RU2040799C1 - Device for measurement of parameters of frequency-modulated signal - Google Patents
Device for measurement of parameters of frequency-modulated signal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2040799C1 RU2040799C1 SU4938692A RU2040799C1 RU 2040799 C1 RU2040799 C1 RU 2040799C1 SU 4938692 A SU4938692 A SU 4938692A RU 2040799 C1 RU2040799 C1 RU 2040799C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- outputs
- amplitude
- signal
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемной и измерительной аппаратуре. The invention relates to radio engineering and can be used in radio and measuring equipment.
Для фильтрации непрерывных радиосигналов с широкополосной гармонической частотной модуляцией широко применяются системы фазовой автоподстройки частоты с многоканальными цепями фильтрации в кольце обратной связи [1] Такие системы содержат полосовые фильтры, включенные на выходе фазового детектора параллельно друг другу. Они обеспечивают близкие к оптимальным характеристики фильтрации указанных сигналов из помех, однако для надежного захвата таких систем положение несущей частоты сигнала должно быть известно заранее. For filtering continuous radio signals with broadband harmonic frequency modulation, phase-locked loop systems with multi-channel filtering circuits in the feedback ring are widely used [1]. Such systems contain bandpass filters that are connected at the output of the phase detector in parallel to each other. They provide close to optimal filtering characteristics of these signals from interference, however, for reliable capture of such systems, the position of the carrier frequency of the signal must be known in advance.
Поиск благоприятных для захвата начальных условий может быть осуществлен, если в систему фазовой автоподстройки частоты ввести генератор поиска [2] Однако при последовательном поиске благоприятных для захвата системы начальных условий затрачивается много времени. The search for favorable conditions for capturing the initial conditions can be carried out if a search generator is introduced into the phase-locked loop [2]. However, a sequential search for the initial conditions favorable for capturing the system takes a lot of time.
Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения параметров частотно-модулированного сигнала [3] содержащее N каналов, где N 4, 5, 6, каждый из которых содержит последовательно соединенные полосовой фильтр и амплитудно-фазовый детектор, входы полосовых фильтров объединены и являются входами устройства, блок выбора сигналов, входы которого подключены к выходам полосовых фильтров каналов, последовательно соединенные блок формирования сигналов синхронизации, вход которого подключен к выходу блока выбора сигналов, синтезатор сетки частот и N-канальный блок амплитудно-фазовой коррекции, выходы которого подключены к опорным входам амплитудно-фазовых детекторов каналов, в котором созданы условия для беспоискового определения несущей частоты частотно-модулированного сигнала. Closest to the invention is a device for measuring the parameters of a frequency-modulated signal [3] containing N channels, where
Недостатками известного устройства являются невозможность оценки индекса модуляции непрерывного радиосигнала с широкополосной гармонической частотноймодуляцией при неопределенном положении несущей и известном значении частоты модуляции и невысокая точность. Эти недостатки связаны с тем, что используемый вычислитель не позволяет оценить индекс модуляции и, кроме того, не все спектральные составляющие, пригодные для формирования оценок, используются. The disadvantages of the known device are the inability to estimate the modulation index of a continuous radio signal with broadband harmonic frequency modulation with an uncertain carrier position and a known value of the modulation frequency and low accuracy. These disadvantages are due to the fact that the used calculator does not allow to estimate the modulation index and, in addition, not all spectral components suitable for generating estimates are used.
Техническим результатом, который может быть получен при существовании изобретения, является обеспечение возможности оценки индекса модуляции непрерывного радиосигнала с широкополосной гармонической частотной модуляцией при неопределенном положении несущей частоты и известном значении частоты модуляции, а также повышение точности. The technical result that can be obtained with the existence of the invention is the ability to evaluate the modulation index of a continuous radio signal with broadband harmonic frequency modulation at an uncertain position of the carrier frequency and a known value of the modulation frequency, as well as improving accuracy.
