Устройство для измерения параметров частотно-модулированных колебаний

 

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может использоваться для определения мгновенной частоты частотно-модулированного гармонического колебания и частоты его модуляции. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Устройство для измерения параметров частотно-модулированных колебаний содержит аналого-цифровой преобразователь 1, вычислитель 2 аргумента и генератор 11 тактовых импульсов. Введение арксинусного преобразователя 3, умножителя 4, вычислителя 5 аргумента, арккосинусного преобразователя 6, умножителя 7, делителя 8, арккосинусного преобразователя 9, умножителя 10, делителя 12 частоты, элемента 13 задержки и запоминающих устройств 14 - 16 позволяет измерять не только мгновенную частоту колебаний, но и значение частоты модуляции. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (1) G 01 R 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4684933/21 (22) 24.04,89 (46) 07.07.91. Бюл, Ф 25 (72) А.В.Аношкин, Н.Н.Дубовик, В.В.Мухортов и A.П.Долгов (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1524011, кл. G 01 R 23/00, 1989; (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может использоваться для определения мгновенной частоты частотно-модулированного гармонического колебания и частоты

его модуляции. Целью изобретения яв2 ляется расширение функциональных возможностей. Устройство для измерения параметров частотно-модулированных колебаний содержит аналого-цифровой преобразователь 1, вычислитель 2 аргумента и генератор 11 тактовых импульсов. Введение арксинусного преобразователя 3, умножителя 4, вычислителя 5 аргумента, арккосинусного преобразователя 6, умножителя 7, делителя 8, арккосинусного преобразователя 9, умножителя 10, делителя 12 частоты, элемента 13 задержки и запоминающих устройств 14 — 16 позволяет измерять не только мгновенную .частоту колебаний, но и значение частоты модуляции. 3 ил.

1661660

Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может использоваться для определения мгновенной частоты частотно-модулированного (ЧМ) гар5 монического колебания и частоты его модуляции.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. 10

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на ( фиг.2 — вычислитель аргумента на

t фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства. 15

Устройство для измерения параметров ЧМ колебаний содержит аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 1, вычислитель 2 аргумента, арксинусный преобразователь 3, умножитель 4, вычислитель 5 аргумента, арккосинусный преобразователь 6, умножитель 7, делитель 8, арккосинусный преобразователь 9, умножитель 10, генератор 11 тактовых импульсов, делитель 12 частоты, элемент 13 задержки, запоминающие устройства 14-16.

Каждый из вычислителей аргумента содержит (фиг. 2) регистры 17-20 сдвига, сумматоры 2 1 — 23, умножители на два 24 и 25, ключи 26 — 29, элементы ИЛИ 30 и 31, делитель 32 и цифровой компаратор 33.

Выход АЦП 1,информационный вход которого является входом устройства, 35 через последовательно соединенные вычислитель 2 аргумента, арксинусный преобразователь 3, умножитель 4, вычислитель 5 аргумента, арккосинусный преобразователь 6 подключен 40 к первому входу умножителя 7, выход которого является дополнительным выходом устройства. Второй вход умножителя 7 соединен с выходом делителя

8, первый вход которого, объединен- 45 ный с управляющим входом делителя 12 частоты, подключен к выходу запоминающего устройства 14, при этом выход вычислителя 2 аргумента через арккосинусный преобразователь 9 под50 ключен к первому входу умножителя 10, выход которого является выходом устройства, а второй вход, объединенный с вторым входом делителя 8, соединен с выходом запоминающего устройства

15. Выход генератора 11 тактовых им55 пульсов подключен к тактовым входам

АЦП 1 и вычислителя 2 аргумента непосредственно, а к тактовому входу вычислителя 5 аргумента — через последовательно соединенные делитель

12 частоты и элемент 13 задержки.

Второй вход умножителя 4 подключен к выходу запоминающего устройства 16.

Работа устройства.для измерения параметров ЧМ колебаний основана на следующих математических соотношениях между параметрами гармонических кол еб аний.

Мгновенная частота f может быть определена из

Us+Up.

2 "э,л S UM<

cvs 2 и fT г SUM или

U U ) 2 (04.-U ) f (t„) =йк=йд+йа з1П(2((рм к+Чм) к+а (к) к+ к ° частота несущего колебания, девиация частоты модулирующая частота; начальная фаза модулирующего сигнала текущее отклонение частоты

ЧМ колебания от несущей в момент времени где f

М 0

Ик(ек)!

Тогда получают

cs (2 йT (E< + Qf<)) SUM<

2SVM откуда

$f = -- — — arccvs

2 iь T

SUMi

2SUM к

1 и S UNi (- — arc s in — — — ---) — f

2 кто 2 28пм и

<о 1 S UM1

= -- — Š— — -,— arcsin

4 4 гйТо 28цМ

При выборе о = 4 и получают

Af = — - — — arcs гтт

SUM<

in -- — — — — =

2 где U, 0, мгновенные значения на5 пряжения гармонического колебания, взятые последовательно через интервалы времени Т

Мгновенная частота ЧМ сигнала в момент t< определяется выражением

6 на основании которого арккосинусный преобразователь 9 вычисляет значение

S UH)

arccus

2S UM

1 S UMI — arccos

2 1 Tä 2 ЯПМ

= 4 fI,, = f> sin(2 м t< +(f где 1с = 3, 4 5,...

