = 2-10 1 дЯ К = af Нумерация поддиапаэонов осущест.вляется начиная с 1 до К от левой Введение в устройство второго Фазоизмерительного канала, область 1193596 8 ность всего устройства И й„ описывается выражением однозначных измерений частоты в котором дР,„„ (выбрана равной абсолютной точности измерения частоты первым каналом >FOA д дЧ oh 3 360о Подставляя заданные исходные данные, получаем позволяет существенно увеличить по-. тенциальную точность устройства. При этом потенциально достижимая точИ„т = 1,3 -10 Таблица град (Сектор 0 0 — 180 -180 -180 -180 90 -270 -270 -90 270 -90 -90 Та блица 2 111 110 101 100 011 010 001 000 град э 0 0 0 -180 180 -180 град 180 -180 180 90 90 90 -270 90 -90 270 -90 270 -90 -90 I IV Сектор град град дг, „(a д ) 11Т 360 )2 . Е 1 1 1193596 юг.2 Фиг.У 1193596 Составитель В. Новоселов Редактор В. Петраш Техред Ж.Кастелевич Корректор Л. Патай Заказ 7311/48 Тираж 747 Подлисное ВНИИПИ Государственного комитета СССР ъ по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
