Измеритель частоты

 

О П И С А Н И Е () 980010

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61 ) До пол н н тел ь мое к а вт. с вид- ву (22)Заявлено11.06.81 (21) 3303413/18-21 (5))Я Кл

3 с присоединением заявки М

G 01 R 23/00

3Ьоударстаеняый кокнтет

СССР ао делам яэобретеннй н открытнй (23) Приоритет (53) УДК621 ° 317 °. 7 (088. 8) Опубликовано 07.12.82. Бюллетень №45

Дата опубликования описания 07 . 12 .82

В. В. 11еченин, В. Н. Красников, Л. А. Краснов, В. И. Пономарев и А, А. Чумаченко (72) Авторы изобретения

Харьковский ордена Ленина ациационный институт

t им. Н. Е. Жуковского

- 4 (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при анализе радиолокационной информации, в системах траекторных измерений и т.п.

Известен цифровой панорамный измеритель, содержащий последовательно соединенные канал преобразования сигнала в цифровую форму, процессор, квадратор и блок поиска максимального спектрального отсчета (1 ).

Недостаток известного устройства - низкая точность измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является уст-,. ройство для измерения частоты, содержащее ограничитель, формирователь, генератор прямоугольных импульсов, блок сравнения, интегратор, выход которого подключен к управляющему вхо-ро ду генератора прямоугольных импульсов, выход ограничителя соединен со вторым входом блока сравнения а такт же вентиль, счетный блок и пересчетную схему> причем ко второму входу ,вентиля подключен выход генератора счетных импульсов (21.

Недостаток известного устройства— низкая точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что в измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные ограничитель, формирователь импульсов, генератор прямоугольных импульсов, блок .сравнения и интегратор, выход которого подключен к второму входу генератора прямоугольных импульсов, а также последовательно соединенные генератор счетных импульсов, основной вентиль, счетный блок и блок пересчета, введены последовательно соединенные дополнительный вентиль, опорный генератор, импульсов, элемент

ИЛИ и триггер, второй вход которого подключен к первому выходу генератора прямоугольных импульсов, второй (- i > = min о

3 980010 выход которого соединен с первым входом дополнительного вентиля и с вторым входом элемента ИЛИ, при этом второй вход дополнительного вентиля подключен к выходу формирователя им5 пульсов, выход опорного генератора импульсов соединен с вторым входом блока сравнения, а выход триггера подключен к второму входу основного вентиля. 1О

На чертеже представлена блок-схема устройства, Устройство для измерения частоты содержит ограничитель 1, формирова,тель 2, генератор 3 прямоугольных импульсов, блок 4 сравнения, интеграI тор 5, вентиль 6, элемент 7 ИЛИ,триггер 8, опорный генератор 9 импульсов, вентиль 10, счетный блок 11 и пересчетный блок 1 2, причем пер вый вход вентиля 10 подключен к выходу "1" триггера 8, а второй вход соединен с выходом генератора 13 счетных импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал, представляющий собой смесь гармонического сигнала и шума, поступает на вход ограни.чителя 1. Формирователь 2 преобразует отрицательные или положительные перепады на выходе ограничителя 1 в короткие импульсы, временное положение которых соответствует, например переходу входной аналоговой смеси через нулевой уровень с положительной производной. Эти импульсы запускают генератор 3> формирующий на своем выходе импульс То положительной полярности. Генератор 9 выл рабатывает импульсы стандартной длител ь ности Гр, начало которых соот ветствует запуску генератора 3 прямоугольных импуль.сов. Причем с, -" < o ) (знак < обозначает среднее значение флуктуаций измеряемого периода).

