Устройство для определения частоты свип-генератора

 

Изобретение относится к радиоизмерениям и может использоваться в панорамных измерителях частотных характеристик . Устройство содержит опорные генераторы 1 и 5, формирователи 2 и 6 гармоник, смесители 3,7, 9 и 13, фильтры 4 и 8 нижних частот, делители 16 и 17 частоты и микроконтроллер 20. Введение усилителей 11 и 14, счетчиков 12 и 15, регистров 21 и 22, сумматора 10, фильтра 18 нижних частот, ключа 19 и образование новых функциональных связей повышают точность и быстродействие измерений при относительно узких полосах качания частоты. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1370590 А1 и 4 С 01 К 23/16

ВСВ:;+1 <,<

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг, 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4116303/24-21 (22) 09.06.86 (46) 30.01.88. Бюп. N 4 (71) Винницкий политехнический институт (72) В. Л. Кофанов, С ° П. Кононов и В. Я. Николаев (53) 621.317,76(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 478262, кл. С 01 К 23/00, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСT0Tbl СВИП-ГЕНЕРАТОРА (57) Изобретение относится к радиоизмерениям и может использоваться в панорамных измерителях частотных характеристик. Устройство содержит опорные генераторы 1 и 5> формирователи 2 и 6 гармоник, смесители 3,7, 9 и 13, фильтры 4 и 8 нижних частот, делители 16 и 17 частоты и микроконтроллер 20. Введение усилителей 11 и

14, счетчиков 12 15, регистров 21 и 22, сумматора 10, фильтра 18 нижних частот, ключа 19 и образование новых функциональных связей повышают точность и быстродействие измерений при относительно узких полосах качания частоты. 2 ил .

1370590

Изобретение относится к радиоиэмерениям и может быть использовано в панорамных измерителях частотных характеристик °

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия измерений при относительно узких полосах качания частоты °

На фиг. 1 приведена структурная 10 схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные опорный re- 15 нератор 1, формирователь 2 гармоник, смеситель 3, фильтр 4 нижних частот, последовательно соединенные опорный генератор 5, формирователь 6 гармоник, смеситель 7, фильтр 8 нижних 20 частот, а также смеситель 9, сумматор 10, усилитель 11, счетчик )2, смеситель 13, усилитель 14, счетчик

15, делители )6 и 17 частоты, фильтр

18 нижних частот, ключ 19, микро- 25 контроллер 20, регистры 21 и 22.

Выход фильтра 4 нижних частот соединен с входом смесителя 9, первым входом сумматора 10 и через усилитель 11 - с входом счетчика 12. Вы- 30 ход фильтра 8 нижних частот соединен с входом смесителя 13, с третьим вхо" дом сумматора 10 и через усилитель

14 — с входом счетчика 15. Выходы смесителей 9 и 13 соединены соответ 35 ственно с вторым и четвертым входами сумматора 10, а вторые входы подключены соответственно через делители 16 и 17 частоты к выходам опорных генераторов 1 и 5, Выход сумматора

10 через последовательно соединенные фильтр 18 нижних частот и ключ 19 подключен к первому входу микрокон" троллера 20, причем управляющий вход ключа 19 соединен с первым выходом микроконтроллера 20 Выходы счетчиков 12 и 15 соединены соответственно с входами регистров 21 и 22, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам микроконтроллера 20, Второй выход микроконт50 роллера 20 соединен с входами сброса в нуль счетчиков )2 и 15. Третий выход микроконтроллера 20 подключен к входам записи регистров 21 и 22. Чег55 нертый выход микроконтроллера 20 является выходом устройства, а вторые входы смесителей 3 и 7 объединены и являются входом устройства.

На фиг. 2 изображено: а — временная зависимость частоты входного сиг" нала свип-генератора; б — временные зависимости частоты f на выходе фильтра 4 нижних частот и частоты

f на выходе фильгра 8 нижних частот; в — шесть видов зависимостей f,,,f,; г — возможные временные зависимости

f д - напряжение на выходе фильтра 4 нижних частот; е — напряжение на выходе фильтра R нижних частот.

Устройство р ботает следующим образом.

Частота f(t) сигнала свил-генератора на входе устройства изменяется во времени по линейному закону (фиг. 2а). Изменение частоты f, сигнала на выходе фильтра 4 нижних частот, а также частоты 1 сигнала на выходе фильтра 8 нижних частот в случае, если частота опорного генератора 1 равна f, а опорного генератора

5 — (fo +F), происходит по треуголь" ному закону (фиг.. 2б). В точках, где

f(t)=Kf „(К=1,2, .. ° г, n„„,) частота

f равна нулю, а в точках, где

f (t) = К(Е,+Г), частота 1 рав нулю. Через фильтр 4 нижнйх частот не проходят составляющие продукта преобразования с частотами выше

f /2, через второй фильтр 8 нижних частот — с частотами выше (f +F)/2, Величина F, на которую отличаются частоты первого и второго генераторов 1 и 5, выбирается такой, что и F = f . Максимальный номер гармакс моники и „,„, сигнала на выходе формирователя 2 гармоник определяет мак-! симальную частоту свип-генератора, равную f„„, = и „,„, f,, Возможны шесть вариантов изменения f f « (фиг. 2в) в зависимости от текущего значения частоты f (t) свип-генератора.

