RU2019843C1

RU2019843C1 - Frequency-modulated oscillation frequency deviation meter

Info

Publication number: RU2019843C1
Authority: RU
Inventors: П.С. Прокопьев; В.И. Давыдов; В.И. Карпов; М.А. Мохов
Original assignee: Научно-исследовательский электромеханический институт
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: radio engineering; measurement technology. SUBSTANCE: automatic frequency deviation has input unit which has pulse former, zero-transition pulse former, coincidence circuit, forming unit which has three delay lines, the other coincidence circuit, one more pulse former, N-period frequency-modulated oscillations two formers, which has two switches, two triggers, two dividers, two pulse formers, two coincidence circuits, measuring unit, which has commutator, meter, calculator, registrar. EFFECT: improved precision of measurement. 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к автоматическим измерителям девиации частоты. The invention relates to a radio measurement technique, in particular to automatic frequency deviation meters.

Известны устройства измерения девиации частоты. Наиболее распространенными из них являются устройства, основанные на преобразовании переменной частоты частотно-модулированных (ЧМ) колебаний в переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна девиации частоты, с последующим измерением величины этой амплитуды. Однако узкодиапазонность и большая погрешность измерения девиации частоты (>5%) не позволяют использовать это устройство там, где необходимы измерения с большой точностью. Known devices for measuring frequency deviation. The most common of these are devices based on the conversion of a variable frequency of frequency-modulated (FM) oscillations to an alternating voltage, the amplitude of which is proportional to the frequency deviation, with subsequent measurement of this amplitude. However, the narrow range and the large error of measuring the frequency deviation (> 5%) do not allow the use of this device where measurements are required with great accuracy.

Известно устройство измерения девиации частоты, принцип работы которого основан на частотном детектировании ЧМ-сигнала и одновременной калибровке частотного детектора с помощью эталонного генератора. Оно позволяет путем попеременной подачи на вход демодулиpующего устройства исследуемого сигнала и эталонного гармонического сигнала с известной перестраиваемой частотой при помощи электронного коммутатора получать на экране осциллографического индикатора переменное напряжение, пропорциональное девиации частоты, и частотную метку. Перестраивая эталонный генератор, можно передвигать частотную метку и измерять величину девиации частоты. Однако погрешность измерения девиации частоты этим способом также не может быть получена менее 5-10%. A device for measuring frequency deviation is known, the principle of which is based on the frequency detection of the FM signal and the simultaneous calibration of the frequency detector using a reference generator. It allows, by alternately supplying the studied signal and the reference harmonic signal with a known tunable frequency to the input of the demodulating device using an electronic switch, to obtain an alternating voltage proportional to the frequency deviation and a frequency mark on the screen of the oscilloscope. By rebuilding the reference generator, you can move the frequency mark and measure the magnitude of the frequency deviation. However, the error in measuring the frequency deviation by this method also cannot be obtained less than 5-10%.

Известны также устройства измерения девиации частоты с помощью электронносчетного частотомера. Большинство из них основано на методе, использующим гетеродинирование ЧМ-колебаний и измерения электронно-счетным частотомером переменной частоты сигнала на выходе смесителя. Если частота вспомогательного гетеродина точно равна средней частоте ЧМ-сигнала и, следовательно, промежуточная частота равна нулю, то на выходе частотомера U (t) = U_m ^. sin φ (t). Показание частотомера зависит от числа импульсов, формируемых этим напряжением за единицу времени.Also known are devices for measuring frequency deviation using an electron-counting frequency meter. Most of them are based on a method using heterodyning of FM oscillations and measuring the variable frequency of the signal at the output of the mixer by an electronically counting frequency meter. If the frequency of the auxiliary local oscillator is exactly equal to the average frequency of the FM signal and, therefore, the intermediate frequency is zero, then the output of the frequency meter is U (t) = U _m ^. sin φ (t). The frequency meter reading depends on the number of pulses generated by this voltage per unit time.

N = ent

ω(t)dt

, где F_мод - частота модулирующего сигнала.N = ent

ω (t) dt

where F _mod is the frequency of the modulating signal.

