Устройство измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов



Устройство измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов
Устройство измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов
Устройство измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов

 


Владельцы патента RU 2592730:

Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в цифровых осциллографах, панорамных радиоприемниках и в аппаратуре мониторинга и анализа параметров источников радиоизлучений. В устройство введены АЦП радиоимпульса (канал ПЧ) 1.1, АЦП видеоимпульса (канал Видео) 1.2, устройство сглаживания и децимации 4, обнаружитель 5, коммутатор 7, первичный и вторичный измерители параметров 6 и 9 соответственно, контроллер передачи данных 8, селектор по амплитуде и длительности импульса 10.1 и 10.2 соответственно, блок запоминающего устройства 11. При этом выход АЦП по Видео подключен к устройству сглаживания и децимации, выход которого подключен к обнаружителю, выход обнаружителя подключен к первичному измерителю параметров, при этом сигнал с выхода АЦП по каналу ПЧ 1.1 задерживается в линии задержки 3 и синхронно с сигналом по каналу Видео поступает на вход коммутатора 7, выход которого подключен к контроллеру передачи данных 8, выход контроллера подключен к вторичному измерителю параметров 9, выход которого подключен к селектору по амплитуде 10.1, выход селектора по амплитуде подключен к селектору по длительности импульса 10.2, выходные данные хранятся в блоке запоминающего устройства 11. Технический результат заключается в расширении перечня измеряемых импульсных параметров и увеличении чувствительности системы. 2 ил.

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в цифровых осциллографах, панорамных радиоприемниках и в аппаратуре мониторинга и анализа параметров источников радиоизлучений.

Известно устройство измерения длительности импульсов по двум уровням, разработанное Д.В. Беляевым, А.Н. Зикий, Р.Л. Зориным, К.Е. Румянцевым, В.И. Черкасовым, РФ (патент RU №2399922, МПК G01R 29/02), позволяющее измерять длительности импульсов аппаратурой с малым количеством элементов с высокой степенью интеграции.

Известно устройство измерения периода повторения импульсов, разработанное В.И. Симоновым, А.А. Чижовым, РФ (патент RU №2020496, МПК G01R 29/02), позволяющее измерять период повторения импульсов аппаратурой с высокой точностью.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является, выбранный в качестве прототипа, измеритель длительности импульсов (патент RU №1824597, МПК G01R 29/02), который позволяет измерять длительность импульса с высокой точностью за счет интегрирующих свойств фильтров.

Существенными недостатками данных устройств является устаревшая элементная база и громоздкость конструктивной реализации при ограничении измерения только одного параметрам импульсов (длительности/периода повторения), что не позволяет обеспечить необходимую полноту и качество описания принятых импульсов.

Целью изобретения является качественное расширение перечня измеряемых импульсных параметров за счет измерения по двум каналам, промежуточной частоты (ПЧ) и видеосигнала (Видео), а также увеличение чувствительности и помехозащищенности системы за счет применения устройства сглаживания и децимации, селекторов по амплитуде и длительности.

Цель достигается тем, что в известную систему (устройство), содержащую аналого-цифровой преобразователь (АЦП), схемы сравнения, регистры, генератор тактовых импульсов (ГТИ), согласно изобретению введены АЦП радиоимпульса (канал ПЧ), АЦП видеоимпульса (канал Видео), устройство сглаживания и децимации, обнаружитель, коммутатор, первичный и вторичный измерители параметров, контроллер передачи данных, селекторы по амплитуде и длительности импульса, блок запоминающего устройства, при этом выход АЦП по каналу Видео подключен к устройству сглаживания и децимации, выход которого подключен к обнаружителю, выход обнаружителя подключен к первичному измерителю параметров, при этом сигнал с выхода АЦП по каналу ПЧ задерживается в линии задержки и синхронно с сигналом по каналу Видео поступает на вход коммутатора, выход которого подключен к контроллеру передачи данных, выход контроллера подключен к вторичному измерителю параметров, выход которого подключен к селектору по амплитуде, выход селектора по амплитуде подключен к селектору по длительности импульса, выходные данные хранятся в блоке запоминающего устройства.