Для этого в устройство для измерения параметров частотно-модулированного сигнала, содержащее N каналов, где N 4, 5, 6, каждый из которых содержит последовательно соединенные полосовой фильтр и амплитудно-фазовый детектор, входы полосовых фильтров объединены и являются входом устройства, блок выбора сигналов, входы которого подключены к выходам полосовых фильтров каналов, последовательно соединенные блок формирования сигналов синхронизации, вход которого подключен к выходу блока выбора сигналов, синтезатор сетки частот и N-канальный блок амплитудно-фазовой коррекции, выходы которого подключены к опорным входам амплитудно-фазовых детекторов каналов, введены блок вычисления среднего значения номера канала несущей, блок вычисления среднего значения индекса модуляции, сумматор, а также N 3 цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные блок входных ключей и вычислитель, осуществляющий преобразование вида
X
n m ν, где ν m i + 1. Здесь х сигнал на одном из выходов вычислителя, соответствующий вычисленному значению индекса модуляции; n сигнал на другом выходе вычислителя, соответствующий вычислительному значению номера канала несущей; а, b, c и d сигналы на выходах амплитудно-фазовых детекторов i-го, (i + 1)-го, (i + 2)-го и (i + 3)-го каналов соответственно, и блок выходных ключей, а также компаратор, выход которого подключен к управляющим входам блоков входных и выходных ключей, при этом входы блока входных ключей i-й цепи, где i 1, 2, 3, N 3, подключены к выходам амплитудно-фазовых детекторов i-го, (i + 1)-го, (i + 2)-го и (i + 3)-го каналов соответственно, а входы компараторов к выходам амплитудно-фазовых детекторов (i + 1)-го и (i + 2)-го каналов соответственно, причем одни выходы блока выходных ключей цепей подключены к сигнальным входам блока вычисления среднего значения номера канала несущей, другие выходы блока выходных ключей цепей подключены к сигнальным входам блока вычисления среднего значения индекса модуляции, входы сумматора подключены к выходам компараторов цепей, а его выход к установочным входам блоков вычисления среднего значения индекса модуляции и среднего значения номера канала несущей соответственно.To do this, in a device for measuring the parameters of a frequency-modulated signal containing N channels, where
X
nm ν, where ν mi + 1. Here, x is the signal at one of the outputs of the calculator, corresponding to the calculated value of the modulation index; n signal at another output of the calculator corresponding to the computational value of the carrier channel number; a, b, c and d signals at the outputs of the amplitude-phase detectors of the i-th, (i + 1) -th, (i + 2) -th and (i + 3) -th channels, respectively, and the block of output keys, and also a comparator, the output of which is connected to the control inputs of the input and output key blocks, while the inputs of the input key block of the i-th circuit, where i 1, 2, 3,
На фиг. 1 и 2 представлена блок-схема устройства для измерения параметров частотно-модулированного сигнала; на фиг. 3 и 4 блок-схемы блока выбора сигналов и вычислителя; на фиг. 5 блок-схема блоков вычисления среднего значения индекса модуляции и среднего значения номера канала несущей устройства; на фиг. 6 блок-схема блока входных ключей устройства. In FIG. 1 and 2 show a block diagram of a device for measuring parameters of a frequency-modulated signal; in FIG. 3 and 4 are block diagrams of a signal selection unit and a calculator; in FIG. 5 is a block diagram of blocks for calculating an average value of a modulation index and an average value of a channel number of a carrier device; in FIG. 6 is a block diagram of a block of input keys of a device.