К недостаткам этих приборов следует отнести то обстоятельство, что высокая точность измерений обеспечивается только при больших индексах модуляции m > 10...20. При этом время измерения должно быть существенно больше периода минимальной модулирующей частоты. Поскольку время измерения определяется прибором, то накладываются дополнительные ограничения на минимальную частоту модуляции (t _изм max _приб. = 10 с). Кроме того, при низких модулирующих частотах существенно увеличивается время измерения.The disadvantages of these devices include the fact that high measurement accuracy is ensured only at high modulation indices m> 10 ... 20. In this case, the measurement time should be significantly longer than the period of the minimum modulating frequency. Since the measurement time is determined by the device, additional restrictions are imposed on the minimum modulation frequency (t _ISM max _approx. = 10 s). In addition, at low modulating frequencies, the measurement time is significantly increased.

Дополнительные погрешности измерения девиации частоты таким прибором возникают при отклонении формы частотной модуляции от известного закона. Additional errors in measuring the frequency deviation by such a device arise when the form of the frequency modulation deviates from the known law.

За прототип устройства измерения девиации частоты взято устройство, основанное на преобразовании ЧМ-сигнала во временной сдвиг и сравнении результата преобразованного с эталонным сигналом с помощью управляемого электронного коммутатора. Данное устройство предоставляет возможность работы в широком диапазоне модулирующих частот с высокой точностью ( ≈ 1%) при сравнительно простом его техническом решении. The prototype of the device for measuring frequency deviation is taken to be a device based on converting an FM signal into a time shift and comparing the result converted with a reference signal using a controlled electronic switch. This device provides the ability to work in a wide range of modulating frequencies with high accuracy (≈ 1%) with a relatively simple technical solution.

Однако недостатком данного устройства является большая сложность автоматизации процессов измерения, что резко снижает его возможности при использовании в составе систем автоматизированного контроля. However, the disadvantage of this device is the great complexity of automation of measurement processes, which dramatically reduces its capabilities when used as part of automated control systems.

