Цифровой фазовый дискриминатор

 

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повышение точности . Цифровой фазовый дискриминатор содержит формирователи 1,2 импульсов , RS-триггеры 3,4, генератор 5 счетных импульсов, элементы И 6-9, 16, 17, 21, синхронизатор 10, реверсивные счетчики (PC)11, 12, регистры 13, 14, элементы И-ИЛИ 15, 19, накапливающий.сумматор 18, блок 20 памяти. В каждом измерительном цикле (ИЦ) формируют два мерных импульса (МИ). Первый МИ имеет длительность, пропорциональную фазовому сдвигу входного колебания относительно опорного . Он формируется с помощью формирователей 1,2, RS-триггера 3, элементов И 6,7, генератора 5 и PC 11, в котором после окончания счета останется число, пропорциональное фазовому рассогласованию. Для повышения точности измерения фазы входного сигнала формируется второй МИ. Формирование его осуществляют RS-триггер 4, элемент И 8, генератор 5 и PC 12, в котором после окончания счета будет число, пропорциональное отклонению частоты входного колебания относительного опорного. В накапливающем сумматоре 18 за m ИЦ формируется число, соотв. среднему значению модуля производной фазы входного колебания . Это значение используется для исключения аномальных отсчетов. соотв. отсутствию в этом колебании сигнальной составляющей, и измерения отношения с/ш при наличии сигнальной составляющей. 3 ил.. С S (Л со ел со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Н ОЗ В 1З/00 (I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4054074/24-09 (22) 10 ° 04.86 (46) 23.11.87, Вюл. 1г 43 (72) В.В. Шкирятов, M.Â. Солдатенкова и В.В. Солдатенков (53) 621.373.34(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 924737, кл. G 01 R 25/00, 1982. (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОВЫЙ ДИСКРИМИНАТОР (57) Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повышение точности. Цифровой фазовый дискриминатор содержит формирователи 1,2 импульсов, RS-триггеры 3,4, генератор

5 счетных импульсов, элементы И 6-9, 16, 17, 21, синхронизатор 10, реверсивные счетчики (РС) 11, 12, регистры 13, 14, элементы И-ИЛИ 15, 19, накапливающий. сумматор 18, блок 20 памяти. В каждом измерительном цикле (ИЦ) формируют два мерных импульса (МИ). Первый ИИ имеет длительность, пропорциональную фазовому сдвигу

„„SU„„13543 7 А 1 входного колебания относительно опорного. Он формируется с помощью формирователей 1,2, RS-триггера 3, элементов И 6,7, генератора 5 и РС 11, в котором после окончания счета останется число, пропорциональное фазовому рассогласованию. Для повышения точности измерения фазы входного .сигнала формируется второй МИ. Формирование его осуществляют КБ-триггер 4, элемент И 8, генератор 5 и РС 12, в котором после окончания счета будет число, пропорциональное отклонению частоты входного колебания относительного опорного. В накапливающем сумматоре 18 за ш ИЦ формируется число, соотв. среднему значению моду- Ж ля производной фазы входного колебания. Это значение используется для исключения аномальных отсчетов. С: соотв. отсутствию в этом колебании

\ сигнальной составляющей, и измерения отношения с/ш при наличии сигнальной составляющей. 3 ил.

13543

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в цифровых фазовых дискриминаторах и измерителях.

Цель изобретения - повышение точности, На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема цифрового фазового дискриминатора; на фиг. 2— схема синхронизатора, на фиг. 3 схема блока памяти.. Цифровой фазовый дискриминатор (фиг, 1), содержит первый 1 и второй

2 формирователи импульсов, первый 3 и второй 4 RS-триггеры, ге.нератор 5 счетных импульсов, первый 6, второй

7, третий 8 и четвертый 9 элементы, синхронизатор 10, первый 11 и второй

12 реверсивные счетчики, первый 13 и второй 14 регистры, первый элемент

ИЛИ-ИЛИ 15, пятый 16 и шестой 17 элементы И, накапливающий сумматор 18, второй элемент И-ИЛИ 19, блок 20 памяти, седьмой элемент И 21.

Синхронизатор 10 (фиг. 2) содержит первый 22 и второй 23 счетчики, дешифратор 24, первый 25 и второй 26 триггеры, элемент И 27.

Блок 20 памяти (фиг. 3) содержит первый 28 и второй 29 триггеры и элемент И 30.

