Измеритель частоты заполнения радиоимпульсов

Авторы патента:

G01R23/10 - путем преобразования частоты в последовательность импульсов и их подсчета

Владельцы патента RU 2308041:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" (RU)

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения частоты заполнения радиоимпульсных сигналов, например в радиолокационных станциях или в измерителях физических величин на основе радиоимпульсных сигналов. Предложенный измеритель частоты заполнения радиоимпульсов содержит синтезатор частот, смеситель, первый и второй формирователи импульсов, генератор опорной частоты, первый, второй и третий счетчики импульсов, микропроцессорный контроллер, фильтр нижних частот, триггер и логический элемент «И» соответствующим образом соединенные между собой. Предложенное изобретение направлено на повышение точности измерений. 3 ил.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения частоты заполнения радиоимпульсных сигналов, например в РЛС или в измерителях физических величин на основе радиоимпульсных сигналов.

Известно устройство для измерения частоты заполнения радиоимпульсов по авторскому свидетельству (АС) СССР №773513 М. Кл³ G01R 23/10, содержащее соединенные в кольцо синтезатор частот, смеситель, формирователь импульсов, дешифратор, формирователь строба, временной селектор, счетчик опорной частоты и процессор. Причем второй вход временного селектора соединен с выходом генератора опорной частоты, а третий вход с выходом счетчика пачек, вход которого соединен одновременно с выходом формирователя импульсов и вторым входом процессора, а третий выход дешифратора соединен с третьим входом процессора, а второй выход процессора с входом дешифратора. Недостатком устройства является низкая точность измерения частоты заполнения. Это обусловлено тем, что формирование и прохождение радиоимпульсов по тракту усиления и преобразования сопровождается искажением формы радиоимпульсов, что совместно с присутствующими в тракте шумами приводит к ложному срабатыванию порогового устройства формирователя импульсов и, как следствие, к появлению после формирователя пропадающих импульсов (см. фиг.1). Это в свою очередь приводит к ошибке измерения на каждом радиоимпульсе на ±(1-2) импульса. При составлении интервала измерения из N радиоимпульсов ошибка измерения может достичь величины ±2N, а так как функция распределения вероятности случайных процессов чаще всего является несимметричной относительно среднего значения, то данная ошибка не устраняется методом усреднения.

Известно также устройство для измерения несущей частоты радиоимпульсов по АС СССР №938190 М. Кл³ G01R 23/10, содержащее формирователь импульсов, выход которого соединен с счетчиком измеряемой частоты и с первым установочным входом триггера, соединенного в кольцо с временным селектором, счетчиком импульсов и делителем частоты, выход которого соединен со вторым установочным входом триггера, причем выход временного селектора соединен одновременно с счетными входами делителя частоты и счетчика импульсов, а также с входом второго временного селектора, второй вход временного селектора соединен с выходом генератора опорной частоты, а выход триггера с последовательно соединенными одновибратором, вторым временным селектором и счетчиком опорных импульсов, выход которого соединен с вторым входом формирователя импульсов, кроме того, выход формирователя импульсов соединен с входом записи делителя частоты и установочным входом счетчика импульсов.

Недостатком устройства является низкая точность измерения частоты заполнения радиоимпульса по той причине, что присутствующие в тракте шумы приводят к ложному срабатыванию порогового устройства формирователя импульсов и, как следствие, к ошибке измерения частоты заполнения.

Наиболее близким аналогом является устройство, описанное в АС СССР №773513 М. Кл³ G01R 23/10.

Для увеличения точности измерения предложен измеритель частоты заполнения радиоимпульсов, содержащий последовательно соединенные синтезатор частот и смеситель, второй вход которого является входом устройства, а также формирователь импульсов, генератор опорной частоты, первый и второй счетчики импульсов и микропроцессорный контроллер, выходы которого соединены с входами установки частоты синтезатора частот, а входы информационного порта с выходами первого счетчика импульсов, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом смесителя, второй формирователь импульсов, третий счетчик импульсов, выходы которого соединены со вторым входным информационным портом микропроцессорного контроллера, последовательно соединенные триггер, установочные входы которого соединены с выходами первого счетчика импульсов, и логический элемент И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, а второй вход с выходом генератора опорной частоты, причем выходы второго счетчика импульсов соединены с третьим входным информационным портом микропроцессорного контроллера, вход первого формирователя импульсов соединен с вторым входом смесителя, а выход - с счетным входом первого счетчика импульсов, входы опорной частоты синтезатора частот и микропроцессорного контроллера соединены с выходом генератора опорной частоты, выход триггера соединен с четвертым входным информационным портом микропроцессорного контроллера, а второй и третий выходы микропроцессорного контроллера соединены с входами разрешения счета первого и третьего счетчиков импульсов соответственно, четвертый выход микропроцессорного контроллера соединен с входами сброса первого, второго и третьего счетчиков импульсов и триггера.