Эти недостатки устранены путем того, что в устройство, содержащее входное устройство с входящими в него формирователем импульсов ЧМ-периодов и формирователем импульсов нуль-переходов модулирующего сигнала, выходы которых подключены соответственно к входам схемы совпадения, эталонный генератор и измеритель, выполненный на базе осциллографического индикатора с электронным коммутатором на его входе, дополнительно введено устройство формирования сигналов начала и конца измерения, содержащее первую, вторую и третью линии задержки, первую схему совпадения, формирователь импульсов начала измерения, вторую схему совпадения, первый и второй формирователи импульсов N-го периода ЧМ-колебаний с входящими в них ключом, триггером, делителем с переменным коэффициентом деления, формирователем импульсов, схемой совпадения, а измерительное устройство на базе осциллографического индикатора и эталонного генератора заменено на измерительное устройство с входящими в него и последовательно соединенными через первые входы коммутатором, измерителем, вычислителем и регистратором, вторые входы которых соединены через регистры, входящие в состав соответственно первого и второго формирователей импульсов N-го периода, с вторым входом делителя с переменным коэффициентом деления, выход которых подключен к входу формирователей импульсов, при этом первый и третий входы коммутатора соединены соответственно с выходами схем совпадения первого и второго формирователей импульсов N-го периода, четвертый вход соединен с третьим входом вычислителя и выходом второй схемы совпадения устройства формирования сигналов начала и конца измерения, первый вход которой подключен к первому выходу формирователя импульсов начала измерения, а второй - к выходу первой линии задержки, и вторым входом схем совпадения соответственно первого и второго устройств формирования импульсов N-го периода, а пятый и шестой входы коммутатора подсоединены соответственно к входу формирователя нуль-переходов и входу формирователя импульсов ЧМ-периодов входного устройства, выход которого подключен через первую, вторую и третью линии задержки устройства формирования импульсов начала и концы измерений соответственно к второму входу второй схемы совпадения, вторым входам ключей соответственно первого и второго формирователей импульсов N-го периода; второму входу первой схемы совпадения, первый вход которой подключен к выходу схемы совпадения, первый вход которой подключен к выходу схемы совпадения входного устройства, а выход - к входу формирователя импульсов начала измерения, второй и третий выходы которого соединены с первым входом триггеров соответственно первого и второго формирователей импульсов N-го периода, и вторые входы которых соединены с выходом формирователя импульсов и первым входом схемы совпадения, а выход - с первым входом ключей, выходы которых подключены к входу делителей с переменным коэффициентом деления. These disadvantages are eliminated by the fact that the device containing the input device with the pulse generator of the FM periods and the pulse generator of zero transitions of the modulating signal, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the coincidence circuit, a reference generator and a meter based on an oscillographic indicator with an electronic switch at its input, an additional device for generating signals of the beginning and end of the measurement, containing the first, second and third delay lines, the first coincidence circuit, pulse generator of the beginning of measurement, the second coincidence circuit, the first and second pulse formers of the Nth period of the FM oscillations with a key, trigger, divider with a variable division factor, pulse generator, coincidence circuit, and the measuring device based on the oscilloscope indicator and the reference generator are replaced by a measuring device with a switch, meter, calculator, and recorder connected to it and connected in series through the first inputs, second the input inputs of which are connected through the registers that are part of the first and second pulse shapers of the Nth period, respectively, with the second input of the divider with a variable division coefficient, the output of which is connected to the input of the pulse shapers, while the first and third inputs of the switch are connected respectively to the outputs of the circuits the coincidence of the first and second pulse shapers of the Nth period, the fourth input is connected to the third input of the calculator and the output of the second matching circuit of the device for generating signals of the beginning and the end measurement, the first input of which is connected to the first output of the pulse shaper to start the measurement, and the second to the output of the first delay line, and the second input of the matching circuits of the first and second pulse shaping devices of the Nth period, respectively, and the fifth and sixth inputs of the switch are connected respectively to the input the shaper of zero-transitions and the input of the pulse shaper of the FM periods of the input device, the output of which is connected through the first, second and third delay lines of the device for generating pulses of the beginning and ends and measurements, respectively, to the second input of the second coincidence circuit, the second inputs of the keys of the first and second pulse shaping N-th period; the second input of the first matching circuit, the first input of which is connected to the output of the matching circuit, the first input of which is connected to the output of the matching circuit of the input device, and the output to the input of the pulse shaper of the start of measurement, the second and third outputs of which are connected to the first input of the triggers of the first and second pulse shapers of the Nth period, and the second inputs of which are connected to the output of the pulse shaper and the first input of the coincidence circuit, and the output to the first input of the keys, the outputs of which are connected to the input divisors with a variable dividing ratio.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства. In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device; figure 2 - plot voltage, explaining the operation of the device.