Сопоставительный анализ технического решения с устройством, выбранным в качестве прототипа, показывает, что новизна технического решения заключается в интеграции в заявленное устройство новых схемных элементов: АЦП радиоимпульса (канал ПЧ), АЦП видеоимпульса (канал Видео), устройства сглаживания и децимации, обнаружителя, коммутатора, первичного и вторичного измерителя параметров, контроллера передачи данных, селекторов по амплитуде и длительности импульса, блока запоминающего устройства.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «новизна».

Анализ известных технических решений в исследуемой и смежных областях позволяет сделать вывод о том, что введенные функциональные узлы известны. Однако введение их в устройство измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов с указанными связями придает этому устройству новые свойства. Введенные функциональные узлы взаимодействуют таким образом, что позволяют качественно расширить перечень измеряемых импульсных параметров за счет измерения по двум каналам (ПЧ и Видео) и увеличить чувствительность системы за счет применения устройства сглаживания и децимации.

Таким образом, техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень", так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Изобретение может быть использовано в цифровых осциллографах, панорамных радиоприемниках, а также в аппаратуре мониторинга и анализа параметров источников радиоизлучений для обнаружения, измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов с целью последующей селекции и классификации сигналов из потока импульсных параметров.

Таким образом, изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

На фиг. 1 представлена структурная блок-схема устройства измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов,

на фиг. 2 - таблица сравнения аналогов по измеряемым параметрам.

Устройство измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов (фиг. 1) содержит: аналого-цифровой преобразователь, со входа ПЧ - 1.1, аналого-цифровой преобразователь, со входа Видео - 1.2, генератор тактовых импульсов - 2, линия задержки - 3, устройство сглаживания и децимации - 4, обнаружитель - 5, первичный измеритель параметров - 6, коммутатор - 7, контроллер передачи данных - 8, вторичный измеритель параметров - 9, селектор по амплитуде импульса - 10.1, селектор по длительности импульса - 10.2, блок запоминающего устройства (БЗУ) - 11, причем выход АЦП (канал Видео) подключен к устройству сглаживания и децимации, выход которого подключен к обнаружителю, выход обнаружителя подключен к первичному измерителю параметров, при этом сигнал с выхода АЦП (канал ПЧ) задерживается в линии задержки и синхронно с сигналом канала Видео поступает на вход коммутатора, выход которого подключен к контроллеру передачи данных, выход контроллера подключен к вторичному измерителю параметров, выход которого подключен к селектору по амплитуде, выход селектора по амплитуде подключен к селектору по длительности импульса, выходные данные хранятся в блоке запоминающего устройства.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В ходе мониторинга в радиотехнике существует необходимость классификации, распознавания и идентификации принимаемых импульсных сигналов в автоматическом\автоматизированном режиме работы аппаратуры. Для этого необходимо качественно и количественно описать принятые импульсы с помощью специальных устройств в виде потока параметров импульсов, удобном для дальнейшей обработки в специальном устройстве или электронно-вычислительной машине (ЭВМ). Следовательно, требуется специальное устройство измерения параметров импульсных сигналов.

В радиотехнике сверхвысокочастотные (СВЧ) сигналы обрабатываются на заранее выбранной промежуточной частоте (ПЧ). Для решения указанных задач в предлагаемом устройстве на вход устройства измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов подают сигнал на ПЧ, причем на вход канала Видео - продетектированный сигнал (огибающая радиоимпульса с выхода видеодетектора).

Далее в АЦП 1.1 и АЦП 1.2 выполняются процедуры квантования и дискретизации радиосигнала и видеосигнала соответственно с возможностью выбора частоты дискретизации. После этого амплитудно-временные отсчеты от АЦП 1.2 поступают в блок сглаживания и децимации, где исключаются выбросы и грубые ошибки измерения по амплитуде и времени прихода импульсов, а также выполняется процедура сглаживания, построенная на основе автокорреляционной функции с изменяемым размером окна по формуле для каждого импульса:

где Ai - i-ая амплитуда импульса,

Ai+k - i+k-ая амплитуда импульса,

i=1…N (N - количество отсчетов АЦП импульса по каналу Видео)

k - программно изменяемая величина окна автокорреляционной функции (от 16 до 256 точек).