На фиг.2 приведена схема устройства.

На ней изображены:

1, 2 - первый и второй формирователи импульсов,

3, 4, 5 - первый, второй и третий счетчики импульсов,

6 - триггер,

7 - логический элемент И,

8 - синтезатор частот,

9 - смеситель,

10 - фильтр нижних частот,

11 - генератор опорной частоты,

12 - микропроцессорный контроллер.

Измеритель содержит: первый 1, второй 2 формирователи импульсов, первый 3, второй 4 и третий 5 счетчики импульсов, триггер 6, логический элемент И 7, синтезатор частот 8, смеситель 9, фильтр нижних частот (ФНЧ) 10, генератор опорной частоты (ГОЧ) 11, микропроцессорный контроллер (МПК) 12.

Измеритель работает следующим образом. При включении устройства по команде с МПК 12 первый 3, второй 4 и третий 5 счетчики импульсов и триггер 6 устанавливаются в нулевое состояние. На первом 3 и третьем 5 счетчиках импульсов отсутствуют сигналы разрешения счета с МПК. Затем на первый счетчик импульсов 3 поступает с МПК сигнал разрешение счета и первый же импульс с первого формирователя импульсов 1 изменяет состояние на выходе первого разряда счетчика, сигнал с которого переводит в единичное состояние триггер 6. Единичный сигнал триггера 6 является разрешающим для логического элемента И, вследствие чего на его выходе появляются импульсы ГОЧ 11. Когда импульсы с выхода первого формирователя импульсов 1 переполнят первый счетчик импульсов 3, то триггер 6 переводится в нулевое состояние импульсом последнего разряда и импульсы с ГОЧ 11 перестают поступать на второй счетчик импульсов 4. Он останавливается, о чем свидетельствует окончание импульса с триггера 6 на информационном входе МПК, и на этом заканчивается первый этап измерения частоты радиоимпульсного сигнала. Однако, если длительность импульса слишком мала или внутри импульса умещается слишком мало импульсов несущей частоты, может потребоваться неоднократное повторение измерения частоты по методике первого этапа и усреднение результатов посредством программы, заложенной в МПК. Т.е. после окончания первого измерения результат запоминается во внутренних регистрах МПК, производится сброс первого 3 и второго 4 счетчиков импульсов и процесс измерения повторяется. Затем полученные результаты обрабатываются по программе МПК. В результате измерения частоты на первом этапе имеем:

- заранее известное число импульсов К с первого счетчика импульсов 3 частоты заполнения входного радиоимпульса,

- измеренное вторым счетчиком импульсов 4 за тот же интервал времени число импульсов N с ГОЧ 11,

- заранее известный период Т_о следования импульсов ГОЧ 11.

По этим данным МПК 12 рассчитывает приближенное значение несущей частоты радиоимпульсного сигнала по формуле

F_x=К/(N·T_o),

и передает на синтезатор частот 8 рассчитанное значение частоты с учетом дискрета его перестройки. Частота сигнала синтезатора частот 8 (F1) вычитается из несущей частоты входного радиоимпульсного сигнала (F_X) на смесителе 9 и через ФНЧ 10 очищенный от помех сигнал поступает на второй формирователь импульсов 2, а затем на третий счетчик импульсов 5. При этом для лучшей фильтрации помех частота среза ФНЧ должна быть менее половины частоты повторения радиоимпульсов.

После отсчета времени, необходимого для установления частоты в синтезаторе частот 8, с МПК 12 на третий счетчик импульсов 5 поступает сигнал разрешение счета. После окончания мерного интервала МПК 12 снимает этот сигнал и считывает данные (f₁) с третьего счетчика импульсов 5. После этого заканчивается второй этап измерения частоты радиоимпульсного сигнала.

