Устройство для измерения частоты слабых сигналов

 

Изобретение служит для повышения быстродействия и помехозащищенности при изменении частоты. Устройство содержит смеситель 1, фильтр 7 нижних частот, амплитудный детектор 12, блок 14 сравнения, управляемые вилочные гетеродины 15 и 16 и блок 17 регистрации. Введение смесителей 2-4, сумматоров 5 и 6, фильтра 8 нижних частот, перемножителя 9, узкополосных фильтров 10 и 1 и амплитудного детектора 13 увеличивает щумовую ошибку измерения частоты, но предупреждает постоянную ошибку измерения, так как эффект на выходе коррелятора от ее возникновения равен нулю. В предложенном устройстве измерение амплитуды низкочастотной и высокочастотной частей спектра происходит одновременно. Таки.м образом, цикл измерения частоты равен времени измерения амплитуды одной из частей спектра. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gg 4 G 0! R 23 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

l описания изовркткния !ц:: и АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЖИ дд,, „ (21) 4! 23603/24-2! (22) 07.07.86 (46) 07.04.88. Бюл. № 13 (72) Б. В. Дроздов и В. Г1. Коваленко (53) 62! .317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 849089, кл. G OI R 23/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР № !228027, кл. G 01 R 23/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЧАСТОТЫ СЛАБЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение служит для повышения быстродействия и помехозашищенности при изменении часто-,ы. Устройство содержит смеситель 1, фильтр 7 нижних частот, ам .SUÄÄ 1386933 А1 плитудный детектор 2, блок 14 сравнения, управляемые вилочные гетеродины 15 и 16 и блок 17 регистрации. Введение смесителей 2 — 4, сумматоров 5 и 6, фильтра 8 ни>кних частот, перемножителя 9, узкополосных фильтров 10 и !! и амплитудного детектора 3 увеличивает шумовую ошибку измерения частоты, но предупреждает постоянную ошибку измерения, так как эффект на выходе коррелятора от ее возникновения равен нулю.

В предложенном устройстве измерение амплитуды низкочастотной и высокочастотной частей спектра происходит одновременно.

Таким образом, цикл измерения частоты равен времени измерения амплитуды одной из частей спектра. 1 ил.

1386933

Изобретение относится к технике измерения частот.

Цель изобретения — повышение быстродействия и помехозащищенности при измерении частоты.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит первый, второй, третий и четвертый смесители 1 — 4,первый и второй сумматоры 5 и 6, первый и второй, фильтры 7 и 8 нижних частот, перемножи|тель 9, первый и второй узкополосные фильтры 10 и 11, первый и второй амплитудные детекторы 12 и 13, блок 14 сравнения, первый и второй управляемые вилочные гетеродины 15 и 16, блок 17 регистрации.

Первые входы смесителей 1 и 2 и первые входы смесителей 3 и 4 попарно объединены и являются соответственно первым и вторым входами устройства, входы сумматора 5 соединены с выходами смесителя 1 и 2, а вы ход — через фильтр 7 нижних частот с пер вым входом перемножителя 9, входы сумматора 6 — с выходами смесителей 3 и 4, а выход — через фильтр 8 нижних частот с вторым входом перемножителя 9, выход перемножителя 9 через узкополосный фильтр 10

, .и амплитудный детектор 12 соединен с пер вым входом блока 14 сравнения, а через узкополосный фильтр 11 и амплитудный де тектор 13 — с вторым входом блока 14 срав. нения, выход которого соединен с управляющими входами управляемых вилочных гетеродинов 15 и 16, первый и второй выходы гетеродина 15 — соответственно с вторыми входами смесителей 1 и 3, а первый и второй выходы гетеродина 16 — соответственно с вторыми входами смесителей 2 и 4, первый и второй входы блока 17 регистрации соединены с первыми выходами гетеродинов

15 и 16 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Спектр входного сигнала в смесителях

1 — 4 преобразуется по частоте с помощью вилочных гетеродинов 15 и 16. Частоты гетеродинов выбраны таким образом, чтобы частота гетеродина 15 была ниже частоты сигнала, а частота гетеродина 16 — выше ее, т. Е. 1, =1,— 1 „И fr2=fc+fnV, ГдЕ foal, fr2 — ЧаСтоты гетеродинов 15 и 16 соответственно, f> — промежуточная частота сигнала после преобразования. Каждый из гетеродинов формирует два сигнала, частоты которых имеют относительный разнос на малую величину. Так что гетеродин 15 формирует сигналы с частотами frl и fpI+FI, а гетеродин 16— с частотами fr2 и fr2+F2.

Представим входной сигнал в виде

U (t) =ЙЕ„Сов (2zf„t+q>), lro где Е„и 4(„— амплитуда и фаза, спектральной составляюшей; г ЕС(1)

G (f„) — спектральная плотность могцности сигнала.

Спектры сигналов на выходе смесителей 1 и 3 повторяют спектр входного сигнала

С4 (1 — (f,— frl ) и G I (f — (f, f„, — Fl ) ), а спектры сигналов на выходе смесителей 2 и 4 перевернуты относительно спектра входного сиг1р Нааа (2 ((fr2+ F2 1с) fl И 4 ((fr2 — 4) — t) .