В блоке 4 сравнения производится сопоставление длительностей опорных импульсов и импульсов 7., Из схеО 1 мы видно, что формирование импульса определяется началом запуска гене-5р ратора 3, т.е. прохождением очередного импульса запуска через вентиль

6. Поэтому необходимо обеспечить сравнение временных положений и мпул ьсов о и 1„, что легко достигнуть применением в качестве блока сравнения операционного усилителя. При несовпадении длительностей Тр и с; на вы4 ходе блока 4 сравнения образуется флуктуирующая по длительности и полярности последовательность импульсов. Эти флуктуации осредняются интеrpaтором 5 и выходное медленно ме— няющееся напряжение интегратора управляет генератором 3 так, чтобы обеспечить минимум величины

В установившемся режиме измеряе мый период равен То + "o — Ти3м

Следовательно, триггер 8 должен формировать интервал То+ .„, открывающий вентйль 10 (очевидно1 что они разделены интервалом t,„). Это достигается в схеме тем, что перепадом ,напряжения из "0" в "1", поступающим с выхода генератора 3 и соответствующим моменту запуска импульса формирователя 2, каждый раз открывается вентиль 10 по потенци ал ьному входу .

Инвертированный же импульс, открывающий вентиль 6. по аналогичному входу, опрокидывает триггер (это осуществляется перепадом из 0 в

"1" импульса Т; ). В промежутке Г. вентиль 10 закрыт и на счетный блок импульсы от генератора 13 не поступают, Окончание Y.. соответствует новому открыванию вентиля 10, но далее триггер опрокидывается задним фронтом импульса Тр. Пересчетный блок 12 обеспечивает представление замеренного периода в виде частот@ . Таким образом, сравнительно небольшое количество дополнительно введенных элементов позволило, прежде всего, нормализовать выборку, т.е. исключить аномальные нули, так как генератор прямоугольных импульсов Тр и генератор опорных импульсов р на них не реагируют. При наличии нескольких, например, двух нулей,в интервале 7; засчитывается только один из них и, таким образом, разность ь;- р не может быть больше lipl. Практически все узлы могут быть выполнены на основе интегральной элементной базы.

Выбор величины То в первом приближении определяется априорными сведениями о грубом значении измеряемой частоты (значением полосы дf и отношения сигнал/шум). При этом ориен5 9800 тировочное значение определяется из соотношения (при То М Ъ ) с q = — +36Т

1 . 1 о О о 1Е о

При малых значениях g можно полагать 2.=D6, где 6z,— среднеквадратическое значение флуктуаций измеряемого периода 1/f, обусловленное наличием ума 2 2

10 б = 1+ Д(т„Д=

То (4r Д }2 2 2у2f здесь R(To) - коэффициент корреляции 15 между парой соседних "нулей" исходной смеси сигнала и шума.

Статистический анализ схемы устройства показал, что порог его работо способности снижен (no сравнению с 20 известным) на 2-3 дБ. Это значит, что предлагаемый измеритель частоты работоспособен в диапазоне мощностных отношений сигнала и узкополосной помехи g,3.

Высокая помехоустойчивость предла т гаемого измерителя позволяет в ряде случаев заменить им другие, гораздо более аппаратуроемкие помехоустойчивые измерители. 30

Формула изобретения

Измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные ограни10 6 читель, формировател ь импульсов, генератоР прямоугольных импульсов, блок сравнения и интегратор, выход которого подключен к второму входу генератора прямоугольных импульсов, а также последовательно соединенные генератор счетных импульсов, основной вентиль, счетный блок и блок пересчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные дополнительный вентиль, опорный генератор импульсов, элемент ИЛИ и триггер, второй вход которого подключен к первому выходу генератора прямоугольйых импульсов, второй выход которого соединен с первым входом дополнительного вентиля и с вторым входом элемента ИЛИ, при этом второй вход дополнительного вентиля подключен к выходу формирователя импульсов, выход эпорного генератора импульсов соединен с вторым входом блока сравнения, а выход триггера подключен к второму входу основного вентиля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Palmer L.С., Coarse ге<,от ву звЬп оМоп using lee discrete

Гоигсег. Trans |îãm, ?EEE TransrIc,—

Îî оп nform. ТЪеогу. VI,I-20, М 4, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

I" 731390, кл. G 01 R 23/00, 1978.

980010

Составитель Л. Воронина

Техред С.Мигунова, Корректор М. Демчик

Редактор Н. Пушненкова

Подписное

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

Заказ 9351/34 Тираж 717

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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