Устройство для измерения частоты сигналов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты сигналов в анализирующей аппаратуре. Цель изобретения - повышение точности - достигается за счет измерения плотности вероятности мгновенной частоты входного сигнала и нахождения максимума этого распределения. В устройстве за время измерительного интервала, формируемого формирователем 16, импульсы входного формирователя 1 подсчитываются счетчиками 4 в M параллельных каналах после прохождения селекторов 3 импульсов. По окончании измерительного интервала с помощью коммутатора 5, регистра сдвига 11, сумматора 6, блока деления 7 чисел производится нахождение координаты максимума распределения. Погрешность измерения значительно меньше полосы канала, поскольку значение координаты уточняется по соотношению отсчетов в соседних каналах. На чертеже также показаны ключи 2 и 13, блок 8 памяти, триггеры 10 и 15, элемент 12 задержки, генератор 14 тактовых импульсов. 4 ил.

СЭОЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1506373 А 1 д 11 4 G Ol R 23/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4217243/24-21 (22) 21.03.87 (46) 07.09.89. Бкл. 11 33 (72) В.В,Блатов (53) 621,317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 622017, кл. G 01 R 23/10 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ СИГНАЛОВ

C (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты сигналов и анализирующей аппаратуре. Цель изобретения — повышение точности— достигается эа счет измерения плот ности вероятности мгновенной частоты входного сигнала и нахождения максимума этого распределения. В устрой2

S стве за время измерительного интервала, формируемого формирователем 16, импульсы входного формирователя l подсчитываются счетчиками 4 в т параллельных каналах после прохождения селекторов 3 импульсов. По окончании измерительного интервала с помощью коммутатора 5, регистра сдвига 11, сумматора 6, блока деления 7 чисел производится нахождение координаты максимума распределения. Погрешность измерения значительно меньше полосы канала, поскольку значение координаты уточняется по соотношению отсче-. тов в соседних каналах. На чертеже также показаны ключи 2 и 13. блок 8 с2

Я памяти, триггеры 10 и 15, элемент 12 задержки, генератор 14 тактовых импульсов. 4 ил.

С:

1506373

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь;. зовано для измерения частоты сигналов в приемно-анализирующей аппаратуре.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Сущность изобретения заключается в том, что измеряется плотность вероятности мгновенной частоты входно- 10 го сигнала и находится координата максимума (мода) этого распределения при гармоническом и импульсном сигналах или координаты нескольких максимумов при полимодальном распределе- 15 нии (многопозиционный сигнал). Моды соответствуют частотным позициям сигнала (в частности при ЧТ вЂ” бимодальное распределение).

Погрешность измерения значитель- 20 но меньше полосы канала, поскольку значение моды уточняется по соотношению отсчетов в соседних каналах.

На фиг.1 представлена функциональная.схема устройства для измерения 25 частоты сигналов, на фиг-.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.3 — вероятности попадания мгновенной частоты сигнала в соседние каналы в зависимости от положения частоты сигнала внутри канала; на фиг.4 — график значений отс етов К в каналах при ЧТ-сигнале с частотами f < и f

Устройство для измерения частоты 35 сигналов содержит формирователь I импульсов, выход которого через

-ключ 2 соединен с входами ш параллельных каналов, каждый из которых . состоит из последовательно соединен- 40 ных селектора. 3 импульсов и счетчика 4, разрядные выходы которых подключены к соответствугсгщему входу

m-входового коммутатора 5, две групггы выходов которого соединены с вхо- 45 дами сумматора 6. Выход сумматора 6 соединен с первым входом блока 7 деления чисел, второй вход которого объединен с вторым входом сумматора 6. Выход блока 7 деления чисел соединен с первым входом элемента 8 памяти, второй вход которого объединен с управляющим входом коммутатора 5 и подключен к выходу счетчика 9. Выход одного из младших разрядов каждого гсанального счетчигса 4 через триггеры 10 подключен к соот% ветствующим информационным входам регистра 1) сдвига, выход которого через элемент 12 задержки соединен с входом записи элемента 8 памяти, а тактовый вхоц соединен с тактовым входом счетчика 9 и с выходом ключа 13, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора 14 тактовых импульсов, а управляющий вход— с выходом триггера 15. Первый выход формирователя 16 временного интервала подключен к управляющему входу ключа 2, первому входу триггера 15 и входу выбора режима регистра 11 сдвига. Второй вход триггера 15 соединен с выходом старшего разряда счетчика 9. Второй выход формирователя 16 временного интервала подключен к входу предварительной установки регистра 11 сдвига.

На ф;гг.2 представлены эпюры следующих напряжений: а ; на выходе ключа 2; б — на первом выходе формирователя 16 временного интервала; в — на выходе триггера 15; г — на выходе ключа 13; д — число на выходе счетчика 9, На фиг.3 приведены вероятности

Р, Р и Р г мгновенной частоты сиг-

8- нала соответственно в I-1, Х, 1+1. каналах при фиксированном значении периода частоты Т.

На фиг.4 изображена гистограмма чисел К, зарегистрированных счетчиками 4 после окончания .интервала измерения Т при воздействии ЧТ-сигнаЦ ла с частотами f < и

Устройство работает следующим обр азом.

Оценка частоты производится в два этапа. На первом этапе (Измерение ) производится накопление данных - формирование.плотности вероятности мгновенной частоты процесса.

На втором этапе (Считывание ) вычисляются и считываются моды полученного распределения.