Устройство измерения девиаций частоты содержит входное устройство 1, включающее в свой состав формирователь 2 импульсов ЧМ-периодов 2 и формирователь 3 импульсов нуль-переходов модулирующего сигнала, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам схемы 4 совпадения; устройство 5 формирования сигналов начала и конца измерения 5, включающее первую 6, вторую 7 и третью 8 линии задержки, первую схему 9 совпадения, формирователь 10 импульсов начала измерения, первый 12 и второй 13 идентичные формирователи N-го периода ЧМ-колебания с входящими в них ключами 14 и 21, триггерами 14 и 20, делителями 16 и 22 с переменным коэффициентом деления, формирователями 18 и 24 импульсов и схемами 19 и 25 совпадения; измерительное устройство 26, содержащее последовательно соединенные через первые входы коммутатор 27, измеритель 28, вычислитель 29 и регистратор 30, вторые входы которых соединены через регистры 17 и 23, входящие в состав формирователей 12 и 13, с вторым входом делителей 16 и 22, выход которых подключен к входу формирователей 18 и 24, при этом первый и третий входы коммутатора 27 соединены соответственно с выходами схем 19 и 25 совпадения первого 12 и второго 13 формирователей; четвертый вход соединен с третьим входом вычислителя 29 и выходом второй схемы 11 совпадения устройства 5, первый вход которой подключен к первому выходу устройства 5, первый вход которой подключен к первому выходу формирователя 10, а второй - к выходу первой линии 6 задержки и вторым входом схем 19 и 25 совпадения формирователей 12 и 13, а пятый и шестой входы коммутатора 27 подсоединены соответственно к входу формирователя 3 и входу формирователя 2 устройства 1, выход которого подключен через первую 6, вторую 7 и третью 8 линии задержки устройства 5 соответственно к второму входу второй схемы 11 совпадения, вторым входам ключей 15 и 21 формирователей 12 и 13, и второму входу первой схемы 9 совпадения, первый вход которой подключен к выходу схемы 4 совпадения входного устройства 1, а выход - к входу формирователя 10, второй и третий выходы которого подключены к первым входам триггеров 14 и 20 соответственно первого 12 и второго 13 формирователей, вторые входы которых соединены соответственно с выходами формирователей 18 и 24 и с первыми входами ключей 15 и 21, выходы которых подключены к входу делителей 16 и 22. A frequency deviation measuring device comprises an input device 1, which includes a pulse shaper 2 of FM periods 2 and a pulse shaper 3 of zero transitions of the modulating signal, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the coincidence circuit 4; a device 5 for generating signals of the beginning and end of measurement 5, including the first 6, second 7 and third 8 delay lines, the first coincidence circuit 9, the pulse generator 10 of the measurement start, the first 12 and second 13 identical formers of the N-th period of the FM oscillation included in them with keys 14 and 21, triggers 14 and 20, dividers 16 and 22 with a variable division ratio, shapers 18 and 24 pulses and matching circuits 19 and 25; a measuring device 26, comprising a switch 27, a meter 28, a calculator 29 and a recorder 30 connected in series through the first inputs, the second inputs of which are connected through the registers 17 and 23, which are part of the formers 12 and 13, with the second input of the dividers 16 and 22, the output of which connected to the input of the shapers 18 and 24, while the first and third inputs of the switch 27 are connected respectively to the outputs of the matching circuits 19 and 25 of the first 12 and second 13 shapers; the fourth input is connected to the third input of the calculator 29 and the output of the second matching circuit 11 of the device 5, the first input of which is connected to the first output of the device 5, the first input of which is connected to the first output of the driver 10, and the second to the output of the first delay line 6 and the second input of the circuits 19 and 25 match the shapers 12 and 13, and the fifth and sixth inputs of the switch 27 are connected respectively to the input of the shaper 3 and the input of the shaper 2 of the device 1, the output of which is connected through the first 6, second 7 and third 8 delay lines of the device 5 respectively, to the second input of the second matching circuit 11, the second inputs of the keys 15 and 21 of the shapers 12 and 13, and the second input of the first matching circuit 9, the first input of which is connected to the output of the matching circuit 4 of the input device 1, and the output to the input of the shaper 10, the second and the third outputs of which are connected to the first inputs of the triggers 14 and 20, respectively, of the first 12 and second 13 shapers, the second inputs of which are connected respectively with the outputs of the shapers 18 and 24 and with the first inputs of the keys 15 and 21, the outputs of which are connected to the input of the dividers 16 and 22.

В основу принципа работы предлагаемого устройства положен способ измерения девиации частоты, при котором информация о величине девиации частоты преобразуется в информативный унифицированный параметр - интервал времени, начало и конец которого отмечаются определенным образом, и используемого в дальнейшем в качестве промежуточного в процессе преобразования информации из одной формы в другую. Для решения данной задачи используется временной сдвиг N-го периода несущей частоты ЧМ-колебания, равный разнице временных положений этого периода в режиме ЧМ и в отсутствии его. The principle of operation of the proposed device is based on a method of measuring frequency deviation, in which information about the magnitude of the frequency deviation is converted into an informative unified parameter - the time interval, the beginning and end of which are marked in a certain way, and used later as an intermediate in the process of converting information from one form to another. To solve this problem, a time shift of the Nth period of the carrier frequency of the FM oscillation is used, which is equal to the difference in the temporal positions of this period in the FM mode and in the absence of it.

