Устройство для измерения средней частоты частотно- манипулированных сигналов

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения средней частоты частотно-манипулированных. сигналов. Цель изобретения - повышение точности. На входы фазового коррелятора 4 через линию 1 задержки и непосредственно поступает входной сигнал, который преобразуется в два видеосигнала. На выходе интегратора 5 выделяется постоянная составляющая , которая поступает на первый вход блока 10 вычитания, где вырабатьшается.. переменная составлшощая, поступающая на вход двухполупериодного выпрямителя 17. Постоянная составляющая выделяется интегратором 6. Напряжение с выхода блока i1 вычитания поступает на вход двухполупериодного выпрямителя 18. На выходах интеграторов 7 к 8 из продетектированных напря;кений вьщеляются постоянные составляющие. Информация о знаках расстройки вырабатьшается в знаковых детекторах 12, 13, 14. Выходное напряжение перемножителя I5 усредняется интегратором 9. В перемножителе 16 определяется, знак оценки частоты. После деления в блоке 19 сигнал преобразуется в функциональном преобразователе 20 и индицируется в блоке 21. Задержка сигнала осуществляется также в линих 2, 3 задержки. 2 ил. (С |ii.

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) цц 4 G 01 R 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

1 1

I I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4257328/24-2) (22) 05.06.87 (46) 15.01.89 . Бюл. N - 2 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова (72) Ю,А. Геложе, А.П. Дятлов, П.П. Клименко и Е.И. Коваленко (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1223157, кл. G 01 R 23/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

9 1237985, кл. G 01 R 23/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ ЧАСТОТЫ ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАНHbIX СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения средней частоты частотно-манипулированных. сигналов. Цель изобретения — повышение точности. На входы фазового коррелятора 4 через линию 1 задержки и непосредственно поступает входной сигнал, который преобразуется в два видеосигнала. На выходе интегратора 5 выделяется постоянная составляющая, которая поступает на первый вход блока IO вычитания, где вырабатывается., переменная составляющая, поступающая на вход двухполупериодного выпрямителя 17. Постоянная составляющая выделяется интегратором 6. Напряжение с выхода блока 11 вычитания поступает на вход двухполупериодного выпрямителя 18.

На выходах интеграторов 7 и 8 из продетектированных напряжений выделяются постоянные составляющие. Информация о знаках расстройки вь:рабатывается в знаковых детекторах 12, 13, 14. Выходное напряжение перемножителя 15 усредняется интегратором

9 ° В перемножителе 16 определяется знак оценки частоты. После деления в блоке 19 сигнал преобразуется в функциональном преобразователе 20 и индицируется в блоке 21. Задержка сигнала осуществляется также в линих 2, 3 задержки. 2 ил.

1451616 прямителя 17, вход которого соединен с выходом блока 10 вычитания, соединен через интегратор 7 с первым входом блока 9 деления. Выход двухполупериодного выпрямителя 18, вход которого соединен с выходом блока 11 вычитания, соединен через интегратор

8 со вторым входом блока 19 деления.

Выход знакового детектора 12, вхрд которого соединен с выходом блока 10 вычитания, соединен с первым входом перемножителя 15. Выход знакового детектора 13, вход которого соединен с выходом блока !1 вычитания, соединен со вторым входом перемножителя

15, Выход интегратора 9, вход которого соединен с выходом перемножителя 15, соединен с первым входом знакового детектора 14, выход которого соединен с первым входом перемножителя 16. Выход функционального преобразователя 20, вход которого соединен с выходом блока !9 деления, соединен со вторым входом перемножителя !

6. Выход перемножителя 16 соединен со входом блока 21 ыщикации.

Устройство для измерения средней частоты частотно--манипулированных сигналов работает следующим образом.

В течение времени наблюдения (О, Т„) на вход устройства поступает частотно-манипулированный (ЧМн) сигнал, который при модуляции с разрывом фазы несущей и разности частот "нажатия" и "отжатия" ЬЯ можно записать

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиотехнических и из.— мерительных устройствах преднаэ-!

5 наченных для измерения средней частоты частотно-манипулированных сигналов.

Цель изобретения - повышение точности измерений. !О

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения средней частоты частотно-манипулированных сигналов, на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения средней частоты частотно-манипулированных сигналов содержит линии 1,2 и 3 задержки, фазовый коррелятор 4„ интеграторы 5-9, блоки 10 и ll вычитания, знаковые детекторы I2-14, перемножители 15 и 16, двухполупериодные выпрямители 17 и 18, блок 19 де- ления, функциональный преобраэова- 25 тель 20 и блок 21 индикации.

Первый вход фазового коррелятора

4 соединен с входной шиной через линию 1 задержки, второй — непосредственно.

ЗО

S(t) = U„coo((co р+си/2 b(t) t +Ц,)= (I + b(t)) соя ((ы, ° — )с +ц.)+ !

1„Г QG3

2 (I- ()3 (Ыс 2 ) Чо! где U

ИОР

Ч!

