Двухканальное устройство измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в цифровых осциллографах, панорамных радиоприемниках и в аппаратуре мониторинга и анализа параметров источников радиоизлучений. Двухканальное устройство измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов содержит генератор тактовых импульсов (ГТИ) и линии задержки. Достижение технического результата обеспечивается введением аналого-цифровых преобразователей АЦП ПЧ1 1.1, АЦП ПЧ2 1.2, цифровых детекторов 3.1 и 3.2, устройств сглаживания и децимации 4.1 и 4.2, обнаружителей 6.1 и 6.2, измерителей частоты 7.1 и 7.2, первичных измерителей параметров 8.1 и 8.2, коммутатора результатов измерений 9.1, коммутатора результатов селекции 9.2, контроллера передачи данных 10, вторичного измерителя параметров 11, селекторов по амплитуде, длительности и несущей частоте импульса 12.1, 12.2 и 12.3, блока запоминающего устройства 13, соединенных в соответствии с блок-схемой на фиг. 1. Технический результат заключается в увеличении количества каналов измерения до двух, качественном 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, разработанное В.И. Симоновым, А.А. Чижовым (авторское свидетельство SU №1824597, 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 (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 временных параметров случайных импульсных потоков (авторское свидетельство SU №1575135, МПК G01R 29/02), который позволяет измерять длительность и период повторения импульсов с высокой точностью за счет согласованной работы триггеров и линий задержки.

Существенными недостатками данных устройств являются устаревшая элементная база и громоздкость конструктивной реализации при ограничении измерения только временных параметров 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), а также увеличение чувствительности и помехозащищенности системы за счет применения устройства сглаживания и децимации, селекторов по амплитуде, длительности и несущей частоте импульсов.

Цель достигается тем, что в известную систему (устройство), содержащую генератор импульсов, два формирователя импульсов, четыре счетчика и два запоминающих блока, шесть триггеров, четыре линии задержки, пять логических элементов ИЛИ, инвертор, элемент И-НЕ, два элемента И, две группы вентилей и счетчик, согласно изобретению введены аналого-цифровые преобразователи (АЦП) каналов ПЧ1 и ПЧ2, цифровые детекторы, устройства сглаживания и децимации, обнаружители, измерители частоты, коммутаторы результатов измерений и результатов селекции, первичный и вторичные измерители параметров, контроллер передачи данных, селекторы по амплитуде и длительности импульса, блок запоминающего устройства (БЗУ), при этом выходы АЦП ПЧ1 и АЦП ПЧ2 подключены к цифровым детекторам, выходы которых подключены к устройствам сглаживания и децимации, выходы которых подключены к обнаружителям, выходы обнаружителей подключены к первичным измерителям параметров, при этом сигналы с выходов АЦП ПЧ1 и АЦП ПЧ2 задерживаются в линиях задержки и передаются в измерители частоты, затем поступают на вход коммутатора результатов измерений, выход которого подключен к контроллеру передачи данных, выход контроллера подключен к вторичному измерителю параметров, выход которого подключен к селекторам по амплитуде, длительности и несущей частоте импульса, выходы селекторов подключены к коммутатору результатов селекции, выходные данные хранятся в БЗУ.

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 ПЧ1 и АЦП ПЧ2, цифровых детекторов, устройств сглаживания и децимации, обнаружителей, измерителей частоты, коммутаторов, первичных и вторичного измерителей параметров, контроллера передачи данных, селекторов по амплитуде, длительности и несущей частоте импульса, БЗУ.

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 двухканальное 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 цифрового детектирования огибающей (видеосигнала), а также увеличить чувствительность и помехозащищенность системы за счет применения устройства сглаживания и децимации, селекторов по амплитуде, длительности и несущей частоте импульса.

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, а также определения направления двухканальными системами.

Таким образом, изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

На фиг. 1 представлена структурная блок-схема двухканального устройства измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов, которая содержит: АЦП ПЧ1 - 1.1, АЦП ПЧ2 - 1.2, генератор тактовых импульсов - 2, цифровые детекторы - 3.1 и 3.2, устройства сглаживания и децимации - 4.1 и 4.2, линии задержки - 5.1 и 5.2, обнаружители - 6.1 и 6.2, измерители частоты - 7.1 и 7.2, первичные измерители параметров - 8.1 и 8.2, коммутаторы - 9.1 и 9.2, контроллер передачи данных - 10, вторичный измеритель параметров - 11, селектор по амплитуде импульса - 12.1, селектор по длительности импульса - 12.2, селектор по несущей частоте импульса - 12.3, БЗУ - 13,

