Цифровой панорамный измеритель частоты

 

ОП ИС АНИЕ (п)930150

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 03.03.80 (21) 2887140/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5! )М. Кл.

R 23/16

G 01 S 9/44

Веуаарстеаеый квкятет

СССР ао дмам извбретенкй н открытий (И) УДК 621. .31У(088.8) Опубликовано 23.05.82. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 25.05.82 (72) Авторы изобретения

В. В. Пискорж, А.А. Чумаченко, H. В. Долженков и С.Л. Голинец

Харьковский авиационный институт Н.Е. Жуковского (Zl ) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ПАНОРАМНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

ЧИСТОТЫ .

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации, радионавигации и, в частности, в радиотехнических системах траекторных измерений. .Известен цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, стробируемый.дешифратор, блок постоянной памяти, блок сумматоров, квадратор и решающий блок, а также блок формирования импульсов нуль-пересечений (1 .

Недостатком этого устройства является большая аппаратуроемкость и недостаточно высокая точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий последовательно соединен" ные генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, стробируемый дешифратор, блок постоянной памяти, блок формирования знака и преобразования числа, блок сумматоров, квадратор и решающий блок, а также формирователь импульсов нуль-пересечений, выход которого подключен к входу стробируемого дешифратора (2 .

Недостатком известного измерителя является также невысокая точность оценки частоты сигнала.

Цель изобретения - повышение точности оценки частоты-при сохранении аппаратурного объема.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий блок формирова-. ния импульсов нулей, выход которого соединен с управляющим входом буферного регистра, первый блок постоянной памяти, последовательно соединенные блок формирования знака и преобразования числа блок накапливающих сумматоров, квадратор и решающий блок, а также послеппи то«3, 930 но соединенные генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, выход которого соединен.с входом буферного регистра, знаковый выход реверсивного счетчика соединен с управляющим входом блока формирования знака и преобразования числа, введены распределитель,. блок комбинационных сумматоров, последовательно соединенные второй блок постоянной памяти и ключ, а также блок задержки, причем выход буферного регистра подключен к первому входу блока комбинационных сумматоров, второй вход которого соединен с.выходом ключа, а выход через первый блок постоянной памяти - с информационными входами распределителя, выход которого подключен к входу блока формирования знака и преобразования числа, выход блока формирования импульсов нулей подключен непо- средственно к первому управляющему входу распределителя и через блок задержки - к второму управляющему входу распределителя и второму входу ключа.

На чертеже представлена блок-схема цифрового панорамного измерителя частоты.

Цифровой панорамный измеритель частоты содержит последовательно соединенные генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 импульсов, буферный регистр 3, блок 4 комбинационных сумматоров, первый блок 5 постоянной памяти, распределитель 6, блок 7 . формирования знака и преобразования числа, блок 8 накапливающих сумма, торов, квадратор 9 и решающий блок

10, блок ll формирования импульсов нулей, блок 12 задержки, ключ 13 и второй блок 14 постоянной памяти.

Устройство работает следующим образом.

На входе блока 11 формирования им. пульсов нулей в течение времени йб(0, Т) наблюдается измерительный сигнал

U(t) = Ьоз<п(23(с " ) ° (1) где S - амплитуда сигнала;

f c - частота, fc© (fo -F fo + Г), f o и 2F соответственно центральное значение и ширина полосы возможных частот сиг- нала, Ч - случайная фаза, равномерно распределенная на интервале (-л,У).

4$

$0

<ю где 0=1,И; п=g,ô..

Поскольку косинусоида есть сдвинутая на Л/2 синусоида, то числа. по косинусной составляющей можно формировать из чисел по синусной составляющей. Практически.. операция сдвига íà Jl/2 реализуется следующим образом. Импульс, генерируемый блоком

11 формирования импульсов нулей в момент перехода сигнала через нуль и задержанный в блоке 12 задержки, поступает на второй управляющий вход распределителя 6, а также открывает ключ 13, через который. ко вторым входам блока 4 комбинационных сумматоров подключается блок 14.