Принцип, положенный в основу измерения частоты, заключается в том, что значение частоты свип-генератора, например в момент времени г„ (фиг. 2а), определяется по измеренным частотам f на выходе фильтра 4 л1! нижних частот и f „, на выходе фнлыра 8 нижних часто г (фиг. 2б) с учетом закона изменения f, и 1, в предшествующие =С„, моменты времени.

Текущее значение частоты свипгенератора равно

f(L) = nf « Г,, 1370590 п- f4 f

f,= f + t, 40

1 . f растет, f убывает (S2 ) Sl, S2 ) Sl ) м п о м!- l (f «.f )

Š— (Е F) f и +

2. Е„ растет, и растет (S2 > Sl, S2 ) Sl ), причем f, f м п о+ м 1 ( п(+F)+f ." F м мг

3 ° f убывает, f 2 растет (S2 > S I, S2 2 S-1 )

á

nf -f м О м и = -(Е -й -f )+1 п - -(е, Й„, „,)

4. Г„убывает, f убывает (S2 Sl, S2 (S l ), причем f ° и где п - номер гармоники частоты сигнала с формирователя 2 гармоник, при которой частота

f, f 5

1 2

Знак "+" берется в формуле, если f возрастает, знак "-" — если убывает во времени. Тогда, например, при t = с„ частота свип-генера" тора равна

Частота f определяется следую" щим образом, В двух следующих один

15 за другим интервалах времени (каждый длительностью, значительно меньшей того отрезка времени, за который частота Г„ или f2 изменяется от нуля до максимального значения), которые

20 предшествуют моменту времени t=t» вычисляется число квазипериодов (колебания с изменяющейся частотой нель" эя отнести к периодическим, поэтому

25 под кваэипериодами понимается интервал времени, эа который полная фаза сигнала изменяется на 21!) мгновенного напряжения 11 (фиг. 2д) на выходе фильтра 4 нижних частот, Пусть в первом интервале их будет Sl во

30 втором S2, причем в течение таких выборок частота сигнала f, должна только увеличиваться или только умень" шаться. Возможные временные зависимости f, которые поясняют расчет приведены на фиг. 2г. Частота

f, изменяется по линейному закону где f„ — начальная частота в системе отсчета, в которой при г.=0 начинает формироваться измерительный интервал длительностью 2"; скорость изменения частоты.

Числа Sl, S2 связаны с f„ è .системой уравнений

1 1 л

Sl = 2 J 21(й„+ g t)dt=f„i+ 0,5 ".; о

I лг

S2 = -- ) 2!i(f„+yt)dt = f„ + 1,5у

lj

Решение системы относительно f 2 .

3S1 S2 S2 - S l

Ъ н л 2 так как f „=f „+2 )"„то подстановка полученных выражений дает

3S2 - Sl

М<

Аналогичным образом вычисляется частота f „ на выходе фильтра 8 нижних частот при t =t „

3S2 — S I

f мг 2 "° где Sl S2 — числа кваэипериодов мгновенного напряжения U 2 (фиг. 2е) на выходе фильтра 8 нижних частот соответ" ственно в первом и втором интервалах длительностью каж» дый, Соотношения между Sl и S2 SI ! и S2, по которым определяется вид зависимостей f,, f (фиг. 2в), а также полученные значения f f м1 мг используются для вычисления номера гармоники частоты f о

Решением приводимых ниже систем уравнений выводится шесть формул для расчета n:

) 370590—

Ì Î ì 7 n 1

f n = 1(f + )

+F)-f F

5. f, растет, f) растет (S2 7 S), S2 ) Sl ), причем

С nfo+f » и (у if f )«)

1) (f +F)+f F о м(м7

Ь. f, убывает, f убывает (S2 Sl, S2 S) ), причем

О М» М7

ì ì M 1 î ì 7

nf, -f„, (n-l)(f,+F)-f„, Поскольку номер гармоники может принимать только целые значения, 15 после вычисления число и округляется до ближайшего целого. Этой операцией компенсируется погрешность при измерении Е

Полученный таким образом номер 20 гармоники и подставляется в формулу для вычисления частоты свий-генератора при с=с

Количества квазипериодов Sl, S2 мгновенного напряжения на выходе 25 фильтра 4 нижних частот и Sl, S2 на выходе фильтра 8 нижних частот определяется счетчиком 12 и счетчиком 15 соответственно. усилители 11 и 14 предназначены для усиления сиг" З0 налов до уровней, достаточных для нормальной работы счетчиков 12 и 15, Регистры 21 и 22 служат для промежуточного хранения чисел Sl S2 и Sl

S2 перед вводом их в микроконтроллер 20.