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

В двухканальном устройстве измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов (фиг. 1) выходы АЦП ПЧ1 и АЦП ПЧ2 подключены к цифровым детекторам, выходы которых подключены к устройствам сглаживания и децимации, выходы которых подключены к обнаружителям, выходы обнаружителей подключены к первичным измерителям параметров, при этом сигналы с выходов АЦП ПЧ1 и АЦП ПЧ2 задерживаются в линиях задержки и передаются в измерители частоты, затем поступают на вход коммутатора результатов измерений, выход которого подключен к контроллеру передачи данных, выход контроллера подключен к вторичному измерителю параметров, выход которого подключен к селекторам по амплитуде, длительности и несущей частоте импульса, выходы селекторов подключены к коммутатору результатов селекции, выходные данные хранятся в БЗУ.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В ходе мониторинга в радиотехнике существует необходимость классификации, распознавания и идентификации, определения направления излучения 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 входы устройства измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов подают сигналы на ПЧ.

Далее в АЦП ПЧ1 и АЦП ПЧ2 выполняются процедуры квантования и дискретизации радиосигнала с возможностью выбора частоты дискретизации. По результатам квантования каждый цифровой детектор формирует видеосигнал (огибающая радиоимпульса без несущей частоты): с помощью амплитудной демодуляции входного сигнала, результаты АЦП - {Asj} преобразуются в массив {|Asj|}, который потом сглаживается цифровым фильтром нижних частот, реализованным в виде динамической оконной функции, использующей принципы некогерентного накопления.

После этого амплитудно-временные отсчеты поступают в блоки 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-я амплитуда импульса,

Ai+k - i+k-я амплитуда импульса,

i=1…N (N - количество отсчетов АЦП импульса видеосигнала),

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.

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

Параллельно с работой блоков 3.1, 4.1, 6.1, 8.1 выполняется измерение несущей частоты/ширины спектра излучения в блоке измерения частоты 7.1 с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье по 1024 точкам. При этом параметры радиосигнала задерживаются на время, достаточное для обнаружения импульса по данным от цифрового детектора и первичного измерения параметров, с помощью линии задержки 5.1 (аналогичные процедуры выполняются с параметрами импульсов в канале ПЧ2 в блоках 7.2 и 5.2).

Обнаруженный сигнал после прореживания данных (по критерию минимально допустимой длительности импульса) подается в первичный измеритель, который производит определение амплитуды, длительности и времени прихода импульсов.

Коммутатор результатов селекции 9.1 обеспечивает запись данных обнаруженного сигнала в БЗУ только при наличии признака обнаружения, а при калибровке измерителя переключает потоки данных амплитудно-временных и частотных параметров импульсов.

После коммутатора поток данных поступает в контроллер передачи данных буферной памяти 10 и через него в БЗУ. Контроллер выполняет коммутацию банков на запись и чтение.

Вторичный измеритель параметров 11 производит считывание параметров импульсов из БЗУ сигналов. Данные последовательно передаются между модулями измерения амплитуды, длительности, корректором времени прихода. Выходные данные передаются в селекторы по амплитуде 12.1, длительности 12.2 и несущей частоте импульса 12.3, которые осуществляют процедуру селекции по уточненным параметрам сигналов. Селекторы работают по принципу полосовых фильтров по величине параметра импульса (длительности, амплитуде и несущей частоты) в соответствии с критерием:

Pmin<Pi<Pmax,

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

Pi - i-e значение параметра импульса.

Измеренные параметры с помощью коммутатора результатов селекции 9.2 записываются в БЗУ 13 вместе с оцифрованными сигналами с предысторией и постисторией. Длина предыстории и постистории выбирается программно и составляет максимально порядка 250 не 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 частотных и временных параметров 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 частотных и временных параметров: к длительности и периоду повторения импульсов, измеряемых прототипом, добавлены амплитуда, время прихода, несущая частота, ширина спектра импульса.

Для реализации заявляемого устройства использованы известные элементы и схемы, выпускаемые зарубежной промышленностью. Блоки 3.1-10.2 реализованы на перепрограммируемой логической интегральной схеме XILINX KINTEX7. Блоки 1.1, 1.2, 2, 13 являются отдельными микросхемами.

Двухканальное устройство измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов (ГТИ), линии задержки, отличающееся тем, что в него введены аналого-цифровые преобразователи (АЦП) радиоимпульса по каналу промежуточной частоты (ПЧ) - АЦП ПЧ1, АЦП ПЧ2, цифровые детекторы, устройства сглаживания и децимации, обнаружители, измерители частоты, коммутаторы результатов измерения и результатов селекции, первичные и вторичный измерители параметров, контроллер передачи данных, селекторы по амплитуде, длительности и несущей частоте импульса, блок запоминающего устройства (БЗУ), при этом выходы АЦП ПЧ1 и АЦП ПЧ2 подключены к цифровым детекторам, выходы цифровых детекторов подключены к устройствам сглаживания и децимации, выходы устройств сглаживания и децимации подключены к обнаружителям, выходы обнаружителей подключены к первичным измерителям параметров, при этом выходы АЦП ПЧ1 и ПЧ2 подключены к линиям задержки, выходы линий задержки подключены к измерителям частоты, выходы измерителей частоты подключены на вход коммутатора результатов измерения, выход коммутатора результатов измерения подключен к контроллеру передачи данных, выход контроллера передачи данных подключен к вторичному измерителю параметров, выход вторичного измерителя параметров подключен к селекторам по амплитуде, длительности и несущей частоте импульса, выходы селекторов подключены к коммутатору результатов селекции, выход коммутатора результатов селекции подключен к БЗУ.