Теоретически показана возможность такого преобразования девиации частоты ЧМ-сигнала во временной интервал (сдвиг), при сравнении ЧМ-сигнала с немодулированным гармоническим сигналом вида a_o = A sin(ω t+φ_o) получено выражение для набега времени Δt между сигналами a и a_o при одинаковом значении их функций (a = a_o)
Δt = Δt(t) + Δt φ , где Δt(t) =

- составляющая набега времени за время t;
Δtφ =

- составляющая набега времени за счет начальных фаз сигналов и неоднозначности отсчета периодов.The possibility of such a conversion of the frequency deviation of the FM signal into a time interval (shift) is theoretically shown; when comparing the FM signal with an unmodulated harmonic signal of the form a _o = A sin (ω t + φ _o ), an expression is obtained for the time travel Δt between signals a and a _o with the same value of their functions (a = a _o )
Δt = Δt (t) + Δt φ, where Δt (t) =

- component of the time advance over time t;
Δtφ =

- component of the time incursion due to the initial phases of the signals and the ambiguity of the reference periods.

При допущении, что Δ t φ = 0 (временная привязка фаз) набег времени определяется выражением
Δt = Δt(t) =

, откуда следует, что набег времени между сигналами a = a_o при их временной привязке (фаз) и при выполнении измерений за определенный промежуток времени t = τ будет вполне определенной величиной
Δt =

·

ω(t)dt-τ Данное выражение устанавливает связь между законом изменения частоты ω (t) и набегом времени Δ t при выполнении допущений A = A_о (равенство амплитуд) и Δt φ = 0 (исключение неоднозначности измерений Δt за счет начальных фаз сигналов), что является обязательным.Assuming that Δ t φ = 0 (phase timing) the time advance is determined by the expression
Δt = Δt (t) =

, whence it follows that the time advance between the signals a = a _o during their timing (phases) and during measurements over a certain period of time t = τ will be quite a certain amount
Δt =

·

ω (t) dt-τ This expression establishes the relationship between the law of frequency change ω (t) and the time advance Δ t under the assumptions A = A _о (equal amplitudes) and Δt φ = 0 (elimination of the ambiguity of the measurements Δt due to the initial phases of the signals ), which is required.

При гармоническом законе изменения частоты ЧМ-сигнала [ω (t)=ω_o+Δ ω sin Ω t ] набег времени определяется выражением
Δt =

(1-cosΩτ) , где Δt - временный сдвиг N-го периода несущей частоты ЧМ-колебания (при ЧМ по отношению к временному положению этого периода в отсутствии модуляции);
Δ ω - девиация частоты ЧМ-колебания;
ω_o - несущая частота ЧМ-колебания,
Ω - частота модулирующего колебания;
τ - временная задержка N-го периода несущей частоты ЧМ-колебания по отношению к моменту совпадения фаз.With the harmonic law of changing the frequency of the FM signal [ω (t) = ω _o + Δ ω sin Ω t] the time advance is determined by the expression
Δt =

(1-cosΩτ), where Δt is the time shift of the Nth period of the carrier frequency of the FM oscillation (at FM in relation to the temporary position of this period in the absence of modulation);
Δ ω is the frequency deviation of the FM oscillation;
ω _o - carrier frequency FM oscillations,
Ω is the frequency of the modulating oscillation;
τ is the time delay of the Nth period of the carrier frequency of the FM oscillation with respect to the moment of phase coincidence.

При выборе τ , равной половине периода модулирующей частоты (τ =

), выражение упрощается )так как в этом случае cos Ωτ = -1), Δt_τ =

а набег времени максимален ( Δt_max).When choosing τ equal to half the period of the modulating frequency (τ =

), the expression is simplified) since in this case cos Ωτ = -1), Δt _τ =

and the time advance is maximum (Δt _max ).

На фиг.2,а показана зависимость набега времени от величины задержки выбираемого периода (N-го) ЧМ-колебания по отношению к моменту совпадения его начальной фазы с моментом нуль-перехода фазы модулирующего колебания. Выражение для Δ t_τ устанавливает однозначную связь набега времени Δt с величиной девиации частоты Δ ω - параметром, который должен быть измерен.Figure 2, a shows the dependence of the time run on the delay value of the selected period of the (Nth) FM oscillation with respect to the moment of coincidence of its initial phase with the moment of zero phase transition of the modulating oscillation. The expression for Δt _τ establishes an unambiguous relationship between the time advance Δt and the frequency deviation Δω, the parameter to be measured.