Поскольку на первом этапе измерение частоты входного сигнала произведено лишь приближенно, частота синтезатора частот 8 оказывается либо выше, либо ниже несущей частоты входного радиоимпульсного сигнала f_x (см. фиг.3). Поэтому для определения положения частоты синтезатора частот 8 относительно входной проводится третий этап измерения частоты. Он заключается в изменении частоты синтезатора частот 8 (F₂) на один дискрет вверх. При этом частота сигнала, сосчитанная третьим счетчиком ипульсов 5, (f₂) поступает на МПК 12.

По результатам трех этапов измерения частоты МПК 12 производит следующие вычислительные операции.

F_x-F₁=f₁,

F_x-F₂=f₂.

Если при F₁>F₂ МПК 12 измеряет f₂>f₁, то частота синтезатора частот 8 расположена выше измеряемой несущей частоты радиоимпульсного сигнала и, следовательно, измеряемая несущая частота радиоимпульсного сигнала F_x=F₁-f₁.

Если f₂<f₁, то частота синтезатора частот 8 расположена ниже измеряемой несущей частоты и, следовательно, измеряемая несущая частота радиоимпульсного сигнала F_x=F₁+f₁.

По сравнению с известными устройствами, у которых измерение частоты заполнения радиоимпульса производится после первого формирователя импульсов, в заявленном устройстве после первого формирователя импульсов производится грубое измерение частоты заполнения, затем после аналогового преобразования и формирования корректировочного сигнала более низкой частоты после второго формирователя, измеренное значение частоты корректируется и это приводит к значительному повышению точности измерения несущей частоты радиоимпульсного сигнала.

Таким образом, в результате трехэтапного измерения частоты радиоимпульсного сигнала и обработки результатов измерения с помощью МПК повышается точность измерителя.

Это позволит при минимальной длительности радиоимпульса повысить точность измерения (особенно при малых отношениях сигнал/шум).

Все элементы устройства могут быть выполнены на стандартной элементной базе и не имеют каких-либо особенностей.

Измеритель частоты заполнения радиоимпульсов, содержащий последовательно соединенные синтезатор частот и смеситель, второй вход которого является входом устройства, а также формирователь импульсов, генератор опорной частоты, первый и второй счетчики импульсов и микропроцессорный контроллер, выходы которого соединены с входами установки частоты синтезатора частот, а входы информационного порта - с выходами первого счетчика импульсов, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом смесителя, второй формирователь импульсов, третий счетчик импульсов, выходы которого соединены со вторым входным информационным портом микропроцессорного контроллера, последовательно соединенные триггер, установочные входы которого соединены с выходами первого счетчика импульсов, и логический элемент И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, а второй вход с выходом генератора опорной частоты, причем выходы второго счетчика импульсов соединены с третьим входным информационным портом микропроцессорного контроллера, вход первого формирователя импульсов соединен с вторым входом смесителя, а выход - с счетным входом первого счетчика импульсов, входы опорной частоты синтезатора частот и микропроцессорного контроллера соединены с выходом генератора опорной частоты, выход триггера соединен с четвертым входным информационным портом микропроцессорного контроллера, а второй и третий выходы микропроцессорного контроллера соединены с входами разрешения счета первого и третьего счетчиков импульсов соответственно, четвертый выход микропроцессорного контроллера соединен с входами сброса первого, второго и третьего счетчиков импульсов и триггера.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, регулирования и аварийной защиты, в которых исходная информация, подлежащая анализу, представлена в частотной форме.

Устройство для измерения частоты входного сигнала панорамного радиоприемника // 2279097

Устройство для измерения частоты электрических сигналов // 2231077

Изобретение относится к технике цифрового измерения частоты электрических сигналов в низкочастотном и инфрачастотном диапазонах. .

Цифровой частотомер // 2210785

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в радиотехнике, электротехнике, метрологии и других отраслях промышленности для прецизионного измерения частоты сигналов, отклонений частоты от номинального значения, временных интервалов, а также для получения статистических параметров, характеризующих стабильность частоты сигналов за различные периоды времени.

Электронное реле скорости изменения частоты // 2208802

Изобретение относится к электротехнике. .

Электронное реле частоты // 2208801

Изобретение относится к электротехнике. .

Устройство формирования измерительного интервала времени для цифровых тахометров // 2171474

Изобретение относится к измерительной техники и может быть использовано при разработке и конструировании цифровых тахометров и частотомеров. .

