Измеритель частоты
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения частоты гармонического сигнала. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства. Измеритель частоты содержит линии задержки, перемножители, делитель и блок нелинейного преобразования. Введение фильтров, устройства возведения в квадрат, перемножителей и сумматоров, а также образование новых функциональных связей обеспечивает помехоустойчивость измерителя по отношению к шумовой помехе . 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s .G 01 К 19/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ClPVI ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4718343/21 (22) 11.07.89 (46) 30.10.91. Бюл. М 40 (71) Уральский политехнический институт им.С.М. Кирова (72) B.È.Ëóçèí, Н.П.Никитин и А,А.Дурнаков (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1185260; кл. G 01 R 23/00, 1984.
Авторское свидетельство СССР
ЬВ 1287029, кл. G 01 R 19/02, 1987. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ
Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для измерения частоты гармонических сигналов в условиях действия аддитивной шумовой помехи.
Целью изобретения является повышение помехоустойчивости измерителя частоты.
На чертеже представлена функциональная схема измерителя частоты.
Устройство содержит первую линию 1 задержки, вторую линию 2 задержки, первый перемножитель 3, второй перемножитель 4, делитель 5, блок 6 нелинейного преобразования, первый фильтр 7, блок 8 возведения в квадрат, второй фильтр 9,третий перемножитель 10, первый сумматор 11, третий фильтр 12, четвертый перемножитель 13, второй сумматор 14, четвертый фильтр 15, пятый перемножитель 16. Первая линия 1 задержки последовательно соединена с второй линией 2 задержки и первым
» SU 1688175 А1 (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения частоты гармонического сигнала. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости устройства. Измеритель частоты содержит линии задержки, перемножители, делитель и блок нелинейного преобразования, Введение фильтров, устройства возведения в квадрат, перемножителей и сумматоров, а также образование новых функциональных связей обеспечивает помехоустойчивость измерителя по отношению к шумовой помехе. 1 ил. перемножителем 3, второй вход которого соединен с входом первой линии 1 задержки, первый вход перемножителя 4 соединен с выходом первой линии 1 задержки, а второй вход соединен с входом первой линии 1 задержки, первый фильтр 7 включен между р входом измерителя и входом первой линии ОО
1.задержки, кроме того, к входу первой линии 1 задержки последовательно подсоединены блок 8 возведения в квадрат, второй фильтр 9, третий перемножитель 10 и пер- 4
ый сумматор 11, первый вход делителя 5 Ql соединен с выходом первого сумматора 11, а выход делителя 5 соединен с входом блока нелинейного преобразования 6, к выходу второго перемножителя 4 последовательно подсоединены третий фильтр 12, четвертый перемножитель 13 и второй сумматор 14, выход которого соединен с вторым входом делителя 5, к выходу первого перемножителя 3 последовательно подсоединены чет1688175
U7 = 0409 + 05 + 0609
0в = 04+ 20509. (7) (8) 5 Напряжение на выходе делителя 5 пропорционально отношению входных напряжений
07 04 Ug + 0 5 + 06 Ug
10 08 04+2 05U9
Я1 +09(Яэ+Я
Ро +2 09,01 (10) где ро =1 +2сР/Ч; р1 =coscut; р2 =
20 =со$2 в<
Часть устройства, включающая блок 8 возведения в квадрат, перемножители 3, 4, 10, 13, 16, сумматоры 11, 14 и делитель 5 представляет собой аналоговое решающее уст25 ройство, определяющее величину напряжения Ug из (10), Приводя (10) к квадратному уравнению, решение имеет вид
01 = (Я(1) + п(1)), где S(t) = Ч cos вт — полезный сигнал; 3О п(1} — ограниченный по полосе белый шум с автокорреляционной функцией вида
s o 2 >fl3 1
2л:1в
U9 =p1 = соз ЙЗГ.