) (t) l, t Е (e„, t„,„ )

О, tg(t„, „,) "() = Ь rect„(t), rect (t) 55 с вероятностью Р! и() =(), + с веl)) Û

2 роятностью Р2. Вероятности PI и Р2 появления символов с частотами сд! и

Выход интегратора 5, вход которого соединен с первым выходом фазового коррелятора 4, соединен с первым входом блока 10 вычитания. Выход линии 2 задержки, вход которой соединен с первым выходом фазового коррелятора 4, соединен со вторым входом блока 10 вычитания. Выход интегратора 6, вход которого соединен со вторым выходом фазового коррелятора 4, соединен с первым входом блока 11 вы— читания. Выход линии 3 задержки, вход которой соединен со вторым выходом фазового коррелятора 4, соединен со вторым входом блока 11 вычитания. Выход двухполупериодного выВеличины Ь = 1 или. (-1) . Набор (Ь)() образует двоичный код, в соответствии с которым частота сп-.нала

f Мд принимает, два значения:(Q Q

СР амплитуда входного сигнала; средняя частота, начальная фаза; модулирующая функция

+ f+b(с сов(Q, + )c, U Г ЬЮ

U il-b(t)J cos(Q - — )с

4 (3 Ю 2

Напряжение на втором выходе фазо- произведению амплитуд перемножаемых вого коррелятора 4 пропорционально сигналов и синусу разности их фаз

U l b(t) (u — 2 ) 4 + ((© р

4 Й э п ср

На выходе интегратора 5 через вре- составляющая, которая с учетом примя наблюдения выделяется постоянная . нятых обозначений будет равна

° "- Д д Ц hQ )л в1ц1 = Pl — соэ(Π— — ), + P2 cas(Q +. 2

4 . Р 2 4 9 и

Это напряжение поступает на пер- вход которого поступает задержанная вый вход блока вычитания, на второй на время t = Т„ реализация сигнала

U«11-b(t-T„)g соз(Яср- — 2) с. + p(l+b(t T„)g cos(uср+ 2

На выходе интегратора 6 через время наблюдения выделяется постоянная составляющая, которая с учетом принятых обозначений будет равна

На выходе блока 1О вычитания вырабатывается переменная составляющая, представляющая собой-центрированный процесс ц„- ц« - ш (-ц<) mfa Pl 4" (— — )

U hQ ц Д Сд

+ P2 " sin(a + ) ° .

Это напряжение поступает на первый вход блока ll вычитания, на второй вход которого постуйает задержанная на время t = Тя реализация сигнала

+ (1+Ь(t Тч)(э (Ыср 2)с

2

U l-b(t-T )> sin(Q — )

22 4 ь и ср

На выходе блока 11 вычитания вырабатывается переменная составляющая, представляющая собой центрированный процесс о 4г = цы ш (цД.

Для того, чтобы получить аналитические соотношения, характеризую3 145161 (,) за время наблюдения(0, Т ) априори неизвестны.

Входной сигнал поступает на входы фазового коррелятора 4 через линию 1 задержки и непосредственно. Фазовый коррелятор 4 из входных сигналов, сдвинутых по фазе на .эа счет действия линии 1 задержки, вырабатывает на выходе два видеосигнала, пропорциональные синусу и косинусу фазового сдвига (между каналами, эависяб

4 щего от частоты входного сигнала.

При условии Гас Т> где — постоянная времени линии 1 задержки, а

Т вЂ” длительность элемейтариой по-, сыпки сообщения, искажениями, обусловленными перекрытием во времени импульсов с разными несущими частотами, можно пренебречь. Тогда напряжение на первом выходе фазового коррелятора 4 пропорционально произведению амплитуд перемножаемых сигналов и косинусу разности их фаз

- ьб„(+) + а11„(-)

11 = Ьй„(+) + au (-)

0 где,ЫЗ«(+), (1 11 (+) — положительная составляющая размаха напряжения на выходе блоков вычитания 10 и 11, 1451616 ау„(-), и,", (-)

2 2

Юц() = соз(Я c) LU = 2P2 sin>(, а пу

Ill

2

Г -) Um . л U . ЬЦ б112 (1 m LU2) sing,с — 2P2 — ш- sin с созЯ

2 2 о г- -1 U U . hQ

И m(U ) — cosg = 2Pl — sin с, sin Q (. н() L(j 4 - z 4 2 сР

2. 2

gU22< l = — sing (-ш 0Д = 2Pl — sin < cos Q(c, Напряжение с выхода блока 10 вы- интегратора 7 из продетектированного читания поступает на вход двухполу- 40 напряжения выделяется постоянная периодного выпрямителя 17. На выходе составляющая

«(lU «Ij - — J IU, (<)(« - Р< I «D„«„ f + Ргfau„< < f т„

2 Pl Р2 4 sin 2 singñl) °

50 де интегратора 8 из продетектированного напряжения выделяется постоянная составляющая

Напряжение с выхода блока 11 вычитания поступает на вход двухполупериодного выпрямителя 18. На выхо2<н (lUezl) = J fLtz (t)f йй Р< t <

2 Pl Р2 sin (ebs Ы,, 2 щие напряжения на выходе блоков вычитания 10 и 11, воспользуемся диаграммами, приведенными на фиг. 2 для случая положительной расстройки

Q(.1)- И<РЪ О, где Q — опорная частота

5 фаэового .коррелятора 4.