Устройство для измерения частоты синусоидального сигнала // 2169927

Цифровой прибор // 2161805

Изобретение относится к области измерения физических величин путем преобразования их в электрические величины, например в частоту переменного тока, преобразования ее в последовательность импульсов и их подсчета, в частности к модификации основных электрических элементов, приспособленных для использования в электрических измерительных приборах, к конструктивным сопряжениям таких элементов с этими приборами, а также к конструктивным соединениям электрических измерительных приборов с электронными устройствами общего назначения, например с устройствами для подсчета импульсов, и представления измеряемых электрических переменных величин в цифровом виде.

Устройство для измерения частоты // 2150119

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при контроле, настройке и эксплуатации радиотехнических, электронных и электротехнических устройств, в частности высокочастотных.

Устройство для измерения частоты входного сигнала панорамного радиоприемника // 2344430

Панорамный асинхронный радиоприемник // 2380717

Изобретение относится к радиоизмерительной технике

Способ испытаний микропроцессорной системы управления двигателем автотранспортного средства на восприимчивость к электромагнитному излучению грозового разряда // 2514316

Изобретение относится к электрическим испытаниям электрооборудования на восприимчивость к электромагнитному воздействию. Способ испытаний микропроцессорной системы управления двигателем автотранспортного средства на восприимчивость к электромагнитному воздействию, в котором испытуемую систему управления в составе транспортного средства подвергают импульсному воздействию электромагнитного излучения с помощью генератора грозового разряда. Испытуемую систему подвергают воздействию заданного количества несинхронизированных импульсов электромагнитного излучения, при этом количество импульсов электромагнитного излучения рассчитывают из формулы. Решение позволяет более достоверно оценить электромагнитную стойкость системы управления двигателем. 1 ил.

Устройство для измерения частоты сетевого напряжения при несинусоидальных помехах // 2517759

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит входное устройство, кварцевый генератор, формирующее устройство, делитель частоты, управляющее устройство, временной селектор, счетчик, дешифратор. При этом выход первого формирующего устройства соединен с одним входом временного селектора, второй вход которого соединен с выходом управляющего устройства, выходы которого также соединены с входами счетчика импульсов, делителя частоты, дешифратора, вход управляющего устройства соединен с выходом делителя частоты, вход которого, через второе формирующее устройство, соединен с выходом кварцевого генератора опорной частоты, выход временного селектора соединен со входом счетчика импульсов, выход которого соединен со входом дешифратора. Дополнительно устройство содержит после входного устройства два интегратора, две линии задержки и два сумматора. При этом выход входного устройства соединен с входом первого интегратора, выход которого в свою очередь соединен с входом первого сумматора и входом первой линии задержки, выход первой линии задержки соединен со входом первого сумматора, выход первого сумматора соединен со входом второго интегратора, выход которого в свою очередь соединен с входом второго сумматора и входом второй линии задержки, выход второй линии задержки соединен с входом второго сумматора, выход второго сумматора соединен со входом первого формирующего устройства. Технический результат заключается в повышении точности измерения. 2 ил.

Цифровой измеритель частоты // 2517783

Изобретение относится к области измерительной техники и приборостроения, предназначено для измерения частоты следования импульсных сигналов. Цифровой измеритель частоты включает блок логический, блок реверсивного счета, блок логический формирования временного интервала измерения, блок определения временного интервала, счетчик периодов интервала измерения, автомат управления точностью измерения частоты, буфер количества импульсов, буфер начальной установки блока реверсивного счета, буфер временного интервала, буфер минимального временного интервала, буфер нормирующего коэффициента, буфер периода дискретизации, шинный интерфейс, генератор импульсов эталонной частоты. Технический результат заключается в расширении диапазона измерений частоты и снижении относительной погрешности измерений. 2 ил.