 

Похожие патенты:

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

Изобретение относится к радиолокационной технике и может использоваться для измерения времени переключения фазы сверхвысокочастотного (СВЧ) сигнала при проведении проверки параметров в импульсном режиме.

Изобретение относится к гироскопам и измерительной технике и может быть использовано для регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа. Система содержит фотоприемник излучения кольцевого лазера, вход которого является входом излучения кольцевого лазера, оснащенного пьезоприводом и содержащего блок частотной подставки, вход которого является входом сигнала знакопеременной подставки, а выход соединен с невзаимным устройством кольцевого лазера, включенным в его резонатор.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к многоканальным измерительным системам для регистрации электрических параметров моделирующих установок.

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

Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к области электрических и оптических измерений параметров импульсных нагрузок, в том числе механических нагрузок в виброакустике и физике быстропротекающих процессов, и может быть использовано при проведении испытаний различных технических систем для регистрации электрических сигналов датчиков физических величин в экстремальных условиях.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров коротких импульсных возмущений в сетях электропитания с переменным напряжением.

Изобретение относится к внутритрубной диагностике трубопроводов. Способ заключается в измерении частотной характеристики электрического импеданса приповерхностного слоя стенки трубы. Электроды аксиально перемещают внутри трубопровода как непрерывно, так и дискретно с интервалом, равным межэлектродному расстоянию. Зоны дефекта выявляют путем определения отклонений частотной характеристики электрического импеданса от заданных значений с привязкой к текущим координатам участка. По сформированной в системе управления команде электроды возвращают к координатам участка трубопровода с выявленным дефектом и проводят повторную дефектоскопию с последующей обработкой результатов измерений. Дефекты в стенке трубы выявляют отклонением частотной характеристики электрического импеданса приповерхностного слоя стенки трубы от заданных значений, измеренных зондирующим сигналом в диапазоне частот, задаваемом в зависимости от глубин зондирования стенки и межэлектродного расстояния. Электрический импеданс измеряют бесконтактной емкостной связью электродов, расположенных кольцевыми рядами, с внутренней поверхностью трубопровода. Технический результат - повышение точности и достоверности дефектоскопии. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения временного положения и длительности видеоимпульса в составе аппаратуры радиосвязи, радиолокации, мониторинга, систем автоматического контроля и управления. Устройство для измерения временного положения и длительности видеоимпульса содержит первую и вторую выходные шины, входную шину, первый управляемый ключ 1, первый интегратор 2, первый элемент задержки 3, первый элемент НЕ 4, первый сумматор 5, дифференциатор 6, второй интегратор 7, второй элемент задержки 8, второй элемент НЕ 9, второй сумматор 10, второй управляемый ключ 11, указатель положения наибольшего максимума входного сигнала 12, третий сумматор 13, третий элемент НЕ 14, четвертый сумматор 15, указатель положения наименьшего минимума входного сигнала 16, генератор постоянного напряжения 17, аттенюатор 18 с коэффициентом передачи 1/2. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении точности измерений. 1 ил.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в цифровых осциллографах, панорамных радиоприемниках и в аппаратуре мониторинга и анализа параметров источников радиоизлучений. Двухканальное устройство измерения амплитудно-временных и частотных параметров сигналов содержит генератор тактовых импульсов и линии задержки. Достижение технического результата обеспечивается введением аналого-цифровых преобразователей АЦП ПЧ1 1.1, АЦП ПЧ2 1.2, цифровых детекторов 3.1 и 3.2, устройств сглаживания и децимации 4.1 и 4.2, обнаружителей 6.1 и 6.2, измерителей частоты 7.1 и 7.2, первичных измерителей параметров 8.1 и 8.2, коммутатора результатов измерений 9.1, коммутатора результатов селекции 9.2, контроллера передачи данных 10, вторичного измерителя параметров 11, селекторов по амплитуде, длительности и несущей частоте импульса 12.1, 12.2 и 12.3, блока запоминающего устройства 13, соединенных в соответствии с блок-схемой на фиг. 1. Технический результат заключается в увеличении количества каналов измерения до двух, качественном расширении перечня измеряемых импульсных параметров и увеличении чувствительности системы. 2 ил.

Наверх