Устройство для измерения параметров частотно-модулированного сигнала содержит N каналов 11, 12, 1N, каждый из которых включает полосовой фильтр 2 и амплитудно-фазовый детектор 3, блок выбора 4 сигналов, блок формирования 5 сигналов синхронизации, синтезатор 6 сетки частот, N-канальный блок 7 амплитудно-фазовой коррекции, N 3 цепи 81, 82, 8N-3, каждая из которых содержит компаратор 9, блок 10 входных ключей, вычислитель 11 и блок 12 выходных ключей, блок 13 вычисления среднего значения индекса модуляции, блок 14 вычисления среднего значения номера канала несущей, и сумматор 15.A device for measuring parameters of a frequency-modulated signal contains
Блок 4 выбора сигналов содержит амплитудные детекторы 16, сумматоры 17, компаратор 18, ключи 19 и выходной сумматор 20.
Вычислитель 11 содержит сумматоры 21 и 22, перемножители 23, 24 и 25, усилитель 26, вычислители 27 и 28, делители напряжений 29 и 30 и источник 31 эталонного напряжения. Блок 13 вычисления среднего значения индекса модуляции и блок 14 вычисления среднего значения номера канала несущей содеpжит сумматор 32, делитель напряжения 33, компаратор 34, переключатель 35 и источник 36 опорного ненулевого напряжения. The
Блок 10 входных ключей содержит четыре ключа 37. Блок 12 выходных ключей выполнен так же, но содержит два ключа.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Непрерывный радиосигнал с широкополосной гармонической частотной модуляцией поступает на объединенные входы N полосовых фильтров 2. Амплитуда сигнала предполагается постоянной (при приеме ЧМ-сигнала обычно используют ограничение амплитуды). В установившемся режиме с выходов полосовых фильтров 2 спектральные составляющие сигнала поступают на входы амплитудно-фазовых детекторов 3 и на входы блока 4 выбора сигналов. В компараторе 18 блока 4 выбора сравниваются между собой продетектированные амплитудными детекторами 16 уровни составляющих спектра. Коммутирующее напряжение в компараторе 18 вырабатывается на том выходе, который соответствует входу компаратора с наибольшим уровнем напряжения. При этом все другие выходы компаратора 18 блокируются. Коммутирующее напряжение компаратора 18 действует на соответствующий ключ 19 блока выбора 4, через который с выхода соответствующего сумматора 17 на вход выходного сумматора 20 поступают две составляющие спектра, частоты которых отличаются на Fм. Можно показать, что соседняя с самой интенсивной со стороны верхних частот спектральная составляющая никогда не обращается в ноль, поэтому блок выбора в диапазоне допустимых расстроек всегда обеспечивает выделение указанных сигналов составляющих. Выделенные в блоке выбора колебания подаются на вход блока формирования 5 сигналов синхронизации. В смесителе этого блока образуется колебание с частотой Fм, при этом колебание с частотой Fм и одно из смешиваемых колебаний поступают на вход синтезатора 6 сетки частот. Выходные колебания синтезатора сетки частот через N-канальный блок 7 амплитудно-фазовой коррекции подаются на опорные входы детекторов 3. В N-канальном блоке 7 амплитудно-фазовой коррекции при настройке регулируются последовательно включенные амплитудные и фазовые корректоры, чтобы выставить уровни и фазы составляющих сетки частот, которые служат опорными колебаниями для амплитудно-фазовых детекторов 3, где осуществляется амплитудно-фазовое детектирование спектральных составляющих ввходного частотно-модулированного (ЧМ) сигнала.A continuous radio signal with broadband harmonic frequency modulation is fed to the combined inputs of
Таким образом, на выходе амплитудно-фазовых детекторов 3, как и в прототипе, в соответствии со спектром входного радиосигнала получаются напряжения, пропорциональные I (x), где I ( ˙ ) функции Бессаля первого рода порядка ν. Здесь ν номер спектральной составляющей (например, боковой), попавшей в определенный канал фильтрации, а х индекс модуляции.Thus, at the output of the amplitude-
Используя теорию функций Бесселя, можно показать, что по четырем соседним спектральным составляющим рассматриваемого сигнала возможно определение индекса ЧМ х. При этом вычислитель, условно называемый вычислителем k-го порядка, должен работать по алгоритму
x
Здесь порядок вычислителя определяется номером спектральной составляющей, попавшей во второй канал группы соседних четырех полосовых фильтров.Using the theory of Bessel functions, it can be shown that it is possible to determine the FM index x from four adjacent spectral components of the signal under consideration. In this case, the computer, conventionally called the k-th order computer, should work according to the algorithm
x
Here, the order of the calculator is determined by the number of the spectral component that fell into the second channel of the group of neighboring four bandpass filters.
