RU1795378C - Устройство дл измерени центральной частоты спектра узкополосного сигнала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  измерени  частоты электрических сигналов. Цель изобретени  - повышение точности измерений центральной частоты спектра узкополосного случайного сигнала. Устройство содержит смесители 1, 2. квадратурный генератор 3, фильтры 5 и 4 нижних частот, дискретизаторы 6 и 7. задающий генератор 8 сигналов дискретизации, аналого-цифро- вые преобразователи 9 и 10, блок 11 вычислений дискретного преобразовани  Фурье, квадратор 12, генератор 13 квадратурных гармонических функций, вычислитель 14 взаимно коррел ционных функций, арктзн- генсный вычислитель 15, блок 16 грубой оценки частоты и интерпол тор 17. Введение блоков 13, 14 и 15 снижает общую погрешность измерени , 2 ил.

Description

фие.1

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  измерени  частоты электрических сигналов на фоне шумов в составе доплеровских измерителей скорости (ДИС). ;

Цель изобретени  - повышение точности измерений центральной частоты спектра узкополосного случайного сигнала путем исключени  составл ющей погрешности измерени , обусловленной линейной нерав- номерностью шума. ; ;. .

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - график, по сн ющий алгоритм определени  центральной частоты спектра.

Устройство содержит смесители 1 и 2, квадратурный генератор 3, фильтры 4 и 5 нижних частот, дискретизаторы 6 и 7, задающий генератор 8 сигналов дискретизации , аналого-цифровые преобразователи 9 и 10, блок 11 вычислений дискретного преобразовани  Фурье, квадратор 12, генератор 13 квадратурных гармонических

функций, вычислитель 14 взаимно коррел )- ционных функций, арктангенсный вычис- литель 15, блок 16 грубой оценки частоты, интерпол тор 17.

Устройство работает следующим образом .

На первые входы смесителей 1 и 2 пода- етс  смесь входного узкополосного случайного сигнала, частота которого может измен тьс  в пределах ширины его спектра, и шума, на вторые входы смесителей поступают колебани  квадратурного генератора 3. частота которого выбрана наименьшей из диапазона веро тных значений частоты сигнала . Фильтры 4 и 5 обеспечивают выделение низкочастотных составл ющих спектра колебаний на выходах смесителей. Дискре- тизаторы 6 и 7 при помощи генератора 8 дискретизируют по времени компоненты низкочастотного сигнала. Аналого-цйфро вые преобразователи 9 и 10 преобразуют дискретные значени  компонент сигнала в цифровую форму. Блок 11 вычислени  дискретного преобразовани  Фурье поотсчетам сигнала формирует отсчеты его Фурье-спектра .

Квадратор 12 формирует отсчеты энер- гетического спектра аддитивной смеси входного сигнала и шума, которые поступают на блок 16 грубой оценки частоты и вычислитель 14 отсчетов взаимно1, коррел ционных функций . Блок 16 грубой оценки частоты путем перебора отсчетов энергетического спектра

находит максимум из них и, таким образом, формирует оценку частоты.

Вычислитель 4 взаимно-коррел ционных функций определ ет две взаимно-коррел ционные функции смеси входного сигнала и шума с квадратурными гармоническими функци ми.

Дл  определени  центральной частоты спектра сигнал с выхода вычислител  14 взаимно коррел ционных функций через арктангенсный вычислитель 15 поступает на второй вход интерпол тора 17. При различных растройствах частоты входного сигнала от частоты квадратурного генератора 3 будут получатьс  п точек взаимно коррел ционных функций, совокупность которых соответствует вполне определенным участкам кардиодоподобной фигуры. Если через соседние точки провести хорды (фиг. 2) и определить с помощью арктангенсного вычислител  15 углы р(п) наклона хорд и примой уз, перпендикул рной оси ус, то можно увидеть, что угол мен етс  по закону, приближающемус  к линейному. Таким образом , данную зависимость можно аппроксимировать пр мой линией р - Ах + в, а точка, соответствующа  пересечению этой пр мой оси СХ,  вл етс  координатой максимума энергетического спектра. Аппроксимиру  данную зависимость пр мой линией по методу наименьших квадратов получим следующую формулу дл  точного определв- ни  максимума энергетического спектра, по которой работает интерпол тор 17:

m

Ј.() 2,к(п)р(п)

где п - количество углов наклона хорд, завис щее от числа точек взаимно.коррел ционр- ных функций,

К(п) - весовой коэффициент, соответствующий определенному углу р (п).

Таким образом, на выходе интерпол тора 17 по вл етс  код, соответствующий ной координате максимума энергетического спектра полезного сигнала на фоне неравномерного шума.

Дл  данного устройства составл юща  погрешности измерени  центральной частоты полезного сигнала, обусловленна  линейной неравномерностью шума, практически отсутствует, что на несколько пор дков снижает общую погрешность измерени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  центральной частоты спектра узкополосного сигнала, содержащее два смесител , первые входы которых объединены и соединены с входом устройства, их вторые входы подключены к выходам квадратурного генератора, а выход каждого смесител  через последовательно соединенные фильтр нижних частот, дискре- тизатор и аналого-цифровой преобразователь соединен с соответствующим входом блока вычислений дискретного преобразовани  Фурье, выход которого подключен через последовательно соединенные

   квадратор и блок грубой оценки частоты к первому входу интерпол тора, причем вторые входы соединены с выходами задающего генератора сигналов дискретизации, отличающеес  тем, что. с целью повышени  точности измерений, в него введены генератор квадратурных функций и последовательно соединенные вычислитель взаимно коррел ционных функций и арктангенсный вычислитель, которые включены между выходом квадратора и вторым входом интерпол тора , при этом два выхода генератора квадратурных функций подключены к соответствующим входам вычислител  взаимно коррел ционных функций.