Устройство для измерения частоты электрических сигналов
ОПИСАНИЕ
Союз Советских
Социалистических
Республик (ti) 746335
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 l ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 16. 11.77. (2! ) 2542721/18-21 (5! )М. Кл.
В О1К 2a/00 с присоединением заявки ¹Гасударственный каиитет (23) Приорнтет—
Опубликовано 07 07.80. Бюллетень №25
Дата опубликования описания 08.07.80 по делам изобретений и открытий (53) УДК 62-1. . .3 17.76. (688. 8) Е. И. Петрова, И. И, Ягудин и А. М. Пожаров (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
2 настройки фильтров основной селекпии в раздельньк трактах анализа сигналов и формирования частотных меток, различием временйьтх характеристик этих фильтров в связи с практически неизбежной неи« дентичностью их по полосе пропускания и нелинейностыо закона перестройки перестраиваемого генератора анализатора.
Кроме того, не обеспечивается выдача результатов измерений в виде кодов, т.е. отсутствует прямая возможность исполь зования их для автоматической регистрации.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению . является устройство, содержащее последовательно соединенные генератор опорных частот, смеситель и узкополосный фильтр с детектором, а также счетчик импульсов с пенями сброса, Устройство снабжено блоком сравнения мгновенного значения частоты с эталоном и управляемым ключом, вклк . ченным между узкополосным фильтром с детектором и входом счетчика импульсов, Изобретение относится к радиотехнике и может быть использоввно в анализаторах спектра последовательного и дискретно-последовательного типа.
Известно устройство для формирова5 ния частотных меток, используемых для отсчета частоты в панорамном анализаторе спектра, содержащее генератор опорной частоты и смеситель, второй вход которого подключен к выходу генератора качающейся частоты анализатора, а выход смесителя через узкополосный низкочастотный фильтр, детектор и видеоусилитель подключен к модулирующему входу индик,атора (1)
При использовании f åíåpàòîðà гармоник опорной частоты определение частоты сигнала производится по индикатору на электронно-лучевой трубке, где индидируются анализируемые сигналы и яркостные частотные метки. В этом устройстве точность измерения частоты недостаточна вследствие ошибок, обусловленных возможной неидентичностью (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
3 7463 йричем один управляющий вход управляемого ключа соединен с выходом блока сравнения, другой — с выходом радиоприемнйка, а вход блока сравнения — с выходом перестраиваемого генератора качаю5 щейся частоты радиоприемника и вторым входом смесителя (2) ..
При появлении импульса сигнала с выхода радиоприемного устройства счетчик фиксирует код числа импульсов частот- 10 ных меток, накопленных счетчиком aà время перестройки гетеродина приемника от определенной частоты (эталона) до частоты, соответствующей моменту попадания сигнала в тракт промежуточной час- 15
1 тоты. Это позволяет, зная шаг сетки генератора калибрационной частоты, вид преобразования и номинал промежуточной частоты, определить значение частоты применяемого сигнала.
Недостатком этого устройства является невысокая точность измерений вследствие отклонения от номиналов частотной настройки фильтров. основной селекции в тракте радиоприемного устройства 25 и в тракте формирования частотных меток, временной неидентичности вспомогательного тракта выделения частотных меток и тракта основной селекции радиоприемного устройства. Кроме того, ус - 30 ройство не позволяет произвести измерение частоты нескольких сигналов при/ сутствующих в полосе обзора радиоприемного устройства на одном рабочем -ходу.
Целью изобретения является повыше- 35 ние точности и расширение функциональ- . ных возможностей устройства, которое выражается в автоматизации измерения частоты всего множества сигналов, присутствующих в полосе анализа, на одном 40 рабочем ходу, Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные генератор фиксиро45 ванной частоты и смеситель, один из входов которого соединен с входной шиной устройства, блок сравнения и управляемый ключ, введены коммутатор, частотомер, три ключа, измеритель времени, 50 блок управления, управляющий триггер, элемент ИЛИ и решающий блок, причем выход смесителя и входная шина устройства подключены соответственно K первому и второму входам коммутатора, вы55 ход которого соединен с сигнальным входом частотомера, к другому входу которого подключен выход элемента ИЛИ, выход частотомера соединен с информаци-
15 4 онным входом первого иключа и сигнальным входом управляемого ключа, выход которого подключен к первому входу решающего блока, выход первогоключа через блок сравнения соединен с первыми входами управляющего триггера и измерителя времени, со вторым входом последнего соединена управляющая шина устройства и информационный вход второго ключа, управляющий вход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа и первым выходом управляющего триггера, второй выход которого подключен к управляющим входам первого и третьего ключей, третий вход ком- мутатора соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен непосредственно со вторым входом управляющего триггера и через, третий ключ с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выхс дом второго ключа, выход измерителя времени подключен ко второму входу решающего блока.
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для измерения частоты, на фиг.2диаграмма, поясняющая принцип работы устр ойства.