Кроме того, порядок боковой ν, попавшей во второй канал указанной группы фильтров, может быть определен как
ν
Если номер группы четырех указанных фильтров равен j, то канал, в котором находится несущая, рассчитывается по формуле:
n j + 1 ν.In addition, the order of the lateral ν falling into the second channel of the specified filter group can be defined as
ν
If the group number of the four specified filters is j, then the channel in which the carrier is located is calculated by the formula:
nj + 1 ν.
Вычислитель 11 реализует записанные здесь алгоритмы. Но не все вычислители в общем случае участвуют в работе. Это связано с тем, что для значений индексов, при которых I (x) либо I (x) стремятся к нулю, полученные алгоритмы дают неопределенность типа 0/0. Поэтому если напряжения на двух средних входах какого-либо из входных ключей 19 стремятся к нулю (становятся ниже определенного порога), то соответствующий компаратор 9, входы которого подсоединены к указанным входам ключа 10, не вырабатывает коммутирующего напряжения, и ключ 10 остается разомкнутым. Разомкнутым окажется и соответствующий выходной ключ 12, к управляющему входу которого также подсоединен выход рассматриваемого компаратора 9. Таким образом, соответствующий вычислитель 11 в работе устройства не участвует. Используются лишь те вычислители 11, для которых входные 10 и выходные 12 ключи будут замкнутыми. А это произойдет в том случае, когда напряжения на входах соответствующего компаратора превысят порог. Поэтому на выходах соответствующих вычислителей появятся данные о величине индекса модуляции х и номере канала несущей n. Так как выходы компараторов 9 подключены также к соответствующим входам сумматора 14, то на выходе сумматора 14 может быть получено напряжение, соответствующее количеству вычислителей 11, участвующих в вычислениях х и n.The
Обработка результатов вычислений производится в блоках вычисления среднего значения индекса модуляции х и среднего значения номера канала несущей n. Через замкнутые выходные ключи 12 с первых выходов участвующих в работе вычислителей 1 на соответствующие входы блока 13 вычисления среднего значения индекса модуляции поступают измеренные значения индекса, а со вторых выходов указанных вычислителей 11 измеренные значения номера канала несущей поступают на соответствующие входы блока 14 вычисления среднего значения канала несущей. Результаты измерений суммируются в сумматоре соответствующих блоков вычисления 13 и 14. Результат суммирования затем делится на количество измерителей с помощью делителя напряжений 33. Информация о количестве измерителей содержится в выходном напряжении сумматора 15. Это напряжение с выхода сумматора 15 поступает на установочные входы блоков вычисления 13 и 14. Таким образом, при математической обработке результатов используется метод Пирсона. Причиной повышения точности является использование для измерений нескольких групп боковых. Processing of the calculation results is performed in blocks for calculating the average value of the modulation index x and the average value of the channel number of the carrier n. Through the closed
При отсутствии модуляции в установившемся режиме синтезатор 6 сетки частот не работает, напряжения на выходах амплитудно-фазовых детекторов 3 не вырабатываются, и компараторы 9 с помощью ключей 10 и 12 отключают все вычислители 11. Если немодулированная несущая попала в полосу устройства, контроль ее положения можно осуществить по номеру выхода компаратора 18 в составе блока 4 выбора сигналов, на котором появляется напряжение высокого уровня. Так как в этом случае выходное напряжение сумматора равно нулю, то компаратор 34 в составе блоков вычисления 13 и 14 вырабатывает коммутирующее напряжение, которое вызывает с помощью ключа 35 подключение ко второму входу делителя напряжений 33 источника 36 опорного ненулевого напряжения, и неопределенности типа 0/0 не возникает. На выходах блоков вычисления вырабатываются нулевые напряжения. In the absence of modulation in the steady state, the
