Устройство для измерения частоты

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«н700842 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 270328 (21) 2594953/18-21 с присоединением ааявки Йо (23) Приоритет

G01 Я 2 3/00

Государственный комитет

СССР но делаМ изобретений и открытий (53) УДК 621.317, 761 (088 8) Опубликовано3011,79., Бюллетень N9 44

Дата опубликования описания 3011,79

Харьковский авиационный институт (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к радиоиэ мерительной технике и может быть использовано при анализе радиолокаци-1. онной информации.

Известно устройство для измерения частоты на основе анализа нуль-пересечений, содержащее последовательно соединенные блой формирования ив пульсов нулей и счетчик импульсов (11

Недостатком устройства является низкая точность измерения частоты.

Известно также устройство для из. мерения частоты по переходам напря- жения через нулевой уровень, содержащее последовательно соединенные счетчик чисел, соответствующих моментам нуль-пересечений, умножитель и сумматор, счетчик числа нуль-нересечений, выход которого подключен к второму входу умножителя, а вход соединен с первым входом счетчика чисел, соответствующих моментам нуль-пересечений, а также генератор эталонных меток времени, соединенный выходом с вторым входом счетчика чисел, соответствующих моментам нуль-пересечений (2, Недостатком устройства является его чувствительность к неизвестной случайной начальной фазе сигнала,что приводит к значительным .систематическим погрешностям в случае неравенства начальной фазы нулю.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем,: что в устройство для измерения частоты, содержащее последовательно соециненные первый счетчик, умножитель и сумматор, второй счетчик, вход которого соединен. с первым входом первого счетчика, и эталонный генератор, выход которого соединен с вторым входом первого счетчика, введены блок вычитания, блок памяти и делитель, первый вход которого соединен с выходом суьжатора, а второйс первым выходом блока памяти, второй выход которого, а также выход второго счетчика соединены с входами блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом умножителя.

На чертеже показана структурная

25 схема устройства для измерения частоустройство содержит эталонный генератор 1, первый счетчик 2, умножитель 3, сумматор 4, второй счетчик

5, блок вычитания 6, блок памяти 7 и делитель 8. (72) Авторы

ИЗО@ ЕтЕИИя И.Г. Ноздрин, Л.А, Краснов, В. И. Шульгин и B,В. Печении. 700842 ний, и счетчика 5 числа нуль-пересечений. На выходе счетчика 5 формируется число и, равное количеству пе:реходов исследуемого сигнала через нулевой уровень н течение интервала

5 наблюдения. Одновременно в счетчике

2 Формируются числа 1, которые соответствуют интервалу времени от начала интервала наблюдения до n --ro пересечения сигналом нулевого уровня.

Эти числа соответствуют количеству счетных импульсов эталонного генератора допустивших на вход счетчика за указанные интервалы времени.

Поскольку устранение влияния случайной начальной фазы обеспечивается переносом оценки частоты тО к сере% дине интервала наблюдения, н. блок памяти 7 введено число М, равное половине количества нуль-пересечений, которые должны быть проанализированы, т.е. задается Фиксированная длина выборки по количестну нулей. Число М иэ блока памяти 7 и числа и счетчика 5 поступают на входы блока вычитания б, на ныходе которого Фор25,руется разность чисел n=n-М. Указанная разность чисел 8 с ныхода блока вычитания б и числа 1д с выхода счетчика 2 поступают на вход умножителя 3, который реализует one". рацию вычисления пЪ(, Полученное произведение подается на вход сумматора 4, на выходе которого формируется число, равное Й 6% и поступает на вход делйтеля 8, Кроме этого,„a ячейку памяти 7 введено число 2, . Эта константа используется в Качестве делимого в блоке делителя 8 на выходе которого получаt

Ф ют искомую оценку частоты т, При этом

% О= и л м ((.л . (4)

N z ntü-INK Ьд.

И»О " ((=ОН-О " 35

Недостаток алгоритма (4) состоит в необходимости Формирования двух м и л статистик, и+„и „-( м Н,ООп, (Выражение (4) может быть значи- 40 тельно упрощено без ухудшения ка-. чественных показателей алгоритма, если отнести оценку . к середине о интервала наблюдения, т.е. суммирование н выражении (4) производить в 45 симметричных пределах —, при этом алгоритм оценки частоты примет вид

N-4

2Z, (.» ((-(/ л

nt„

-мч1

50 (5) Из.,сравнения выражений (4) и (5) вщцно, что последнее требует выпол.нения меньшего объема вычислений, чтс обеспечивает более простую техническую реализацию устройстна, Предлагаемое устройство для,измерения частоты обеспечивает реализа- 60 цию операций, определяемых выражени ем (5). Поток нуль-пересечений исследуемого сигнала поступает на объединенные входы счетчика 2 чисел, соответствующих моментам нуль-пересече- 65

Устройство работает следующим образом.

Пусть исследуемый сигнал имеет вид

u(t l. Ra ((»1»хр1 ти Н(»»Щ (1) I где S(t) — комплексная огибающая сйгнала;, f — частота сигнала; n(t) - шумовая составляющая.

При,достаточно большом отношении сигнал/шум.по мощно(- (ти моменты нуль пересечений сигнала могут быть представлены н виде „= + Т - „n=o,,а,".н, . (2) где T - период сигнала;

n - номер нуль-пересечения; случайная флуктуация )(-ro нуль-пересечения,обусловленная шумовой составляющей сигнала.

Применяя метод наименьших квадратов, оценку частоты сигнала т"можно найти иэ условия

N л 2

N(H Z(to+o) = + t„-t -пт ., (3) Формула из обретения

Устройство для измерения частоты, содержащее последовательно соединенные первый счетчик, умножитель .и сумматор, второй счетчик, вход которого соединен с первым входом первого счетчика и входной шиной и эталонный генератор, выход которого соединен. с нторым входом первого счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в негО внедены блок. вычитания, блок памяти и делитель, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а второй — с пер вым выходом блока памяти, второй выход которого, а также выход второго счетчика соединены с входами блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом умножителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Колчинский B.Е. Мандуровский И.Л, Константиновский М. И. Автономные допплеровские устройства и системы навигации летательных аппаратов. М., Сов,радио, 1975, с. 233.

700842 .2. Андроной И.С, Снитко Б,Н. Об измерении частоты по переходам напряжения через нулевой уровень.. Ради6текника, т. 29, Р 6, 1974.

Составитель В, Потапов ре анто Е, Ка а лова Тех H.H ÓÐê Ко екто М . Виг ла

Заказ 7388/36. Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра кая,наб ° д. 4 5

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