Цифровой измеритель частоты

 

Г Е.сесон)э а" 1 пзтcит;4с "те;ани i =, !» = & б. блиотена М Б д !

o n и дагни е 1» 687406

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДИЙЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Заявлено 28.03.77 (21) 2467969/18-21 с присоединением заявки №(23) Приоритет (51) М. Кл

G 0l R 23/10

Государственный немнтет

СССР не делам нэееретеннй н еткрытнй

Опубликовано 25.09.79.Бюллетень № 35 (53) УДК 621,317.

° 761 (088 ° 8) Дата опубликования описания 28.09.79 (72) Автор изобретения

А. А. Чумаченко (71) Заявитель

Харьковский авиационный институт (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ вано в редиолокации, радионавигации, ак» тивной гидролокации, в частности в радиотехнических системах траекторных измерений.

Изобретение относится к радиоизмери: тельной технике и может быть использоИзвестен панорамный измеритель частоты, содержаший канал преобразования сигнала в цифровую форму, к первому и второму управляюшим входам которого. подключены соответствуюшие выходы квадратурного генератора, к третьему и четвертому входам - соответствуюшие выходы задаюшего генератора сигналов дискретизации, а также последовательно соединенные блок вычисления дискретного преобразования фурье, квадратор и блок поисKB максимального спектрального отсчета 11.

Устройство формирует на своем выходе грубую (с точностью до дискретного интервала между соседними вычисляемыми спектральными отсчетами) оценку од

2 ночастотного аналитического сигнала, сформированного на базе измерительного.

Недостатком этого устройства являются низкая точность измерения частоты, а также невозможность оценки частот составляюших многочастотного сигнала.

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является панорамный цифровой измеритель частоты, содержаший канал преобразования сигнала в цифровую форму, к первому и второму управляюшим входам которого подключены соответствуюшие выходы квадратурного генератора, а к третьему и четвертому входам «соответствуюшие выходы задаюшего генератора сигналов дискретизации, а также последовательно соединенные блок вычисления дискретного преобразования

Фурье, квадратор, блок поиска максимального спектрального отсчете и интерполятор, подключенный своими информационными входами к выходам квадратора 2

Канал преобразования сигнала в цифровую юрму содержит две цепочки, состояшие

6874

С помошью двух устройств временной дискретизации (на чертеже не показаны) блока аналого-дискретного преобразования в моменты времени tq Küt:, ь / а„» «112Е определяемые задаюшим генератором 3 сигналов дискретизации, фиксируют значения амплитуд обоих компонентов аналитического сигнала. Информацию об отсчетах амплитуды с помощью двух аналого-цифровых преобразователей (на чертеже не показаны ) блока аналого-дискретного преобразования перекодируют в цифровую форму и подают в регистр 8 накопления массива исходных данных. За время набпюденияТ=И К в регистре 8 накапливают

Ц отсчетов информационного аналитического сигнала. После завершения интервала наблюдения Т за время 8t -Т производят перезапись информации из регистра 8 накопления массива исходных данных во входной регистр блоха 4 вычисления из смесителей, фильтров нижних частот, устройств временной дискретизации и анапс го-цифровых преобразователей, причем сигнальные входы смесителей объединены.

Однако зто устройство позволяет измерять частоту лишь одного сигнала с точностью, близкой к потенциальной. !

Лель изобретения - расширение функциональных возможностей измерителя. 10

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемый цифровой измеритель частоты, содержащий квадратурный генератор и задающий генератор сигналов дискретизации, выходы которых подключены

15 к входам блока аналого-цифрового преобразования, блок вычислении преобразования Фурье, выход которого подключен к входу квадратора, блок поиска максимапь2О ного спектрального отсчета, выход которого соединен с первым входом интерпопятора, дополнительно введены цифровой генератор, регистр накопления исходных данных, блок умножения и суммирующий регистр, причем выход блока аналого-цифрового преобразования через регистр накопления исходных данных подключен к выходу цифрового генератора и к входу блока вычисления преобразования Фурье, зо выход квадратора через последовательно соединенные блок умножения и суммирующий регистр соединен с входом блока поиска максимального спектрального отсчета, выход которого соединен с управляющим входом блока умножения, второй выход суммирующего регистра подключен ко второму входу интерпопятора, выход которого соединен со входом цифрового генеpampa, 4О

На чертеже приведена структурная схема цифрового измерителя частоты.

Измеритепь содержит блок аналогоцифрового преобразования 1, к первому и второму управляющим входам которого под45 кпючены выходы квадратурного генератора 2, а к третьему и четвертому управпяюшим входам - соответствующие выходы задающего генератора 3 сигналов дискретизации, а также последовательно соединенные блок 4 вычисления дискретного преобразования Фурье и квадратор 5, последовательно соединенные блок 6 .поиска максимального спектрального отсчета и интерпопятор 7, регистр 8 накопления массива исходных данных и цифровой генератор 9. Выходы регистра 8 и инвертора 9 объединены и цодкпючены к входу блока

4 вычисления дискретного преобразования

06 4

Фурье, а входы соединены соответственно с выходом блока 1 аналого-цифрового преобразования и выходом интерпопятора 7. Устройство содержит также включенные между выходом квадратора 5 и входом блока

6 поиска максимального спектрального отсчета последовательно соединенные блок умножения 10 и суммирующий регистр 11.

Управляющий вход блока умножения 10 соединен с выходом блока 6 поиска максимального спектрального отсчета, а информационный вход интерпопятора 7 подключен к соответствующему выходу суммирующего регистра 11.

Цифровой иэмеритепь частоты работает следующим образом.