В общем случае в устройстве переходный режим не рассматривается в качестве рабочего. Однако, в частности, когда в области допустимых расстроек несущая смещается, например, скачком на величину, кратную Fм, то после окончания переходного процесса, вызванного этим скачком, значения оценок х* и n* будет определены, так как скачок несущей вызовет лишь перераспределение боковых между вычислителями 11.In the general case, in the device, the transient mode is not considered as working. However, in particular, when in the region of permissible disturbances the carrier is displaced, for example, by a jump by an amount multiple of F m , then after the end of the transition process caused by this jump, the values of the estimates x * and n * will be determined, since the carrier jump will only cause redistribution lateral between
Приведена таблица результатов расчета х и n по спектральным составляющим сигнала с индексом модуляции, равным десяти, при этом N 16, а несущая находится в первом канале. A table of the results of calculating x and n by the spectral components of the signal with a modulation index of ten is provided, with
Из представленных в таблице результатов следует, что величина индекса модуляции определяется с высокой точностью в каждой группе боковых составляющих, по которых проводятся измерения. Лишь с падением уровня боковых, наблюдаемом для ν> х, ошибка возрастает более заметно, оставаясь в данном примере расчета меньше 5% From the results presented in the table, it follows that the magnitude of the modulation index is determined with high accuracy in each group of side components, according to which measurements are carried out. Only with a drop in the lateral level observed for ν> x does the error increase more noticeably, remaining less than 5% in this calculation example
Claims (1)
n = m-ν ,
m i + 1,
x сигнал на одном из выходов вычислителя, соответствующий вычисленному значению индекса модуляции;
n сигнал на другом выходе вычислителя, соответствующий вычисленному значению номера канала несущей;
a, b, c и d сигналы на выходах амплитудно-фазовых детекторов i-го, (i + 1)-го, (i + 2)-го и (i + 3)-го каналов соответственно,
и блок выходных ключей, а также компаратор, выход которого подключен к управляющим входам блоков входных и выходных ключей, при этом входы блока входных ключей i-й цепи, где i 1,2,3, N-3, подключены к выходам амплитудно-фазовых детекторов i-го (i + 1)-го, (i + 2)-го и (i + 3)-го каналов соответственно, а входы компараторов к выходам амплитудно-фазовых детекторов (i + 1)-го и (i + 2)-го каналов соответственно, причем одни выходы блока выходных ключей цепей подключены к сигнальным входам блока вычисления среднего значения номера канала несущей, другие выходы к сигнальным входам блока вычисления среднего значения индекса модуляции, входы сумматора к выходам компараторов цепей, а его выход к установочным входам блока вычисления среднего значения индекса модуляции и среднего значения номера канала несущей соответственно.DEVICE FOR MEASURING FREQUENCY-MODULATED SIGNAL PARAMETERS, containing N channels, where N 4, 5, 6, each of which contains a series-connected bandpass filter and an amplitude-phase detector, the inputs of the bandpass filters are combined and are the input of the device, the signal selection block, the inputs of which connected to the outputs of the channel bandpass filters, serially connected synchronization signal generation block, the input of which is connected to the output of the signal selection block, a frequency grid synthesizer and an N-channel amplitude basic correction, the outputs of which are connected to the reference inputs of the amplitude-phase channel detectors, characterized in that it includes a unit for calculating the average value of the carrier channel number, a unit for calculating the average modulation index, an adder, and also N 3 circuits, each of which contains series-connected block of input keys, a computer that performs the conversion of the form
n = m-ν,
mi + 1,
x signal at one of the outputs of the calculator, corresponding to the calculated value of the modulation index;
n signal at another output of the calculator corresponding to the calculated value of the carrier channel number;
a, b, c and d signals at the outputs of the amplitude-phase detectors of the i-th, (i + 1) -th, (i + 2) -th and (i + 3) -th channels, respectively,