Устройство содержит смеситель 1, один вхбд которого соединен с входной шиной устройства, на которую может подаваться сигнал внешнего перестраивае- . мого генератора, а другой вход — с выходом генератора 2 фиксированной частоты, коммутатор 3, первый вход.которого соединен с выходом смесителя 1, а второй — с входной шиной устройства, частотомер 4, сигнальный вход которого подключен к выходу коммутатора 3, а выход — к сигнальному входу управляемого ключа 5, выход которого подключен к одному из входов решающего блока
6. Другой вход решающего блока 6 соединен с выходом измерителя 7 времени, один вход которого подключен к выходу блока 8 сравнения частоты входного сигнала с эталоном,:, а .другой — к управляющей шине устройства, момент появления сигналов на которой определяется входным сигналом внешнего генератора. К коммутатору 3 подключен выход блока
9 управления, второй выход которого соединен с одним из входов управляющего триггера 10, другой вход последнего соединен с выходом блока 8 сравнения входной частоты с эталоном. Первый выход триггера 10 соединен с управляющим
5 746315 6 входом управляемого ключа 5. Второй настройки тракта промежуточной частоты выход триггера 10 соединен с управ-, и отсутствия временной задержки. ляющими входами первого ключа 11 и На смеситель 1 подается сигнал, частретьего ключа 12. Информационный вход тота которого последовательно через пеключа 11 соединен с выходом частото- 5 риод изменяется по симметричному закону мера 4, а выход этого ключа соединен то в направлении возрастания, то в нас входом блока 8 сравнения. Первый вы- правлении убывания частоты под влиянием ход триггера 10 соединен также с уп- управляющего напряжения треугольной равляющим входом второго ключа 13, ин- формы, поступающего с блока 9 управлеформационный вход которого соединен с 1О ния,который вырабатывает также импульуправляющей шиной устройства, на кото- сы синхронизации в моменты перегиба упрую подается сигнал от внешнего форми- равляющего напряжения, используемые для рователя откликов сигналов. Выход ключа управления триггером 10 и коммутато12 соединен с первым входом элемента ром 3. В начале участка возрастания ту ру
4ЛИ 14, BbIxoII ключа 13 соединен со 5 частоты импульсом.синхронизации тригвторым входом элемента ИЛИ 14, выход гер 10 устанавливается в состояние, при которого соединен с управляющим входом котором первый 11 и третий 12 ключи частотомера 4. На фиг, 2 приведена открыты, управляющий ключ 5 и второй диаграмма, на которой обозначено следую- ключ 13 закрыты. Сигнал входной частощее: ты непосредственно через коммутатор 3 — искомое значение частоты поступает на частотомер 4, Под влиянием сигнала; синхроимпульса, прошедшего с блока упЕ „, „,Д„„„- пределы изменения частоты равления через открытый ключ 12 и сигнала ; элемент ИЛИ 14, частотомер 4 измеряет у„„- ромежуточная частота, 25 входную частоту до х пор,пока наблоке8 г — частота настройки внешнего сравнения входной частоты с эталоном не фильтра основной селекции будет зафиксирована идентичность кодов
,, fr2 — значения входных частот, измеряемого значения частоты и задансоответствуюшие попаданию сигнала в ного значения частоты эталона t . B
1Ю тракт промежуточной частоты при точной Зо момент однозначности сравниваемых конастройке внешнего генератора дов импульсом с выхода блока 8 срав— измеряемые заданные зна- пения приводится в исходное состояние иэР10 1" 20 ченйя частоты, соответствующие началу меритель 7 времени и опрокидывается кадого рабочего хода перестройки „од e veP 10. С лом с выхода РиггеРа ной частоты З5 закрываются ключ 12, запрещающий проТ вЂ” время перестройки частоты хождение синхроимйульсов с блока 9 упвходной в пределах от f„HO f„„„„a так- РавлениЯ на элемепт ИЛИ 14 и пеРвый ключ 11, исключающий захват частоты, Г2О Г211ИН 1 — измеряемые текущие значе- эталона fr2O в конце участка воэра г rz 40 ния ча тотnI B момент разрешения OHI He а входной частоты. Управляемый к ч ла;
5 и ключ 13 по связям с триггером 10
Е t — измеряемые интервалы вре - открываютс"
rs r2 меня, соответствующие времени IIepecw Второй ключ 13 исключает сбои в раройки входной частоты устройства внеш-. боте схемы за счет откликов сигнала до
45 него генератора от значения 1,, до,.„выхода на рабочий участок внешнего генеР2О Р ратора. При отсутствии откликов сигналов дЪ, — ошибка частотной настройки измерение частоты внешнего перестраивнешнего фильтра основной селекции; ваемого генератора не производится. Поясй„- ошибка временного положения „ывшийся отклик сигнала проходит через отклика сигнала, связанная с наличием открытый ключ 13, элемент ИЛИ 14 и
П1 1 запускает частотомер 4, одновременно сЖ вЂ” время задержки сигнала на уп- фиксируется результат измерения 1 - в равляющей шине устройства, определяемое измерителе 7 времени и заносится код групповым временем задержки и динами- времени в рещающий бпок 6,Код иэмекой процесса перестройки входной час- ренной частоты при этом через открытый тоты, ключ 5 заносится в соответствующую ячей1,, t> — истинное временное положение ку решающего блока 6 в паре со эначесигйальных. откликов в случае точной кием 1,„ . Временному, положению эаре1
7 7463 гистрированного сигнала -Е соответствует измеренное значение частоты внешнего генератора,„, которое в общем случае отличается от действительного номинала на суммарну1о величину cocTBBляющих ошибок из-за неточной настройки внешнего фильтра основной селекции — Л„,„и временного запаздывания М (см. фиг. 2), т.е.