На фиг. 2а изображена зависимость выходного напряжения фазового коррелятора 4 от изменения частоты rap- 10 монического сигнала (статическая дискриминационная характеристика).

На фиг. 2б представлены зпюры напряжений на выходе фазового коррелятора 4 при воздействии 4Ин сигнала. 1r

На фиг. 2в представлены эпюры напряжений на выходе блоков вычитания 10 и 11.

Размах напряжений на выходе блоков вычитания 10 и 11 можно пред- 20 ставить как сумму двух составляющих

Для временного интервала Ь 1: 6 30

6 (t —, ) справедливы следующие со— отрицательная составляющая размаха напряжения на выходе блоков вычитания 10 и 11.

С учетом принятых обозначений получим следующие соотношения для составляющих размаха напряжений на выходе блоков вычитания 10 и 11.

Для временного интервала ILt E

Е(й ". e,-) справедливы следующие соотношения

145!616

1 при U«(t)>0 о

0 при U«(t) 0 о

-1 при U„(t)(0

SgnU „(t) при Uzz (t) > 0 о

0 при V„(t) = 0 о

1 при Uzz (t) а 0 о

Sgn Uzz (") =

2Т> а ицт9

Н тн (t) Sgn U z (t) dt.

На выходе блока 19 деления имеем

m (tU«(t)IJ

-6П вЂ”.". ()П

В функциональном преобразователе 5

20 осуществляется функциойальное преобразование вида arctg(x), Таким образом, выражение для оценки средней частоты Q, имеет вид о 10

m (Ц «())

И, = arctg

Полученная формула для оценки сй, не содержит информации о знаке расстройки Q относительно опорной час- 15 тоты,(п фазового коррелятора 4. Для формирования информации о знаке расстройки, напряжения с выхода блоков вычитания 10 и ll поступают на входы знаковых детекторов 12 и 13, На вы- 20 ходе знаковых детекторов 12 и 13 формируются напряжения вида

В зависимости от расстройки средней частоты И, относительно опорной частоты Q фазового .коррелятора 4, напряжение на выходе интеграторов принимает два значения l или (-1), На выходе знакового детектора 14 определяется знак функции U инт 9 В перемножителе 16 осуществляется при- З5 и своение знака оценке Я

С учетом изложенного формула для получения оценки Я принимает вид и ш jiU„(t)G

ВИп(®ими), агс К (! U (t)g 40

Результаты измерения M отображаются на блоке 2 индикацйи.

Таким образом, результаты измерения средней частотыне зависят.от ста- 4S тистических характеристик модулирующего кода (Р! и Р2), разноса частот (и амплитуды Б входного сигнала.

По сравнению с известным устройством, в предлагаемом устройстве для измерения средней частоты частотно-манипулированных сигналов расширяется, в два раза диапазон однозначного измерения средней частоты Я, (от

2 тК/ с <Мср < и (1+4К)/2i) до — п(1+4К)/

/2 с и 17 (I+4m)/2i), что приводит к повьппению точности измерений.Кроме того, отсутствие операции квадрирования, существенно меньший динамиЭти напряжения поступают на входы перемножителя 15 о о

U„ Sgn U «(t) ° Sgn Uzz(t), Выходное напряжение перемножителя

l5 усредняется интегратором 9 с це— лью повьппения помехоустойчивости ческий диапазон ухудшения напряжения и меньший уровень нелинейных искажений., чем в случае квадрирования, также приводит к повьш ению точности измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения средней частоты частотно-манипулированных сигналов, содержащее линию задержки, фазовый коррелятор, последовательно соединенные первый интегратор и первый блок вычитания, последовательно соединенные второй интегратор и второй блок вычитания, последовательно соединенные блок деления и функциональный преобразователь, а также третий и четвертый интеграторы и блок индикации, вход линии задержки является входом устройства, выход линии задержки соединен с первым входом фазового коррелятора, второй вход которого соединен с входом линии задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены вторая и третья линии задержки, последовательно соединенные первый знаковый детектор, первый перемножитель, пятый интегратор, второй знаковый детектор и второй перемножитель, первый и второй выпрямители и третий знаковый де1451б

Составитель Ю. Минкин

Техред Л. Олийнык

Корректор Л, Пилипенко

Редактор И. Сегляник

Заказ 7075/43 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тектор, выход которого соединен с вторым входом первог6 перемножителя, вход которого соединен с выходом второго блока вычитания и .с входом второго выпрямителя, выход которого ! подключен к входу четвертого интегратора, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом третьего интегратора, вход которого через первый выпрямитель подключен к выходу первого блока вычитания.

16 1О второй вход которого через вторую линию задержки соединен с входом первого интегратора и первым выходом фазового коррелятора, второй выход которого подключен к входу второго интегратора и через третью линию задержки к второму входу второго блока вычитания, выход функционального преобразователя соединен с вторым входом второго перемножителя, выход которого соединен с входом блока индикации.