Сигналы с выходов смесителей 1 и 2, а также смесителей 3 и 4 попарно суммируются с помошью сумматоров 5 и 6 соответственно. Сигналы с выходов сумматоров 5 и 6 поступают на фильтры ? и 8 нижних частот, > частота среза которых равна промежуточной частоте. С помощью перемножителя 9 и узкополосных фильтров 10 и 11 производится корреляционная обработка сигналов.

Сигналы на выходе перемножителя 9 имеют вид

)0 llew

Ц=2. Е„Сос (2ч (1„— frl ) t+Ifl„) +

4 Р

+ХЕ„Сов (2л (1г2+ F2 — f<) t — р„); е и» =XF Cos {2л(f — 1Г! — Fl)1+4р„)+ пр

+ХЕ Cds (2л(1г2 — f„) t — 4р ), где индекс «пр» учитывает фильтрацию сигналов фильтрами нижних частот. Следует

3Q отметить, что прямые и перевернутые спектры — — (первые и вторые слагаемые выражения (2) не коррелированы между собой.

Эффект послекорреляционной обработки сигналов, имеющих взаимно смещенные спектры проявляется на частоте разноса. Поэтому

З5 узкополосные фильтры 10 и 11 настроены соответственно на частоты Fl и F2, Амплитуда этих гармонических сигналов пропорциональна MQIIjHocTH сигналов на входе перемножителя, причем амплитуда сигнала на ,,о выходе фильтра 10 пропорциональна мошности низкочастотной части спектра входного сигнала, а амплитуда сигнала на выходе фильтра 11 — мошности высокочастотной его части. Для выделения и сравнения этих амплитуд используются амплитудные

45 детекторы 12 и 13 и бпок 14 сравнения.

Амплитуду сигнала на выходе фильтра

10 можно определить как напр

4,-К.- )

1..1,И4 — — I G (f — (fñ — f,l) ) И=5 G(x) dx=

so -. " ")

=,) G(x) dx.

Здесь проведена замена переменной и учтено, что

+1 fr fr + 1 fr +fr 1

55 р " Z а также, считая ширину спектра много меньше 4 — 1,ь нижний предел интегриро1386933 т. е. (п — (с=- О 1,= 4= — 2- —.

fri+4.2

Составитель Е.Минкин

Редактор В. Данко Техред И. Верес Корректор . Эрдейи

Заказ 220/44 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

П 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вания продлили до бесконечности. Для амплитуды сигнала на выходе фильтра 11 получаем

f tip fr 4с

1/в4 — SG ((fr2 fc) f) df=S G(x) dx= (fr,-fc) -f

= G(x)dx, 5;f

-где учтено, что

fr2 — f I 62+1г1 (г2 (пт= (г2 р = — — у- — = fo.

Сигнал с выхода блока 14 сравнения используется для автоматической подстройки частоты управляемых гетеродинов 15 и 16.

Установившийся режим подстройки частоты гетеродинов характеризуется равенством

5р-f e

<Ф

UQ.$=UQ.1 или5 G(x) dx=)G(x) dx, Ю >

5„-4 „

Блок 17 регистрации представляет собой два частотомера, которые измеряют частоты гетеродинов 15 и 16. Значение частоты сигнала соответствует полусумме измеренных частот гетеродинов.

Помехозашишенность предлагаемого устройства выше известного, особо следует отметить действие некоррелированной по каналам помехи. В результате увеличивается шумовая оп,ибка измерения частоты, но постоянной ошибки измерения не возникает, так как эффект на выходе коррелятора от ее воздействия будет равен нулю. Это же относится к помехам, действующим только в одном приемном канале.

В устройстве измерение амплитуды низкочастотной и высокочастотной частей спектра происходит одновременно. Таким образом, цикл измерения частоты равен времени измерения амплитуды одной из частей спектра.

Следовательно, цикл измерения частоты предложенного устройства меньше цикла измерения частоты известного при остальных равных условиях.

Формула изобретения

Устройство для измерения частоты слабых сигналов, содержащее первые смеси1р тель, фильтр нижних частот, амплитудный детектор, а также блок сравнения, два управляемых гетеродина, причем выход блока сравнения соединен с управляющими входами гегеродинов, и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения

15 быстродействия и помехозащищенности, в него введены второй, третий и четвертый смесители, два сумматора, второй фильтр нижних частот, перемножитель, второй амплитудный детектор и два узкополосных

2О фильтра, причем первые входы первого н второго смесителей, а также первые входы третьего и четвертого смесителей попарно объединены, входы первого сумматора соединены с выходами первого и второго смесителей, а входы втэрого сумматора — с выхо25 лами ретьего и четвертого смесите. ей, входы перемножителя через первый и второй фильтры нижних частот соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров соответственно, входы обоих узкополосных фильтров соединены с выходом перемножителя, а выходы через первый и второй амплитудные детекторы соединены с первым и вторым входами блока сравнения, первый и второй выходы первого гетеродина соединены с вторыми входами первого и третьего смесителей соответственно, а первый

35 и второи выходы второго гетеродина — с вторыми входами второго и четвертого смесителей соответственно, входы блока регистрации соединены с первыми выходами гетеродинов.