Работой устройства программным путем управляет микроконтроллер 20.

По импульсу с второго выхода микроконтроллера 20 обнуляются счетчики (0

12 и 15..Через программно формируемую задержку в регистр 21 и регистр

22 по импульсу с третьего выхода микроконтроллера 20 записываются текущие состояния Sl счетчика 12 и Sl 45 счетчика 15. Оба счетчика продолжают работать, в это время микроконтроллер 20 считывает в ячейки памяти числа Sl, $1 . Спустя интервал времени после записи в регистры 21, 22 по импульсу с третьего выхода микроконтроллера 20 в регистры 21 и 22 записываются текущие состояния

Sl+S2 и Sl +S2 счетчиков 12 и 15 соответственно. Далее числа Sl+S2 и Sl +S2 микроконтроллер 20 перепи( сывает в свои ячейки памяти, Продедура счета на интервале длительностью 2 7(ожет прерываться и повториться сначала, если измерения совпадут во времени с изломами в изменениях („, и (снизу" и "сверху(( (фиг ° 2б), Для перевода в этих случаях микроконтроллера 20 на начало программы в устройство введен узел, состоящий йэ. делителей )6 и )7 час" тоты, смесителей 9 и 13, сумматора

10, фильтра 18 нижних частот и ключа 19. Делитель )6 частоты имеет коэффициент деления, равный двум, поэтому на второй вход смесителя 9 поступает сигнал с частотой

fo

Аналогично сигнал на втором входе смесителя 13после делителя 17 частоты

f o+F на два имеет частоту . Фильтр 18 нижних частот имеет низкую частоту среза, равную F. Колебания с частотой, не превышающей F, появляются на выходе сумматора 10 в моменты, когда сигнал на выходе фильтра .4 нижних частот имеет мгновенную частоту меньfo ше F или больше -- -F а сигнал на

2 выходе фильтра 8 нижних частот

fo+F fî меньше Р или больше -- †. -F

В начале выполнения программы у микроконтроллера 20 на первом выходе нулевой потенциал, который открывает ключ 19, поэтому появляющееся напряжение на выходе фильтра 18 нижних частот через открытый ключ 19 поступает на первый вход микроконтроллера 20 — вход сброса, По окончании интерврла измерений, внутри которого нет изломов зависимостей f, f 7, микроконтроллер 20 на первом выходе устанавливает напряжение единичного уровня, которое «ак)»(.(вает ключ 19. В случае применения предлагаемое устройство в панорамных измерителях частотных характеристик

1 > /0590

fh

4п

1ит

1и и, Qg а

Фис.2

110 появлению »101 î напряжения, кроме того, ff» об (одино формировать IIB

Зкране индикатора метку

5 форм улана обре-.ения

Устройсгво для определения частоты свип-генератора, содержащее последовательно соединенные опорный генератор, формирователь гармоник, смеситель 11 фильтр нижних частот, n.—

c7едователь11о с»эедиflåBHûå в1îр0й опорный генератор, формирователь гармоник, смес llòåль, а также второй фильтр нижних частот и третий смеситель, при этом вторые входы неplfo».0 и второго cмеситедей объед11не111,, с входом устройства, о т JI u ч a IG» щ е е с я тем, что, с целью пoBIIпения точнос1и и быстр дей» т1»ия, в него BBE»7efff f последова Гe»lьно со».,7»fпенные сумматор, fpf тий ф 1льтр 1п1жних частот и к7юч, пос1 довате.1ьн»3 соединеьч1ые усил1 гель, с 1."т"-IIIF. и ре- 5

ГИСТР, ПОС le»70BBTe÷ÜÍÎ СО»»»lllelf1 » .e

Bторые уси.1и I ellь, счетчик Il pеl истр, fl гакже микрокод гроллер, дг "i,деffH»

TЕ 1FI Час тОTI»f 11 ileTBBP I F»fÉ C11eC11TeFFI причем выход фильтра нижних част01 объединен с входами усилите 1я, сум матора и третьего смесите..1я, второй вход Ко-.орого подкsFIG÷ен чере3 депитель частоты к выходу опорного генеpal npa, а вь1ход — к в fopolfy 1 ходу сумма fîра, выход второго смeсите7ÿ ч» ре3 второй фильтр нижних частот объединен с входом второго усилителя, третьим входом сумматора и входом четвертого смесителя, второй вход которого через второй делитель частоты подключен к выходу второго опорного генератора, а выход — к четвертому входу сумматора, при этом ныхОды ключа, первого Il B I Î )OÃО ре гистров соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами микроконтроллера, первый, второй и третий выходы которого соединс ны соо.1ве1стве11но с управляющим входом ключа, объединенными входами сброса обоих счетчиков и объединенными входами запис 1 обоих регис .ров, а четвертый выход микроконтроллера являегся выходом устройства.