Асинхронный панорамный радиоприемник // 2521702

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Асинхронный панорамный радиоприемник содержит последовательно соединенные антенну, входную цепь, усилитель высокой частоты, первый асинхронный детектор, первый видеоусилитель, дифференцирующую цепь и вертикально-отклоняющие пластины первого осциллографа, горизонтально-отклоняющие пластины которого соединены с выходом блока формирования частотной развертки, последовательно подключенные к выходу гетеродина фазовращатель на 90°, второй асинхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, второй видеоусилитель и горизонтально-отклоняющие пластины второго осциллографа, последовательно подключенные к выходу дифференцирующей цепи формирователь импульса, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом первого видеоусилителя, и вертикально-отклоняющие пластины второго осциллографа, при этом управляющие входы входной цепи, усилителя высокой частоты, гетеродина и блока формирования частотной развертки соединены с соответствующими выходами блока управления. Устройство снабжено двумя квадраторами, сумматором, блоком извлечения квадратного корня, делителем, блоком определения арктангенса, вторым ключом, измерителем частоты и блоком регистрации и анализа. К выходу первого ключа последовательно подключены первый квадратор, сумматор, второй вход которого через второй квадратор соединен с выходом второго видеоусилителя, блок извлечения квадратного корня и блок регистрации и анализа. К выходу первого видеоусилителя последовательно подключены делитель и блок определения арктангенса, выход которого соединен со вторым входом блока регистрации и анализа, к выходу гетеродина последовательно подключены второй ключ, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульса, и измеритель частоты, выход которого соединен с третьим входом блока регистрации и анализа. Технический результат - расширение функциональных возможностей. 4 ил.

Способ измерения отношения частот // 2589351

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения отношения частот периодических сигналов. Способ заключается в том, что формируют из целого числа периодов частоты первого сигнала первый измерительный интервал времени, получая первый код, в течение которого подсчитывают целое число периодов частоты третьего сигнала, получая третий код, одновременно с этим формируют из целого числа периодов частоты второго сигнала измерительный интервал времени, получая второй код, в течение которого подсчитывают целое число периодов частоты третьего сигнала, получая четвертый код, при этом отношение частот первого и второго сигналов получают путем умножения первого кода на четвертый код, второго кода на третий код и делением первого произведения кодов на второе произведение кодов. Технический результат заключается в уменьшении максимальной относительной методической погрешности дискретизации при измерении отношения частот. 2 ил.

Способ измерения частоты // 2638972

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения частоты периодических сигналов. Способ измерения частоты заключается в том, что задают уровень относительной максимальной методической погрешности дискретизации. Формируют импульсы измеряемой и образцовой частот с заданной длительностью. Подсчитывают число импульсов измеряемой и образцовой частот за интервал времени между моментами совпадения импульсов измеряемой и образцовой частот. При этом первое измерение частоты выполняют с заданным значением длительности импульсов образцовой частоты, а последующие измерения частоты выполняют с длительностью импульсов образцовой частоты, которую задают в соответствии с выражением: где τ0 - длительность формируемых импульсов; γ - уровень относительной максимальной методической погрешности дискретизации; Тх - период измеряемой частоты, измеренный за предыдущее измерение; Р(n) - числовой коэффициент (принят 0,2). Технический результат заключается в уменьшении времени измерения частоты. 2 ил.

Способ испытаний электрооборудования автотранспортных средств на восприимчивость к электромагнитному полю // 2640376

Изобретение относится к электрическим испытаниям транспортных средств. В способе испытаний электрооборудования автотранспортных средств на восприимчивость к внешнему электромагнитному полю испытываемое электрооборудование устанавливают в бортовую сеть транспортного средства и подвергают воздействию внешнего излучения с заданными параметрами. На каждой частоте воздействующего излучения транспортное средство позиционируется в горизонтальной плоскости по отношению к внешнему источнику электромагнитного поля в диапазоне определенных углов. Во время испытаний угловая скорость вращения транспортного средства относительно внешнего источника излучения не должна превышать 5 град/с. При этом минимальное расстояние между внешним источником излучения и транспортным средством выбирается исходя из максимального линейного размера транспортного средства в горизонтальной плоскости и угла главного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости внешнего источника излучения. Повышается полнота определения помехоустойчивости. 2 ил.

Способ измерения несущей частоты амплитудо-модулированного сигнала // 2647986

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения несущей частоты амплитудо-модулированного сигнала. Для измерения несущей частоты радиоимпульса формируются два временных интервала. Причем первый интервал формируется по переднему фронту нормированной последовательности прямоугольных импульсов разной длительности с неизвестной частотой, а второй - по заднему фронту этих импульсов. Подсчитывают и суммируют число импульсов эталонной частоты на полученных временных интервалах, а частота определяется как полусумма числа импульсов на полученных временных интервалах за секунду. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 4 ил.