Таким образом, напряжение Ug на выхо45 де делителя 5 представляет собой отсчет нормированной автокорреляционной функции р1 — — созот полезного сигнала
S(t) = Ч cos cot при сдвиге по времени на
h,1; = r. Это напряжение Т вЂ” т не зависит ни от амплитуды входного сигнала, ни от уровня помехи а2. После нелинейного преобразователя 6, выходное напряжение которого связано с входным напряжением выражением
55 (5) 010 = агссоз 09, 1
2 к Г (13) вертый фильтр 15 и пятый перемножитель
16, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 11, вторые входы третьего, четвертого и пятого 10, 13, 16 перемножителей соединены между собой и соединены с выходом делителя 5, выход третьего фильтра 12 соединен с третьим входом первого сумматора 11, выход второго фильтра 9 соединен с вторым входом второго сумматора 14 и третий вход второго сумматора 14 соединен с его первым входом.
Устройство работает следующим образом. Смесь сигнала и шума проходит через первый фильтр 7 с полосой пропускания от нуля до частоты fe, Далее она поступает на последовательно соединенные первую и вторую линии 1, 2 задержки, имеющие одинаковое время задержки т = 1/2fp, После блока 8 возведения в квадрат и второго 4 и первого 3 перемножителей получаем соответственно
02 =(Р(т)+ п())((--)+ (-т)) {2) 0з = (Я(с)+ п(1))(Я(т-2 т) 4- и (t-27) ), (3) V -- амплитуда сигнала; в — частота сигнала; т, - время задержки, Второй, третий и четвертый фильтры 9, 12, 15 нижних частот выделяют постоянные составляющие этих напрягжений. Время усреднения в фильтрах достаточно велико, сигнал и шум не коррелированы, Учитывая, что отсчеты шума, разделенные интервалом х, тоже не коррелированы, после фильтров получим
U =- U1 = 0,5 V + о2, U =- Uz = 0,5 V cos и) т, 06 == 0з = О,5 Ч2 cos 2 и3 т, где сР— дисперсия шума в пределах полосы от нуля до fg, .а верхняя черта означает усреднение сигнала в фильтр ах, Напряжения на выходах первого и второго сумматоров
11 и 14 соответственно раян<-<
После подстановки (4), (5), (6) в (9) получим
+ 4 + — когдар >О <
О, когдар1 =О, — — у(- ) - —, когдар< сО
После непосредственной подстановки (10) и (11) превращаются в тождества, если получаем оценку частоты
1688175 и
f = U Редактор Н.Коляда " Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M.Øàðoøè Заказ 3706 Тираж 393 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Однозначность измерения частоты обеспечивается при условии О< 2л1т<л .. (15) По сравнению с прототипом в данном устройстве, напряжение, пропорциональное частоте .. g, не зависит от дисперсии 10 шума о, то оценка частоты оказывается несмещенной, Формула изобретения Измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные первую и вторую линии задержки и первый перемножитель, второй вход которого соединен с входом первой линии задержки, кроме того, второй перемножитель, первый вход которого соединен с выходом первой линии задержки, э второй вход соединен с входом первой линии задержки, делитель, сумматор и блок нелинейного преобразования, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены, первый, второй, третий и четвертый фильтры, третий, четвертый, пятый перемножители, блок возведения в квадрат и второй сумматор, причем между входом устройства и входом первой линии задержки включен первый фильтр, к входу первой линии задержки последовательно подсоединены блок возведения в квадрат, второй фильтр, третий перемножитель и первый сумматор, первый вход делителя соединен с выходом первого сумматора, а выход делителя соединен с входом блока нелинейного преобразования, к выходу второго перемножителя последовательно подсоединены третий фильтр, четвертый перемножитель и второй сумматор, выход которого соединен со вторым входом делителя, к выходу первого перемножителя последовательно подсоединены четвертый фильтр и пятый перемножитель, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, при этом вторые входы третьего, четвертого и пятого перемножителей соединены между собой и.соединены с выходом делителя, выход третьего фильтра соединен с третьим входом первого сумматора, выход второго фильтра соединен со вторым входом второго сумматора, э третий вход второго сумматора соединен с его первым входом.