Таким образом производится измерение входных частот и времени появления откликов для всех сигналов диапазона изменения входных частот и перенос измеренньгх значений f и 4 в решающий блок.
З м омент перегиба управляющего напряжения блок 9 управления вырабатывает импульсы синхронизации. Начинается участок убывания входной частоты. Триггер
10 приходит в исходное состояние, в ре- зультате чего управляемый 5 и второй
13 ключи закрываются, первый 11 и третий 12 ключи открываются. Через коммутатор 3 подается напряжение вход25 ной частоты со смесителя 1. В смесителе с помощью генератора фиксированной частоты с номиналом 3 =2Р„ц. обеспе-. чивается преобразование вида f, =Г 1-2Г 30
Коды измеряемой преобразованной частоты с частотомера 4 через открЫтый первый ключ 11 поступают на блок 8 сравнения.
При достижении заданного значения т, 1 ело импульсом с выхода блока 8 сравнения опрокидывается триггер 10, закрывая первый ll и третий 12 ключи, открывая управляемый 5 и второй 13 ключи.
Измеритель 7 времени приводится в исходное состояние.
При появлении отклика сигнала произ40
1 водится измерение входной частоты f !
H BpeM8HH 1,, H перенос Нх значений B решающий блок 6. Как видно на фиг. 2, г
Г г< nv 3> г2 г2. nr
Используя преобразования вида 7 =1„,+1щ, на участке возрастания входной частоты
& =1г2 Уп„на Участке УбываниЯ частоT>t ttpH gctt>BHH Ргp z - 1,.ц.. Искомое значение частоты сигнала находят по форьюуле
Указанное вычисление осуществляет- ся в решающем блоке 6. При наличии нескольких сигналов в полосе перестройки внешнего генератора необходима иден1 тификация частотных .отсчетов f и У,.="
1Ч г2 с целью определения их принадлежности к одним и тем же сигналам.
15 8
Такая идентификация для постоянно присутствующего множества сигналов может осуществляться на том основании, что временная последовательность измерений по мере поступления откликов сигнала от начала рабочего участка возрастания входной частоты зеркальна по отношению к временной последовательности измерений по мере поступления откликов тех же сигналов от начала рабочего участ ка убывания входной частоты.
Изобретение позволяет повысить точность измерений за счет компенсации ошибок, вызванных неточностью настройки и временной неидентичностью трактов анализа сигналов и формирования меток путем формирования и использования специального закона изменения частоты высшего перестраиваемого генератора. Высокая точность измерения частоты обеспечивается в автоматическом режиме для всего множества сигналов, присутствующих в полосе перестройки внешнего генератОра, на одном рабочем ходу с выда- чей информации в виде кодов.
Ф ормула изобрете ния
Устройство для измерения частоты электрических сигналов, содержащее последовательно соединенные генератор фиксированной частоты и смеситель, один из входов которого соединен с входной шиной устройства, блок сравнения и управляемый ключ, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных воэможностей устройства, в него введены коммутатор, частотомер, три ключа, измеритель времени, блок управления, управляющий триггер, элемент ИЛИ и решающий блок, причем выход смесителя и входная шина устройства подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора, выход которого соединен с сигнальным входом частотомера, к другому входу которого подключен выход элемента HllH, выход частотомера соединен с информационным входом первого ключа и сигнальным входом управ.ляемого ключа, выход которого подключен к первому входу решающего блока, выход первого ключа через блок сравнения соединен с первыми входами управляющего триггера и измерителя време11и, со вторым входом последнего соединена управляющая шина устройства и инфор9 7463 мапионный вход второго ключа, управляющий вход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа и первым выходом управляющего триггера, второй выход которого подключен к управляющим входам первого и третьего ключей, третий вход коммутатора соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен непосредственно со вторым входом управляющего триг- lo гера и через третий ключ с первым вхо15 10 дом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, выход измерителя времени подключен ко второму входу решающего блока.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 460508, кл. Q 01 Я 23/00, 1969.
2. Авторское свидетельство СССР
¹ 471550, кл. G 01 R 23/00, 1971., ул. Проектная,