Цифровой фазовый дискриминатор работает следующим образом.

В момент пересечения входным колебанием нулевого уровня с положительной производной первый формирователь 1 вырабатывает кратковременный импульс, который закрывает Q-выход первого RS-триггера 3 и открывает Q-выход второго КБ-триггера открывающий четвертый элемент И 9, через который счетные импульсы генератора 5 поступают на вход синхронизатора 10.

В синхронизаторе 10 с помощью первого счетчика 22 и дешифратора

24 вырабатываются k сдвинутых относительно друг друга на время квантования gt = 1/Й импульсов, из которых с помощью первого 25 и второго 26 триггеров в каждом измерительном цикле, определяемом периодом. входного колебания, формируются управляющие сигналы, а один раз за каждые m измерительных циклов с помощью второго счетчика 23 и элемента И 27 формируется сигнал опроса.

87 2

В цифровом фазовом дискриминато" ре в каждом измерительном цикле формируются два мерных импульса. Первый, с Чо длительностью о =

2Л, пропорциональной фазовому сдвигу входного колебания (, относительно опорного cg, формируется с помощью первого 1 и второго 2 формирователей íà Q-выходе первого RS-триггера

3 и, проходя через открытый первый элемент И 6, открывает второй элемент И 7, через который счетные импульсы генератора 5 поступают на вход первого реверсивного счетчика

11, в который перед каждым измерительным циклом с помощью управляющих импульсов синхронизатора 10, поступающих на соответствующие разряды первого реверсивного счетчика 11, записывается в обратном коде число

-N,/2=-f /2f, соответствующее фазовому сдвигу входного колебания на — Г „ В результате по окончании счета в первом реверсивном счетчике

11 в j-м измерительном цикле остается число ь И,. =Е с(о

Повышение точности измерения фазовых сдвигов сигнальной составляющей входного колебания относительно опорного достигается за счет весового усреднения j-r. замеров фазовых рассогласований. Для реализации процедуры весового усреднения, во-первых, на выход выдаются только те отсчеты, которые соответствуют наличию сигнальной составляющей во входном колебании, во-вторых, при ее наличии в цифровом коде формируется сигнал, характериз ющий относительную величину этой составляющей во входном колебании, т,е, отношение сигнал/шум.

С целью повышения точности измерения фазы входного сигнала íà Q-выходе второго RS-триггера 4 формируется второй мерный импульс, длительность которого с точностью до 1с периодов частоты счетных импульсов равна периоду входного колебания

1/й -k/fü. Этот импульс откры354387

Nmn Nnoe

1-F(— — — — - — ) п

P = 1-F(— Л- — -д- ), Nw -N „, m G„.

N = (ь| „), з

1 вает третий элемент И 8, через который счетные импульсы генератора 5 поступают на счетный вход второго реверсивного счетчика 12, в который перед каждым измерительным циклом с. помощью управляющих сигналов синхронизатора 10 также записывается в обратном коде число — N - -(fe/

/Е -Е), соответствующее с точностью до Е периодов частоты Й периоду опорного колебания. В результате по окончании счета в реверсивном счетчике 12 в 1-м измерительном цикле формируется число Naj = «/ с-1/ о ) = " Not пропорциональное отклонению частоты входного колебания относительно частоты опорного колебания. Эти числа с помощью управляющих сигналов синхронизатора 10 записываются во второй регистр 14, на Я-выходах которого формируется модуль числа ЬМ,2 в прямом коде или модуль числа — 4N при поступлении его на вход второго регистра 14 в обратном коде. С помощью первого элемента И-ИЛИ 15, пятого 16 и шестого 17 элементов И и управляющих сигналов синхронизатора

10 на выходе первого элемента

И-ИЛИ 15 формируется модуль выходного числа (ьм . ), который поступает на установочные входы накапливающего сумматора 18и спомощью управляющих сигналов синхронизатора 10 заносится в него, суммируясь с имеющимся в нем числом. В результате за ш измерительных циклов в нем формируется число соответствующее среднему значению модуля производной фазы входного колебания, величина которого в достаточно большом диапазоне пропорциональна отношению сигнал/шум во входном колебании. Для гауссовых случайных величин (среднего значения модуля производной фазы), получаемых в результате суммирования нормально распределенных с конечной дисперсией элементарных выборок, в силу закона больших чисел вероятность ложндй тревоги при принятии решения о наличии сигнальной составляющей во входном колебании К и пропуска правильного решения Р определяется выбранным интервалом оценки, пропорциональным числу m, и порогом принятия решения

Июр где F — табулированные значения

15 . интеграла вероятностей.