Далее данные поступают в обнаружитель, который выполняет процедуру обнаружения импульсов и передает результаты обнаружения первичному измерителю параметров. Обнаружитель построен на основе критерия превышения видеосигналом порога, устанавливаемого программно с помощью специальной команды.

Первичный измеритель параметров управляет работой обнаружителя, осуществляет предварительный расчет временных параметров сигналов и управляет процессом записи информативных данных в блок запоминающего устройства (БЗУ) путем формирования признака обнаружения.

Обнаруженный сигнал после селекции по длительности подается в измеритель, который производит определение амплитуды, длительности и времени прихода импульсов.

При этом параметры радиосигнала задерживаются на время, достаточное для обнаружения импульса по каналу Видео и первичного измерения параметров, с помощью линии задержки 3.

Коммутатор 7 обеспечивает запись данных обнаруженного сигнала в БЗУ только при наличии признака обнаружения, а при калибровке измерителя переключает потоки данных по каналам ПЧ и Видео.

После коммутатора поток данных поступает в контроллер передачи данных буферной памяти 8 и через него в БЗУ. Контроллер выполняет коммутацию банков на запись и чтение.

Вторичный измеритель параметров 9 производит считывание параметров импульсов из БЗУ сигналов. Данные последовательно передаются между модулями измерения амплитуды, длительности, корректором времени прихода. Выходные данные передаются в селектор по амплитуде 10.1 и селектор по длительности 10.2, которые осуществляет процедуру селекции по уточненным параметрам сигналов. Селекторы работают по принципу полосовых фильтров по величине параметра импульса (длительности и амплитуде) в соответствии с критерием:

Pmin<Pi<Pmax,

где Pmin, Pmax - минимальное и максимальное значение параметра импульса,

Pi - i-oe значение параметра импульса.

Измеренные параметры записываются в БЗУ вместе с оцифрованными сигналами с предысторией и постисторией. Длина предыстории и постистории выбирается программно и составляет максимально порядка 250 нс каждая. По команде данные из БЗУ переписываются в ЭВМ для дальнейшей обработки.

Устройство формирует слово состояния, в котором содержится информация о состоянии системы (запущена или остановлена), признаках остановки, количестве принятых импульсов, объеме БЗУ.

Таким образом, достигнут положительный эффект, заключающийся в качественном расширении перечня измеряемых импульсных параметров за счет измерения по двум каналам (ПЧ и Видео) и увеличении чувствительности системы за счет применения устройства сглаживания и децимации. Применение предложенного устройства в современных и перспективных комплексах радиотехнического контроля позволяет в одних и тех же условиях расширить перечень измеряемых импульсных параметров за счет измерения по двум каналам (ПЧ и Видео): к длительности импульса, измеряемой прототипом, добавлены амплитуда, время прихода, период повторения импульса, а также результаты АЦП по каналу ПЧ для программного расчета несущей частоты и ширины спектра импульса.

Для реализации заявляемого устройства использованы известные элементы и схемы, выпускаемые зарубежной промышленностью. Блоки 3-10.2 реализованы на перепрограммируемой логической интегральной схеме (ППЛИС) XILINX VERTEX6. Блоки 1.1, 1.2, 2, 11 являются отдельными микросхемами.