Измеряя величину сдвига Δt_max с помощью измерителя определяют величину девиации частоты
Δf = Δt_max ( π˙f_o˙F_Ω), f_o и F_Ω - величины известные.By measuring the amount of shift Δt _max using a meter to determine the magnitude of the frequency deviation
Δf = Δt _max (π˙f _o ˙F _Ω ), f _o and F _Ω are known quantities.

Алгоритм работы измерителя следующий. The meter operation algorithm is as follows.

При подаче на первый вход устройства исследуемого сигнала, а на второй вход модулирующего колебания в момент перехода нуля фазой модулирующего колебания осуществляется временная привязка этой фазы с начальной фазой модулируемого колебания - формируется импульс начала измерительного процесса. When applying the studied signal to the first input of the device, and to the second input of the modulating oscillation at the moment of zero transition by the phase of the modulating oscillation, this phase is temporarily linked to the initial phase of the modulated oscillation - an impulse of the beginning of the measurement process is formed.

С помощью измерителя (ЭСЧ) определяются значения f_o и F_Ω. Данные вводятся в вычислитель 29.Using a meter (ESC), the values of f _o and F _{Ω are} determined. Data is entered into the calculator 29.

Определяется номер периода ЧМ-колебания при задержке τ =

N =

·

=

·

=

·

и значение временной задержки этого периода ЧМ-колебания в отсутствии модуляции
τN_o= N·T_o=

Одновременно формируется команда на установку требуемого коэффициента деления в делителях 16 и 22 с переменным коэффициентом деления для выделения N-го периода ЧМ-колебания.The period number of the FM oscillation is determined at a delay τ =

N =

·

=

·

=

·

and the value of the time delay of this period of FM oscillation in the absence of modulation
τN _o = N · T _o =

At the same time, a team is being formed to set the required division ratio in

dividers

16 and 22 with a variable division ratio to highlight the Nth period of the FM oscillation.

Выделяется N-й период ЧМ-колебаний в формирователях периода 12 и 13. The Nth period of FM oscillations in the formers of period 12 and 13 is distinguished.

Измеряется значение временного сдвига Δt_max. Для этого на вход измерителя 28 подается (автоматически) импульс, соответствующий временному положению N-го периода ЧМ-колебания при ЧМ и значение временной задержки этого периода в отсутствии модуляции. Разница этих значений равна
Δt_max = τ_No-τ_Nизм.The value of the time shift Δt _max . For this, a pulse corresponding to the temporary position of the Nth period of the FM oscillation at FM and the value of the time delay of this period in the absence of modulation are supplied (automatically) to the input of the meter 28. The difference between these values is
Δt _max = τ _No -τ _Nmeas .

Результат подается на вычислитель. The result is fed to the calculator.

Поступившие в вычислитель 28 данные о Δt_max, f_о и F_Ω используются для определения величины девиации частоты ЧМ-колебания по приведенному выражению.The data on Δt _max , f _о and F _Ω received by the calculator 28 are used to determine the magnitude of the frequency deviation of the FM oscillation from the above expression.

Результат измерения и вычислений выводится на регистратор 30. The result of measurement and calculation is displayed on the recorder 30.

Аппаратная реализация этого алгоритма заключается в следующем: с помощью формирователей 2 и 3, схемы 4 совпадения, входящих во входное устройство 1, первой схемы 9 совпадения, формирователя 10, входящих в устройство 5, формируется импульс начала измерительного процесса. The hardware implementation of this algorithm is as follows: using the shapers 2 and 3, the matching circuit 4 included in the input device 1, the first matching circuit 9, the shaper 10 included in the device 5, an impulse is generated for the beginning of the measurement process.

Для решения этой задачи короткие импульсы, сформированные из периодов ЧМ-колебания в формирователе 2, подаются на первый вход схемы 4 совпадения, на второй вход которой поступают широкие импульсы с выхода формирователя 3. При их временном совпадении на выходе схемы 4 совпадения формируется импульс временной привязки - момент совпадения начальных фаз двух несинхронных сигналов с частотами F_Ω и f_о.To solve this problem, short pulses generated from the periods of FM oscillation in the shaper 2 are fed to the first input of the matching circuit 4, to the second input of which wide pulses from the output of the shaper 3 are received. When they coincide temporarily, an output pulse of the matching circuit 4 is formed - the moment of coincidence of the initial phases of two non-synchronous signals with frequencies F _Ω and f _about .

