Цифровой частотомер

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 631083

2

k (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.07.75 (21) 2160266/21 (51) М. Кл.-"

601 R 23/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано05.10,76.Бюллетень № 37 (53) УДК 621.317.761 (08 8.8 ) (45) Дата опубликования описания 03.01.77 (72) Автор изобретения

С, П. Панько (71) Заявитель

Красноярсквй политехнический институт (54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использов но при разработке цифровых частотомеров на большие диапазоны частот.

Известен цифровой частотомер, содержащий генератор эталонной частоты, формирователи импульсов эталонной и измеряемой частот, ключи, триггер управления, схему совпадения и счетчики импульсов эталонной и измеряемой частот Ц, Однако этот цифровой частотомер имеет недостаточную точность измерений, Из известных цифровых частотомеров наиболее близким по своей технической суш-д ности является цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, формирователь времени счета селектор и счетчик, причем первый выход формирователя времени счета под- 20 ключен к входу опорного генератора 1 21, Основной недостаток этого цифрового частотомера состоит в недостаточно высокой верхней рабочей частоте, т.е. в недостаточно широком диапазоне частот, а 25 следовательно, и небольшой точности измерения, Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что цифровой частотомер снаб жен последовательно соединенными формирователем стробимпульсов, стробоскопическим преобразователем и блоком преобразования, а также сумматором, один из входов которого связан с третьим выходом формирователя времени счета, а другой его вход соединен с выходом счетчика, вход формирователя стробимпульсов подключен к выходу опорного генератора, а выход блока преобразования связан с входом селектора, На чертеже изображена структурная алектрическая схема цифрового частотомера.

Частотомер состоит из стробоскопического преобразователя 1, блока 2 преобразования, селектора 3, счетчика 4, формирователя 6 стробимпульсов, сумматора 6, опорного генератора 7 и формирователя 8 времени счета.

Устройство работает следующим образом, 531093

На вход стробоскопического преобразователя 1 подается частота, которую нужно измерить»

Стробоскопический преобразователь 1 работает по алгоритму: если стробимпульс с выхода формирователя 5 стробимпульсов совпадает с положительной полуволной входного сигнала, то стробоскопический преобразователь 1 формирует стандартный по амплитуде и длительности импульс, если стробимпульс совпадает с отрицательной полуволной, то стандартный импульс не формируется.

Необходимо отметить, что широкополосность стробоскопического преобразователя 1 определяется в основном длитель ностью стробимпульса, поступающего с выхода формирователя 5 стробимпульсов.

В настоящее время реально достижимая полоса стробоскопического преобразователя составляет 5-10 ГГц, Имеются сведения о полосе стробпреобразователей до 18 и

30 ГГц»

Таким образом, такой цифровой частотомер позволяет производить прямой счет частоты до указанных значений, т,е, в весьма широком диапазоне.

Происходит это следующим образом, При постоянстве частоты стробимпульсов и частоты сигнала можно считать, что стробимпульс движется по сигналу, Это значит, что каждый стробимпульс смещается относительно положения своего предшественника в периоде сигнала на постоянную величину, определяемую соотношением частот сигнала и стробирования. Время движения пс положительной полуволне равно времени движения по отрицательной, а так как стробоскопический преобразователь 1 срабатывает только во время положительной полуволны, то на его выходе формируется периодическая последовательность пачек импульсов. Период импульсов в пачке равен периоду стробимпульсов, количество импульсов в пачке и период пачек определяются временем движения стробимпульсов по периоду сигнала, Период преобразованного сигнала Т зависит от периода стробимпульсов Ф о о

Х

Т Р пр 1 -вт g. о х где Т х — период сигнала, с) — дробная часть отношения частот сигнала F < и стробирования

n — номер гармоники сигнала стробгенератора, Пре образованная частота

Fï fî Fõ

Как видно, по преобразованной частоте можно судить о величине исследуемой частоты, Дробная часть соотношения частот q лежит в пределах 0-1, поэтому при определенном значении F> возможно вполне определенное значение A, Это значит, что система может "схватываться только при однозначном соответствии частоты car нала и ближайшей к ней гармоники из спеытра стробимпульсов, Таким образом, точное измерение частоты сигнала возможно только ири извесь ном номере гармоники, с которой ведется работа.

Номер гармо:ники определяется следук» буцим путем, Если производить стробирование частотой, отличающейся от 7". на малую величину ь, то вторая преобразованная частота равна:

Гп =F -п(5 +М) (2)

ЯВ

Решая совместно уравнения (1) и (2), на ходят номер гармоники:

F — г

АР 1 llP2. ь1

Подставляя найденное значение и в уравнение {1), определяют искомое значение частоты

=P à — К „р,, Х АР< где P=k+) k=f /Z 5

Таким образом, измерение частоты сводит° 9 ся к вычислению разности двух преобразованных частот, измеренных с учетом соответствующих констант при стробировании (со сдвигом во времени) различными час тотами.

45 Блок 2 преобразования призван выделять из пачки один импульс, т.е. производить формирование импульсной последовательности, частота которой равна частоте пачек. Время счета, подаваемое на селектор 3 выбираеч

66 ся таким образом, чтобы количество импульс сов, прошедших на счетчик 4, было пропорционально преобразованной частоте с учетом констант, Переключение частоты стробимпульсов, изменение времени счета и уп

45 равление сумматором 6 производится по командам схемы формирователя 8 времени счета, Опорный генератор 7 синхронизирует работу всего устройства. Сумматор 6 щэо» изводит вычисление и индикацию измерен49 ной частоты

531093

Составитель В. Назарова

Редактор С. Титова Техред Н. Андрейчук Корректор А. Гриценко

Заказ 5389/147 Тираж 1029 Подписное

БНИИНИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам, изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, функционирование устройства в описанном порядке обеспечивает возможность прямоотсчетного измерения частоты в диапазоне до десятков ГГц, Формула изобретения цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, формирователь времени счета, селектор и счетчик, причем первый выход формирователя времени счета подключен к входу опор . ногогенератора, отличаюшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен последовательно соеди ненными формирователем стробимпульсов, стробоскопическим преобразователем и блс,ком преобразования, а также сумматором, один из входов которого связан с третьим выходом формирователя времени счета, а другой его вход соединен с выходом счет чика, вход формирователя стробимпульсов подключен к выходу опорного генератора, а выход блока преобразования связан с входом селектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:

1. Авторское свидетельство СССР

М 409149, кл. GO1 R 23/10, 28.02.72

BHBjI OI

2. Аппаратура для частотных и временных измерений. Под ред А П. Горшкова, изд-во "Сов. радио", М., 1971, с.167— прототип