Устройство измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь радиоимпульса (АЦП) по каналу ПЧ, аналого-цифровой преобразователь видеоимпульса (АЦП) по каналу Видео, генератор тактовых импульсов (ГТИ), линию задержки, устройство сглаживания и децимации, обнаружитель, первичный и вторичный измерители параметров, коммутатор, контроллер передачи данных, селекторы по амплитуде и длительности импульса, блок запоминающего устройства, при этом выход АЦП по каналу Видео подключен к устройству сглаживания и децимации, выход устройства сглаживания и децимации подключен к обнаружителю, выход обнаружителя подключен к первичному измерителю параметров, выход первичного измерителя параметров подключен на вход коммутатора, выход коммутатора подключен к контроллеру передачи данных, выход контроллера передачи данных подключен к вторичному измерителю параметров, выход вторичного измерителя параметров подключен к селектору по амплитуде, выход селектора по амплитуде подключен к селектору по длительности импульса, выход селектора по длительности импульса подключен к блоку запоминающего устройства, отличающееся тем, что сигнал с выхода АЦП по каналу ПЧ задерживается в линии задержки и синхронно с сигналом по каналу Видео поступает на вход коммутатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при радиотехнических испытаниях обтекателей радиолокационных станций. Измерения потерь в обтекателях проводятся серией из N измерений уровня сигнала Е0j падающей плоской ЭМВ в диапазоне длин волн λ0±Δλ на выходе измерительной антенны без обтекателя и серией из N измерений уровня Ei сигнала на выходе антенны с установленным обтекателем (измерительная антенна замещается системой антенна-обтекатель) с последующей математической обработкой результатов.

Изобретение относится к экранировке аппаратов или их деталей от электрических или магнитных полей и может быть использовано для контроля эффективности электромагнитного экранирования корабельных помещений, защищенных от преднамеренных электромагнитных воздействий.

Изобретение относится к электротехнической, радиотехнической, электронной областям промышленности и может быть использовано в процессе настройки или проверки работоспособности СВЧ-устройства (нескольких СВЧ-устройств) для снятия его (их) характеристик в широком частотном диапазоне.

Устройство для регистрации формы импульса делений относится к измерительной технике и может быть использовано в ядерной физике при исследовании физических параметров импульсных исследовательских ядерных установок (ИЯУ).

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для экспериментальной оценки вклада участков крупногабаритного объекта, например авиационного турбореактивного двигателя, в интегральную величину эффективной поверхности рассеяния двигателя.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для решения задач электромагнитной совместимости и экологической безопасности электротехнического и радиоэлектронного оборудования промышленных, транспортных, общественных и бытовых объектов.

Изобретение относится к измерительной технике. Способ заключается в том, что для достижения положительного эффекта используют формируемую на основе электрического сигнала f(t) специальную функцию, значения которой определяются как временем t, так и вводимым изменяемым углом θ, при этом согласно предлагаемому изобретению указанную функцию возводят в положительную бόльшую единице степень n и для полученной таким образом функциональной зависимости в результате выполнения соответствующего вычислительного процесса выявляют такое значение угла θ, при котором эта функциональная зависимость имеет максимальное значение.

Автоматизированная система измерений радиотехнических характеристик головок самонаведения ракет относится к области радиотехнических измерений и может быть использована для экспериментальной оценки радиотехнических характеристик головок самонаведения, содержащих антенну, защищаемую радиопрозрачным обтекателем.

Изобретение относится к технике измерения электрических величин, а также к технике определения характеристик электронных потоков с магнитным удержанием и может быть использовано в высоковольтных и сильноточных электронно-лучевых приборах, находящих применение в электронной технике, при реализации разнообразных технологических процессов и в физическом эксперименте.

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для контроля работы аналого-цифровых преобразователей без применения специальных тестовых сигналов.

Изобретения относятся к области измерительной техники и могут быть использованы для определения частотных характеристик средств измерения параметров вибрации. Устройство для осуществления способа определения значения частоты установочного резонанса пьезоэлектрического вибропреобразователя содержит колебательную систему, состоящую из пьезоэлектрического вибропреобразователя и рабочего тела, прикрепленный к рабочему телу пьезоэлектрический вибратор, подсоединенный к нему генератор импульсных электрических сигналов с регулировкой импульса по длительности и амплитуде и подключенный к вибропреобразователю блок регистрации со схемой для преобразования Фурье выходного сигнала пьезоэлектрического вибропреобразователя. Для осуществления способа от генератора импульсных электрических сигналов на пьезоэлектрический вибратор подают одиночный электрический импульс, возбуждают затухающие вибрационные колебания в колебательной системе и регистрируют в блоке регистрации выходной сигнал - отклик пьезоэлектрического вибропреобразователя на воздействующую вибрацию в функции от времени. В схеме для преобразования Фурье блока регистрации преобразуют поступивший выходной сигнал в его спектральный вид и по преобразованному виду сигнала определяют искомое значение частоты установочного резонанса пьезоэлектрического вибропреобразователя. Технический результат - упрощение процедуры определения частоты установочного резонанса пьезоэлектрического вибропреобразователя, расширение частотного диапазона определяемых значений резонансных частот, расширение функциональных возможностей технического решения. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл.