Для исключения неустойчивых моментов совпадения, возникающих при попадании импульса ЧМ -периодов на фронт (спад) импульса нуль-перехода, используется другая схема 9 совпадения, на выходе которой формируется устойчивый по амплитуде и временному положению импульс. На второй вход этой схемы подаются импульсы с формирователя 2 через линию 9 задержки, сдвигающую их в зону устойчивого совпадения. To eliminate the unstable moments of coincidence that occur when the pulse of the FM periods hits the front (decay) of the zero-junction pulse, another coincidence circuit 9 is used, at the output of which a pulse is formed that is stable in amplitude and time position. The second input of this circuit receives pulses from the shaper 2 through the delay line 9, shifting them into the zone of stable coincidence.

С выхода схемы 9 совпадения сигнал временной привязки поступает на формирователь 10. С его первого выхода импульс, определяющий момент начала измерительного процесса, через схему 11 совпадения поступает через коммутатор 27 на вход измерительного устройства 28; с второго и третьего выходов формирователя 10 импульсы поступают на первые входы триггеров 14 и 20, входящих в состав формирователей 12 и 13. From the output of the matching circuit 9, the time reference signal is supplied to the former 10. From its first output, a pulse defining the moment of the beginning of the measurement process passes through the matching circuit 11 through the switch 27 to the input of the measuring device 28; from the second and third outputs of the shaper 10, the pulses are fed to the first inputs of the triggers 14 and 20, which are part of the shapers 12 and 13.

На их выходах формируются импульсы, временное положение которых соответствует временному положению N-го периода ЧМ-колебания - с выхода формирователя 12 импульс поступает на вход измерителя 28 через коммутатор 27 в конце положительной полуволны модулирующего колебания; с выхода формирователя 13 - в конце отрицательной полуволны. Pulses are formed at their outputs, the temporary position of which corresponds to the temporary position of the Nth period of the FM oscillation - from the output of the shaper 12, the pulse is fed to the input of the meter 28 through the switch 27 at the end of the positive half-wave of the modulating oscillation; from the output of the shaper 13 - at the end of the negative half-wave.

В измерителе 28 временное положение N-го периода сравнивается с расчетным значением временного положения этого периодов в отсутствии ЧМ (τ_No), вводимого с вычислителя 29.In meter 28, the temporary position of the Nth period is compared with the calculated value of the temporary position of this periods in the absence of an FM (τ _No ) input from calculator 29.

Работают формирователи 12 и 13 следующим образом. Formers 12 and 13 work as follows.

При поступлении импульса с выхода формирователя 10 на первый вход триггера последний перебрасывается и открывает ключ 15 или 21, через который поступает последовательность импульсов ЧМ-периодов с выхода формирователя 2 через линию 7 задержки. Последняя компенсирует паpазитную задержку импульса начала измерения, возникающую в процессе его формирования. When a pulse arrives from the output of the shaper 10 at the first input of the trigger, the last one is transferred and opens a key 15 or 21, through which a sequence of pulses of FM periods comes from the output of the shaper 2 through the delay line 7. The latter compensates for the delay in the pulse of the beginning of the measurement that occurs during its formation.

Через ключ 15 или 21 импульсы ЧМ-периодов поступают на входы делителей 16 и 22, коэффициент деления которых установлен по команде с вычислителя 29, поступающей через регистры на второй управляющий вход делителя. Through the key 15 or 21, the pulses of the FM periods are fed to the inputs of the dividers 16 and 22, the division coefficient of which is set by a command from the calculator 29, which is transmitted through the registers to the second control input of the divider.

С выхода делителей 16 и 22 импульс, соответствующий временному положению N-го периода ЧС-колебания, подается через формирователи 18 и 24 импульсов на первые входы схем 19 и 25 совпадения и на вторые входы триггеров 14 и 20: последние перебрасываются при поступлении этого импульса и заключают ключи 15 и 21, прекращая подачу импульсов ЧМ-периодов на вход делителей 16 и 22. From the output of the dividers 16 and 22, the pulse corresponding to the temporary position of the Nth period of the emergency response is supplied through the formers 18 and 24 pulses to the first inputs of the coincidence circuits 19 and 25 and to the second inputs of the triggers 14 and 20: the latter are transferred when this pulse arrives and conclude the keys 15 and 21, stopping the supply of pulses of the FM periods to the input of the dividers 16 and 22.