and the block of output keys, as well as a comparator, the output of which is connected to the control inputs of the blocks of input and output keys, while the inputs of the block of input keys of the i-th circuit, where i 1,2,3, N-3, are connected to the outputs of the amplitude-phase detectors of the i-th (i + 1) -th, (i + 2) -th and (i + 3) -th channels, respectively, and the inputs of the comparators to the outputs of the amplitude-phase detectors of the (i + 1) -th and (i + 2) th channels, respectively, with some outputs of the output key block of the circuits connected to the signal inputs of the unit for calculating the average value of the carrier channel number, other outputs to the signal the inputs of the adder to the outputs of the circuit comparators, and its output to the installation inputs of the unit for calculating the average value of the modulation index and the average value of the carrier channel number, respectively.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4938692 RU2040799C1 (en) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | Device for measurement of parameters of frequency-modulated signal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4938692 RU2040799C1 (en) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | Device for measurement of parameters of frequency-modulated signal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2040799C1 true RU2040799C1 (en) | 1995-07-25 |
Family
ID=21575798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4938692 RU2040799C1 (en) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | Device for measurement of parameters of frequency-modulated signal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2040799C1 (en) |
-
1991
- 1991-05-20 RU SU4938692 patent/RU2040799C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1128392, кл. H 03L 7/00, 1984. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1646050, кл. H 03H 11/00, 30.04.91. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2040799C1 (en) | Device for measurement of parameters of frequency-modulated signal | |
US4287469A (en) | Process and circuit arrangement for the measuring of coefficients of message-transmission equipment | |
US6677882B1 (en) | Multi-octave high-resolution receiver for instantaneous frequency measurements | |
RU2065666C1 (en) | Device for separation of two frequency-modulated signals overlapping spectrum | |
US9759753B2 (en) | Digital sweep type spectrum analyzer with up/down frequency conversion | |
RU2225012C2 (en) | Phase-meter | |
RU2019844C1 (en) | Device for analyzing spectrum of wide-band harmonic frequency modulation continuous radio signal | |
RU2117954C1 (en) | Signal-to-noise ratio meter | |
JPH08204766A (en) | Frequency analysis detection system for time limit waveform | |
JPH05107349A (en) | Device for compressing pulse of radar | |
RU183917U1 (en) | RADIO NAVIGATION SYSTEM SIGNAL FREQUENCY MONITORING DEVICE | |
SU801286A1 (en) | Device for monitoring time delay | |
RU2202853C2 (en) | Device for automatic scanning of radio station signals | |
RU2002376C1 (en) | Device for reception of signals with pseud0random retuning of working frequency of radio communication system | |
RU2037978C1 (en) | Adaptive device for broadband signal search and delay tracing | |
RU2099732C1 (en) | Direction finder | |
RU2003125C1 (en) | Measuring transducer ac voltage waveform distortions | |
JP3114709B2 (en) | Modulation index measurement apparatus and method, modulation index control apparatus and method, and frequency modulation signal transmission apparatus | |
RU1800399C (en) | Method of measuring four-terminal network amplitude and phase characteristics | |
RU2009536C1 (en) | Frequency and time collective standard | |
Sorochan et al. | Radio altimeter with J-correlation signal processing | |
SU1101847A1 (en) | Device for determining correlation function | |
SU792597A1 (en) | Device for diversity receiving with coherent adding of signals | |
SU1370596A1 (en) | Device for measuring phase shift | |
SU1598185A2 (en) | Autocorrelation device for measuring parameters of pseudorandom phase-manipulated signal |