Способ увеличения дальности действия системы многоабонентной радиочастотной идентификации относится к области радиотехники и может быть использован при организации идентификации одновременно нескольких объектов. Новым в способе многоабонентной радиочастотной идентификации является включение в состав транспондеров, устанавливаемых на объектах идентификации однопортовых радиочастотных усилителей и управляемых фазовращателей проходного типа. Антеннами транспондеров радиочастотные колебания от считывающего устройства принимают и пропускают в первый раз через управляемый фазовращатель проходного типа. После этого радиочастотный сигнал усиливают однопортовым усилителем, где осуществляют его дополнительную амплитудную модуляцию уникальной кодовой последовательностью. Усиленный и модулированный радиочастотный сигнал вновь пропускают через управляемый фазовращатель проходного типа, на управляющий вход которого подают низкочастотный сигнал управления, и излучают далее через антенны транспондера. Двойной проход через фазовращатель приводит к сдвигу частоты радиочастотного сигнала. Антенной устройства считывания трансформированные по частоте и модулированные по амплитуде радиочастотные колебания вторично принимают и смешивают с исходными радиочастотными колебаниями, в результате чего на выходе смесителя получают одновременно несколько сигналов от транспондеров, при этом выделяют эти комбинационные низкочастотные составляющие разности исходных и трансформированных по частоте радиочастотных колебаний. Выделенные в каждом канале устройства считывания низкие частоты равны частотам сдвига, вносимым каждым из транспондеров, находящимся в зоне действия системы радиочастотной идентификации. Каждый из этих низкочастотных сигналов демодулируют и получают одновременно на выходе амплитудных детекторов несколько уникальных кодовых последовательностей, осуществляя тем самым идентификацию нескольких объектов одновременно.

Изобретение относится к области техники электрических измерений и может быть использовано при изучении распространения микроволн на открытых атмосферных трассах. В основу изобретения поставлена задача увеличения точности измерения флуктуации набега фаз и углов прихода микроволн, при исследовании их распространения от одной точки измерительной трассы к другой. Сравнение предлагаемого устройства с уже известными устройствами и прототипом показывает, что заявляемое устройство выявляет новые технические свойства, которые заключаются в достижении фазовой синхронизации опорных генераторов на обоих концах измерительной трассы и повышении помехозащищённости опорного сигнала, что позволяет повысить точность измерений набега фазы микроволн; также в усилении исследуемого микроволнового сигнала в ретрансляторе, что позволяет увеличить длину атмосферной измерительной трассы, тем самым повысить точность измерения углов прихода микроволн, а также в достижении оптимизации частотных свойств радиоканала, за счёт выбора отличающихся частот F1 и F2 опорного и синхронизирующего сигналов. Независимость частот F1 и F2 даёт разработчику свободу при выборе частоты опорного сигнала. Устройство измерения состоит из двух симметричных измерительных каналов и одного опорного канала. В опорном канале ретранслятора, переизлучающего микроволновый измерительный сигнал, создана специальная цепь обратной связи, которая автоматически отслеживает и подстраивает начальную фазу сигнала управления микроволновым фазовращателем. Дополнительное преимущество данного измерителя заключается в том, что ретранслятор усиливает переизлучаемый измерительный сигнал, что позволяет увеличить длину измерительной трассы. Следовательно, увеличивая длину измерительной трассы и базу интерферометра повышают точность измерения флуктуаций набега фазы и углов прихода микроволн за счёт снижения относительных погрешностей измерения разностей фаз исследуемых микроволновых сигналов.
Наверх