Для более четкой временной привязки импульсов начала и конца измерений сформированные сигналы на первом выходе формирователя 10 (начало измерений) и выходах формирователей 18 и 24 подаются на первые входы идентичных схем 11, 19 и 25 совпадения, на вторые входы которых подаются импульсы ЧМ-периода с линии 6 задержки. For a clearer time reference of the pulses of the beginning and end of the measurements, the generated signals at the first output of the shaper 10 (the beginning of measurements) and the outputs of the shapers 18 and 24 are fed to the first inputs of identical matching circuits 11, 19 and 25, the second inputs of which are supplied with pulses of the FM period with delay line 6.

Изобретение может быть использовано для измерения девиации частоты ЧМ-сигналов путем преобразования частотных отклонений во временной сдвиг с последующим измерением этого сдвига электронно-счетным частотомером, сравнением результата измерения с эталонным значением и определением величины девиации частоты логическим устройством по введенной в него формуле и значения измеренных величин. The invention can be used to measure the frequency deviation of FM signals by converting frequency deviations into a time shift, followed by measuring this shift with an electronic counting frequency meter, comparing the measurement result with a reference value and determining the frequency deviation by a logic device using the formula entered and the values of the measured values .

Вся процедура измерения проводится без участия оператора - автоматически (с использованием программы контроля, заводимой в вычислитель), за короткое время и с высокой точностью, в широком диапазоне индексов модуляции и модулирующих частот, что позволяет использовать данное устройство в составе автоматизированных систем контроля РЭА. The entire measurement procedure is carried out without operator intervention - automatically (using a control program entered into the computer), in a short time and with high accuracy, in a wide range of modulation indices and modulating frequencies, which allows the use of this device as part of automated REA control systems.

Claims

FREQUENCY DEVIATION MEASURER OF FREQUENCY-MODULATED OSCILLATIONS, comprising an input device including a coincidence circuit, a pulse shaper of frequency-modulated periods and a pulse shaper of zero transitions of the modulating signal, the outputs of which are connected to the second and first inputs of the matching circuit, respectively, and a measuring device an oscilloscope indicator with an electronic switch at its input and a reference generator, characterized in that it additionally includes devices about the formation of signals of the beginning and end of the measurement, which includes the first - third delay lines, the first coincidence circuit, the pulse generator of the beginning of the measurement, the first and second identical drivers of the Nth period of frequency-modulated oscillations with a key, trigger, divider with variable dividing coefficient, pulse shaper and matching circuit, and the oscilloscope indicator and the reference generator are replaced by a measuring device containing connected in series through the first input The commutator, meter, calculator and recorder, the second inputs of which are connected through the registers that are part of the formers of the N-th period, with the second input of the divider with a variable division ratio, the output of which is connected to the input of the pulse shapers, while the first and third inputs of the switch are connected respectively, with the outputs of the matching circuits of the first and second formers of the N-th period, the fourth input is connected to the third input of the calculator and the output of the second matching circuit of the device for forming the beginning and end of the measurement the first input of which is connected to the first output of the pulse shaper to start the measurement, and the second to the output of the first delay line and second inputs of the matching circuits of the N-period forming devices, and the fifth and sixth inputs of the switch are connected respectively to the input of the zero-shaper and the input of the shaper of frequency-modulated periods of the input device, the output of which is connected through the first, second and third delay lines of the device for forming the beginning and end of the measurement, respectively, to the second input of the second coincidences, to the second inputs of the keys of the pulse shapers of the Nth period, the second input of the first matching circuit, the first input of which is connected to the output of the matching circuit of the input device, and the output to the input of the pulse shaper of the beginning of the measurement, the second and third outputs of which are connected to the first inputs of the triggers respectively, of the first and second pulse shapers of the Nth period, the second inputs of which are connected to the output of the pulse shaper, and the output to the first input of the key circuit, the outputs of which are connected to the input of the dividers a variable dividing ratio.