Последнее выражение по существу определяет последовательность выборок, взятых из модулирующего гармонического сигнала. Следовательно, воспользовавшись этими выборками, можно вычислить частоту модуляции

F, При этом для повышения точности измерений F+ целесообразно использовать не подряд следующие одна за другой выборки, а выборки, следующие через определенное число измерений например 10..Это число определяется соотношением fH/Г„ .

Перед началом работы устройства выбирается значение f> согласно выражению: которое после умножения в умножителе

10 на коэффициент 1/27 Т дает значение мгновенной частоты ЧМ сигнала, вычисленное по формуле

Одновременно с этим значение аргумента поступает на вход арккосинусного преобразователя 13, который вычисляет значение arcsin SUM

l

20 на коэффициент 1/2 и Т -, дает оценку текущего отклонения частоты по формуле и устанавливается частота следова-. ния тактовых импульсов, а также вычисляются и вводятся в запоминающие устройства 15 и 16 коэффициенты

1/2 р Т и -1/2 Т соответственно. о 0

Исходя из примерного знания отношения f

Например, при f = 1000 Гц и Р,„, 100 Гц выбирают Г = 4000 Гц и

n = 10. В результате устройство может производить измерение F „в диапазоне Π— 200 Гц.

I

Устройство работает следующим образом.

На информационный вход АЦП 1 подается ЧМ гармоническое колебание (фиг. Ça), на тактовый вход с выхода генератора 11 тактовых импульсов поступают импульсы опроса с интервалом Т„ (фиг.Зб), фаза которых не привязывается к фазе ЧМ сигнала, В моменты поступления тактовых импульсов АЦП 1 производит выборки из входного сигнала (фиг.Зв), которые подаются на информационный вход вычислителя 2 аргумента. АЦП 1 сохраняет на выходе значение полученной выборки до прихода очереднбго тактового импульса (на фиг,Зв это не показано), Вычислитель 2 аргумента, также тактируемый от генератора 11 тактовых импульсов, вычисляет значение аргумента функций arcsin u arccus

Я UM /2 SUM т

S U% И к 4ь А(к

2 S U Mg 2(Мк+з hf„„„)

Арккосинусный преобразователь 6 вычисляет от этого значения функцию арккосинус, результат вычисления умножается в умножителе 7 на

1 коэффициент 2 вЂ, поступающий на и То второй вход умножителя 7 с выхода делителя 8. На дополнительном выS UMI

2Т Т 2 SUM

0 2

Значения hf < (фиг. 3r) также как и значения f вычисляются на кажК дом тактовом интервале. Значения ЬЕК поступают на информационный вход вы-30 числителя 5 аргумента, на тактовый вход которого подаются тактовые импульсы, частота следования которых в и раз меньше f (фиг.Зб, импульсы, ь заключенные в прямоугольники) . Эти импульсы проходят элемент 13 задержки, время задержки которого выбрано несколько большим времени вычисления одного значения МК.

Таким образом, в регистры вычис40, лителя 5 аргумента записываются значения текущего отклонения частоты

5f<, ЬГ, „, ЬfК,„, ... (фиг Зд), на основании которых он производит вычисления аргумента:

45 S UМ, /fan+„+ fê+ún

2 ЬПМ, 2 $f, или

1661660 ходе устройства появляется значение частоты модуляции, вычисленное по формул е

1 SUM<

F = — — -- arccos

2knT 2 $ UMz которое сменяется через промежутки времени пТ„"(фиг,Зе) .

1О

Таким образом, предлагаемое устройство в сравнении с известным позволяет измерять наряду с мгновенной частотой и частоту модуляции .ЧМ гармонических колебаний и, следовательно, расширить функциональные возможности, Формула и 3 о б р е т е н и я

Устройство для измерения парамет20 ров частотно-модулированных колебаний, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом устройства, первый вычислитель аргумента и генератор тактовых импульсов, выход которого объединен с тактовыми входами аналогоЗ цифрового преобразователя и первого вычислителя аргумента, причем выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу первого вычислителя аргумента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него

35 дополнительно вв едены последов ательно соединенные арксинусный преобразователь, первый умножитель, второй вычислитель аргумента, первый арккосинусный преобразователь, второй умножитель, выход которого является дополнительным выходом устройства, последовательно соединенные второй арккосинусный преобразователь и третий умножитель, выход которого является выходом устройства, а также делитель частоты, элемент задержки, делитель, первое, второе и третье запоминающие устройства, причем выход первого запоминающего устройства объединен с управляющим входом делителя частоты и первым входом делителя, второй вход которого объединен с выходом второго запоминающего устройства и вторым входом третьего умножителя, а выход подключен к второму входу второго умножителя, выход генератора тактовых импульсов через последовательно соединенные делитель частоты и элемент задержки подключен к управляющему входу второго вычислителя аргумента, выход третьего запоминающего устройства подключен к второму входу первого умножителя, а выход первого вычислителя аргумента объединен с входом второго арккосинусного преобразователя и входом арксинусного преобразователя.

1661660

Составитель Н.Федоров

Редактор И.Дербак Техред С.Мигунова

Корректор Н.Ревская

Заказ 2120 Тираж 425 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101