В блоке 4 комбинационных сумматоров путем сложения содержимого буферного регистра 3 и блока 14 формируются новые адреса считывания ин150 4

Одновременно, работая в течение времени й„б(9, Т/2) в режиме вычитания, а в течение времени и е{T!2,T) в режиме сложения, реверсивный счет$ чик. 2 регистрирует в режиме вычита— ьния число r< = Ы„0, а в режиме сложения число n = О.<Ф импульсов генератора 1, поступающих с тактовой частотой

Т + «« f0 ГФ Ч вЂ” ft 2

При положи тельном переходе и амеряемого сигнала через нулевую ось амплитуд блок 11 формирования им1$ пульсов нулей генерирует кратковременный импульс, поступающий на первый управляющий вход распределителя

6, на блок 12 задержки и на .вход стробимпульса буферного регистра 3, в который осуществляется запись числа, зарегистрированного реверсивным. счетчиком 2 от начала интервала наблюдения до соответствующего момента t К-го положительного перехода к.

2$ измеряемого сигнала через нулевую ось амплитуд.

Первый блок 5 постоянной памяти хранит набор из и "опорных" дискретных сигналов в виде числовой

$0 матрицы, рассчитанной в моменты следования тактовых импульсов генератора

l по и различным частотам, лежащих в полосе 2Г с шагом дискретизации

6Г 1/2Т. Числовая матрица формируется только по синусной составляющей сигнала в виде чисел ,/ =ee«n. a>ifzn <=s< qy g

50 где й

Формула изобретения

Цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий блок формирования импульсов нулей, выход которого соединен с.управляющим входом. буферного регистра, первый блок постоянной памяти, последовательно. соединенные блок формирования знака и преобразования числа, блок накапливающих сумматоров, квадратор и решающий блок, а также последовательно соединенные генератор тактовых. импульсов, реверсивный счетчик, выход которого соединен с входом буферного регистра, знаковый выход реверсивного счетчика соединен с управляющим входом блока формирования знака и преобразователя числа, î t л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены распределитель, блок комбинационных .сумматоров, последовательно соединенные :второй блок постоянной памяти и ключ, а также блок задержки, причем выход буферного реИ

Ъ=с

К-" 4

К =С 1п (В!А и, 5) 5 9301 формации из первого блока 5 постоянной памяти через распределитель 6 в блок 8 накапливающих сумматоров по косинусной составляющей.

Второй блок постоянной памяти хранит М = 2F2T констант Cg(< 1„М), каждая иэ которых численно равна количеству.импульсов генератора,l,. умещающихся на четверти периода каждого из М опорных сигналов ., о т,ю

Сц-- —.1 Е 1 g Ла Ие (3} где Тр " период колебания Р-ого опорного сигнала. 3$

Таким образом, с учетом констант по импульсу нуль-пересечения осуществляется считывание чисел по синусной составляющей, сдвинутых по фазе на . угол У/2 и численно равных значениям 2О опорных сигналов по косинусной составляющей в момент нуль-пересечения

Время задержки импульса нуль-пересечения выбирается иэ условия с (. (4) о+ Р где f о - центральная частота измерительного сигнала.

Видно, что при работе счетчика в режиме сложения знак чисел S

К концу интервала наблюдения в блоке 8 накапливаацих сумматоров накапливается 2М сумм

Ь

- число положительных нульпересечений сигнала (1) на интервале наблюдения; и„ - число тактовых .импульсов, зарегистрированных.реверсивным счетчиком 2 к моменту выпадения К-го нуля., Квадратор 9 формирует. отсчеты Ув

"энергетического". спектра сигнала(1). о, а. ! 3)=-, + „°

Решающий блок 10 определяет коор;. динату максимума этого спектра с использованием интерноляционных формул типа ряда. Котельникова.

Точность измерения частоты монохроматического сигнала с амплитудой

S0, принимаемого на фоне белых шумов со спектральной плотностью Й, определяется дисперсией оценки частоты, равной

1 " о р о (Ю

Таким образом, при одинаковом . объеме первого блока постоянной па- . мяти известного и предлагаемого.устройства, время наблюдения в последнем можно удвоить, а:зто приводит к уменьшению (по сравнению с известным устройством) дисперсии оценки часто" ты в восемь раз.

ВНИИПИ Заказ 3459/57 Тираж 719 Подписное

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

7 9301 гистра подключен к первому входу блока комбинационных сумматоров, второй ч вход которого соединен с выходом ключа, а выход через первый блок постоянной .памяти " с. информационными входами распределителя, выход которого подключен к входу блока формирования знака и преобразования числа, :выход блока формирования импульсов нулей подключен непосредственно к >0

50 8 первому управляющему входу распределителя и через блок задержки - к второму управляющему входу распределителя и второму входу ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 2551687, 31.03.78, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке,h 2561699, 12. 12.78.