При превышении числом М заданного порогового уровня, величина которого N„, формируется на выходе накапливающего сумматора 18, подклю2р ченного к входам второго элемента

И-ИЛИ 19, на его выходе с помощью управляющих сигналов синхронизатора

10 формируется импульс, поступающий. в блок 20 памяти, который устанавли25 вает второй триггер 29 в единичное состояние, закрывая своим Q выходом второй элемент И 21, в результате чего управляющий сигнал от синхронизатора 10 не проходит на опросный

30 вход первого регистра 13 и не записывает в него выходное число — ЬН, + первого реверсивного счетчика 11. Если число Н меньше заданного порога

N „, то управляющий импульс от синЗ5 хронизатора 10 не проходит на выход второго элемента И-ИЛИ 19. Второй триггер 29, переведенный управляющим сигналом синхронизатора 10 в нулевое состояние, своим Q-выходом открывает

4р элемент И 30, через который проходит управляющий сигнал синхронизатора

10, и переводит первый триггер 28 в нулевое состояние, открывая седьмой элемент И 21 и разрешая передачу

4> выходного числа ЬИ, из первого реверсивного счетчика 11 в первый регистр 13. Этот же импульс обнуляет накапливающий сумматор 18 и второй счетчик 23 синхронизатора 10. б0 Повышение точности измерения фазы входного сигнала происходит за счет исключения из выходного потока текущих замеров фазы входного колебания серий аномальных отсчетов фазы, со55 ответствующих отсутствию в этом колебании сигнальной составляющей, и измерения отношения сигнал/шум при наличии в нем сигнальной составляющей.

При этом достоверность принятия правильного решения о наличии во входном колебании сигнальной составляющей

1/б = +m/5 достаточно быстро растут с увеличением числа т независимых отсчетов фазы выходного колебания относительно опорного.

Формула и э обретения

Цифровой фазовый дискриминатор, содержащий последовательно соединенные первый формирователь импульсов, первый RS-триггер, первый элемент И и второй элемент И, второй формироваГ .тель импульсов, выход которого соединен с другим входом первого RS-триггера, второй RS-триггер, первый вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, третий элемент И, первый вход которого соединен с инверсным выходом второго

RS-триггера, первый реверсивный счетчик, информационный вход которого соединен с выходом второго элемента

И, второй реверсивный счетчик, информационный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а также блок памяти и первый и второй регистры, информационные входы котоpblх соединены с выходами первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, о т л и ч а ю m; и и с я тем, что, с целью повышения точности, введены четвертый элементы И, первый вход которого соединен с прямым выи точность оценки отношения сигнал/

/шум входного колебания

1354387

6 ходом второго RS-триггера, генераторсчетных импульсов выход которого соединен с вторыми входами второго, 5 третьего и четвертого элементов И, последовательно соединенные пятый элемент И, первый вход которого соединен с первым прямым выходом второго регистра, первый элемент И-ИЛИ, второй и третий входы которого соединены соответственно с вторым прямым и первым инверсным выходами второго регистра, накапливающего сумматора и второго элемента И-ИЛИ, выход которого соединен с первым входом блока памяти, шестой элемент И, первый вход которого соединен с вторым инверсным выходом второго регистра, а выход соединен с четвертым входом первого элемента И-ИЛИ, седьмой элемент И, первый вход которого соеди.нен с выходом блока памяти, а выход соединен с управляющим входом первого регистра, и синхронизатор, вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, первый выход соединен с управляющим входом второго регистра, второй выход соединен с вторым входом шестого элемента И, объединенного с вторым входом пятого элемента И, третий выход соединен с вторым входом накапливающего сумматора, четвертый выход соединен с вторым входом второго элемента И-HJIH пятый выход соединен с вторым входом седьмого элемента И, шестой выход соединен с управляющими входами первого и второго реверсивных счетчиков, седьмой выход соединен с вторым входом второго RS-триггера и с

40 установочнйми входами первого и второго реверсивных счетчиков, а восьмой выход соединен с вторым входом блока памяти и с третьим входом накапливающего сумматора.

1354387

Составитель Э.Борисов

Техред И. Верес

Корректор M.Ïîæo

Редактор В.Петраш

Заказ 5712/53

Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4