Измерительный сигнал, представляющий собой сумму нескольких () гармонических колебаний различных частот 1- из диапазона возможных значений f (-Г,,+F) где 1О - центральная частота попосы возможных значений, = О, 1, 2, (И-1), подают на сигнальны„й вход 12 блока аналого-цифрового преобразования.

В двух смесителях блока аналого-цифрового преобразования измерительный сигнал подвергается квадратурному гетеродинированию колебаниями генератора 2.

С помощью двух фильтров нижних частот (на чертеже не показаны ) блока аналогодискретного преобразования выделяют компоненты низкочастотного информационного аналитического сигнала, сформированного на базе измерительного сигнала: спектр аналитического сигнала сосредоточен в попосе частот Х (0,2F), 687406 дискретного преобразования Фурье. Одновременно производят обнуление суммируюшего регистра 11 и устанавливают в исходное состояние блок умножения 10, После выполнения всех указанных операций начинается повторное заполнение регистра 8.

Блок 4 по N отсчетам информационного аналитического сигнала, дополненным нулевыми отсчетами, формирует >0 на своем выходе 2 И равноотстоящих отсчетов дискретного преобразования Фурье - спектра сигнала в полосе =(М ).

Квадратор 5 путем вычисления квадратов модулей; отсчетов формирует 2 и от- 15 счетов энергетического спектра.

Затем отсчет энергетичес ..ого спектра измерительного сигнала с помощью блока умножения 10 умножают на "1" (исходное состояние блока умножения - 20 умножение на " 1") и суммируют с содержимым 2 К соответствующих ячеек суммирующего регистра 11.

Блок 6 поиска максимального спектрального отсчета путем сравнения величин 2 N отсчетов энергетического спек.тра, хранящихся в суммирующем регистре ll,íàõîäèò максимальный из них и фиксирует на своем выходе номер Рч и величину наибольшего отсчета Р „, Интерполятор 7, используя грубую оценку час-1 тоты 1ц. А, b 1=, В качестве опорного значении, формирует на основе информации, заложенной в амплитуде всех отсчетов спектра, точную оценку частоты

Таким образом, блоки 6 и 7 осуществляют измерение частоты наиболее мошной (на данном этапе измерения) составляющей измерительного сигнала.

Далее в энергетическом спектре измерительного сигнала компенсируют спектр уже измеренной составляющей. Для этого с помощью цифрового генератора 9, связанного с выходом интерполятора 7, фор45 мируют Й комплексных чисел - отсчеS .У» тов сигнала ехр ) 2. 4 К а ), Ка,й-.1 переписывают их во входной регистр блока 4 и дополняют hl нулевыми отсчетами.

Затем с помошью блока 4 и хвадратора

5 вычисляют 2 К отсчетов энергетического спектра аналитического сигнала с частотой измеренной составляющей. Чтобы осуществить компенсацию, сформиро55 ванные отсчеты спектра, поступающие с выхода квадратора 5, умножают в блохе умножения 10 на коэффициент 1 ° и складывают с содержимым 2 Й соответ ствуюших ячеек суммирующего регистра

11. Коэффициент K;+ выбирают из ус»овия точной компенсации максимального

1 отсчета измеренной составляющей и принимают равным K g=-(Ãå;/ е;) где Fg, интенсивность Р j составляющей сформированного компенсируюшего спектра.

Повторение процедуры поиска максимального спектрального отсчета и интерполяции позволяет оценить параметры сле-: дующей, несколько менее мощной по сравнению с предыдущей составляющей измерительного сигнщ а.

Количество составляющих измерительного сигнала„частоты которых могут быть измерены в реальном времени с помощью предлагаемого цифрового измерителя, определяется в основном быстродействием блока 4 вычисления дискретного преобразования Фурье. Для измерения т частот (разнесенных на интервал, в несколько раз превышающий релеевский предел разрешения) необходимо за время, равное интервалу наблюдения, вычислить (tl + 1 ) дискретное преобразование Фурье.

Формула изобретения

Цифровой измеритель частоты, содержащий квадратурный генератор и задавший генератор сигналов дискретизации, выходы которых подключены к входам блока аналого-цифрового преобразования, блок вычисления преобразования Фурье, выход которого подключен к входу квадратора, блок поиска максимального спектрального отсчета, выход которого соединен с первым входом интерполятора, о т л и ч аю ш и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в неРо дополнительно введены цифровой генератор, регистр накопления исходных данных, блок умножения и суммирующий регистр, причем выход блока аналого-цифрового преобразования через регистр накопления исходных данных подключен к выходу цифрового генератора и хо вх ду блоха вычисления преобразования Фурье, выход квадратора через последовательно соединенные блок умножения и суммирующий регистр соединен с входом блока поиска ма симального спехтрального отсчета, выход которого соединен с управляющим входом блоха умножения, второй выход суммирующего регистра подключен ко второ-.

7 ": 687406. 8 му входу интерполятора, выход которого 1.Ра8те L.Ñ."Course Ргес uensy Est rnq. соединен со входом цифрового генератора t on iJsir g the 2iscre+e Рои е Tranakovrrr, ВЕЕЕТгащас6оп on jrrformatvon Т еогу,v,,? -20, 1974, рр. 104-109.

Источники информапии, принятые во 2. Авторское свидетельство СССР внимание при экспертизе N 569361, МКИ2 G 01 g 23/00, 1976.

Составитель А. Плетнева

Редактор Т. Иванова Техред М. Келемеш Корректор И ; Шарощи

Заказ 5571/42 Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ?K 5, Раушская наб., д. 4/5

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