Перед началом измерения проводится обнуление счетчиков 4 и 9, триггеров 10 и 15, элемента 8 памяти и регистра 11 сдвига (цепи обнуления не показаны).

Интервал измерения Тц определяется импульсом (фиг,2б) с первого выхода формирователя 1 временных интервалов (ФВИ), который устанавливает регистр 11 сдвига в параллельный регюгм работы и открывает ключ 2. Фор1506373 миронатель 1 импульсов при переходе входного процесса через нуль (в одну сторону) вырабатывает короткие импульсы, интервал Т между ними равен

5 текущему значению мгновенной частоты входного процесса. Через открытый ключ 2 импульсы поступают на входы селекторов 3 импульсов (фиг.2а) .

Однако даже при воздействии на селекторы гармонического сигнала он . оказывается зарегистрированным в двух соседних каналах. Это объясняется тем, что фаза опорной частоты

1 селекторов случайна по отношению 15 к входному cHI íÿëó. Вероятности попадания сигнала в соседние каналы (фиг.3) линейно зависят от положения частоты сигнала 4 F в канале и опреде:ляются соотношением (фнг.4) 20

К Е. ь1 = --- —-7

Ke+ +КЕ+ где К и К вЂ” количество отсчетов в +t f-и (1+1)-м каналах.

В результате частота определяется не только номером канала Х-, но и поправкой Ь Х. . Входы триггеров 10 подключены к одному из младших разрядов соответствующих счетчиков 4 так, что к аждый

30 триггер 10 опрокидывается только после регистрации. в своем канале К ими пульсов (активный канал), где K„= 24 — порог,. защищающий триггеры 10 от случайных срабатываний. 35

После окончания интервала Т в счетчиках 4 оказываются зарегистрированными числа К (фиг.4), которые характеризуют плотность вероятности мгновенной частоты. Активные каналы отмечены соответствующими триггерами 10. В конце интервала измерения информация с выхода триггеров; 10 записывается в регистр 11 сдвига импульсом с второго выхода ФВИ 16 . Ре- 45 гистр 11 затем переводится в режим последовательной работы. Одновременно опрокидывается триггер 15 (фиг.2в) и начинается процесс обработки, Через открытын ключ 13 импульсы

50 с выхода генератора 14 тактовых импульсов (фиг.2г) поступают на тактовые входы регистра 11 сдвига и счетчика 9, который последовательно формирует m-1 адресов на управляющем

55 входе коммутатора 15 (фиг.2д) .

В соответствии с адресом на выходе коммутатора 5 появляются коды чисел К,и К, затем К и К и т.д. до К и К . Te же тактовые имтуль

m1. 1 сы, котарые переключают адрес, Воздействуя на вход счетчика 9, сдвигают содержимое регистра 11. Одновременно с появлением на первом выходе коммутатора 5 числа К ъ К и на выходе регистра ! сдвига появляется импульс записи, который через элемент 12 задернули поступает на цепь записи элемента 8 памяти, фиксируя задержанным передним фронтом число

Х+ K„,/(K+ K„, ).Значение Г поступает с выхода счетчика 9, а уточненное значение Ь Х - с выхода блока 7 деления чисел. В результате на выходе элемента 8 памяти фиксируется уточненное значение одной иэ частот многопозиционного сигнала, момент его появления отмечается импульсом записи. Это значение хранится до появления следующего. максимума, который определяется и записывается аналогичным образом. Количество частот многопозиционного сигнала равно числу максимумов плотности вероятности мгновенной частоты. Запись каждой частоты сопровождается импульсом записи, снимаемым с выхода элемента 12.

После перебора всех номеров каналов счетчик 9 возвращает триггер 15 в исходное состояние. Ключ 13 запирается. Процесс считывания результатов измерений закончен. Он повторяется при появлении на первом выходе

ФВИ 16 следующего импульса.

Таким образом, при считывании на выход устройства последовательно поступают коды, однозначно определяю-щие частоты гармонического, импульсного или многопозиционного сигнала.

Формул а изобретения

Устройство для измерения частоты сигналов, содержащее тп параллельных счетных каналов, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных счетчика и триггера, формирователь импульсов, два ключа, элемент задержки, счетчик и формирователь временного интервала, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены коммутатор, сумматор, блок деления чисел, элемент памяти, регистр сдвига, триггер, генератор тактовых импульсов, m селекторов импульсов, 7 1506373 при этом последовательно соединены формирователь временного интервала, триггер, ключ, счетчик, коммутатор, m групп входов которого соединены с соответствующими выходами счетчиков, а две группы выходов подключены к входам сумматора, выход которого соединен с входом блока деления чисел, второй вход которого объединен с вторым входом сумматора, выход блока деления чисел соединен с первым входом блока памяти, второй вход которого объединен с выходом счетчика, выходы всех канальных триггеров подключены к соответствующим информационным входам регистра сдвига, выход которого через элемент задержки соединен с входом записи элемента памяти, выход старшего разряда счетчика подключен к второму входу триггера, вход устройства через последовательно соединенные формирователь импуль5 сов и второй ключ соединены с входами всех селекторов импульсов, управляющий вход второго ключа и вход выбора режима регистра сдвига подключены к выходу формирователя временного интервала, второй вход первого ключа соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход этого ключа подключен к ттактовому входу регистра сдвига вход предварительной установки которого соединен с вторым

° выходом формирователя временного интервала.

1506373

Составитель В.Новоселов

Техред М. Ходанич Корректор Т.Палий

Редактор А.Козориз

Заказ 5431/17 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ф 5 Б 7 2 и+И Т