RU2094810C1

RU2094810C1 - Detector of carrier frequency of radio signals

Info

Publication number: RU2094810C1
Application number: RU94018635A
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Войтко; Евгений Аркадьевич Якорнов
Original assignee: Юрий Николаевич Войтко; Евгений Аркадьевич Якорнов
Priority date: 1994-05-25
Filing date: 1994-05-25
Publication date: 1997-10-27
Also published as: RU94018635A

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: device has one four- input and three two-input commutators, splitter, two double-arm splitters which arms have different lengths, two identical phase- measuring channels, which have phase splitter which has 2N inputs, N adders and detectors, three calibration generators, reading unit which is included into multiple-input digital-to-analog converter, microprocessor, memory and indication units, control unit. When input of commutator 1 receives signal with unknown frequency, it is split into two halves by splitter 2 and then by splitter 3 and is received by phase measuring channels 4 which convert all phase ratios to amplitude ones. Voltage amplitudes at outputs of these channels are used by microprocessor 13 from reading unit 11 for reading measured frequency. Device provides calibration mode which helps in elimination of difference between real and ideal functions between voltage amplitudes at outputs of detectors and input frequency for given bandwidth. In order to achieve this, polynomial factors for this function of corresponding output of phase-measuring channels are calculated and stored for each output. EFFECT: decreased system measuring errors caused by asymmetry of bridge circuits with respect to transient attenuation, difference in signal transmission before diodes and their voltage-current response as well as fluctuation of this response through temperature and aging. 2 cl, 2 dwg

Description

Устройство относится к технике радиоизмерений и предназначено для измерения несущей частоты радиосигналов. The device relates to techniques for radio measurements and is intended to measure the carrier frequency of radio signals.

Известны измерители несущей частоты радиосигналов (авт. св. СССР NN 214354, 460511, 511550, 1193596, 1363062, 1472838, кл. G 01 R 23/00 и другие)
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству (прототипом) является измеритель несущей частоты радиосигналов (авт. св. N 1193596, кл. G 01 R 23/00), содержащий разветвитель, два раздвоителя с различной разностью длин выходных плеч, входы которых соединены с выходами разветвителя, два идентичных фазоизмерительных канала, подключенных соответственно к выходным плечам раздвоителей и состоящих из фазорасщепителя входных сигналов с 2N парами выходов, соединенных с двухвходовыми сумматорами, выходы которых соединены с входами квадратичных детекторов, и блока считывания в составе многовходового преобразователя аналог-код, входы которого соединены с соответствующими выходами детекторов, а выходы с соответствующими входами микропроцессора, и связанных с ним блоков памяти и индикации.Known meters of the carrier frequency of radio signals (ed. St. USSR NN 214354, 460511, 511550, 1193596, 1363062, 1472838, CL G 01 R 23/00 and others)
The closest in technical essence to the proposed device (prototype) is a measuring carrier frequency of radio signals (ed. St. N 1193596, class G 01 R 23/00), containing a splitter, two splitters with different lengths of the output arms, the inputs of which are connected to outputs of the splitter, two identical phase-measuring channels connected respectively to the output arms of the splitters and consisting of a phase splitter of input signals with 2N pairs of outputs connected to two-input adders, the outputs of which are connected to the inputs of the qua dramatic detectors, and a reading unit as part of a multi-input analog-to-code converter, the inputs of which are connected to the corresponding outputs of the detectors, and the outputs are connected to the corresponding inputs of the microprocessor, and associated memory and indication blocks.

Устройство осуществляет преобразование частоты сигнала, действующего на входе, в значение постоянного напряжения на выходе детекторов, по которым определяется значение измеряемой частоты. The device converts the frequency of the signal acting at the input into a constant voltage value at the output of the detectors, which determines the value of the measured frequency.

Недостатком известного устройства является следующее: реальные функции преобразований, связывающие значение напряжения на выходе детекторов со значениями частоты сигнала на входе, в реальных условиях существенно отличаются от идеальных, теоритически известных. Это обусловлено асимметрией мостовых схем по переходному ослаблению, неидентичностью вольт-амперных характеристик СВЧ-диодов, флюктуацией этих характеристик из-за температуры и естественным старением диодов. Данное отличие приводит к появлению систематических погрешностей измерений частоты радиосигналов, что снижает точность измерителя несущей частоты радиосигналов. A disadvantage of the known device is the following: real conversion functions that connect the voltage value at the output of the detectors with the values of the frequency of the signal at the input, in real conditions differ significantly from ideal, theoretically known. This is due to the asymmetry of bridge circuits for transition attenuation, the non-identical current-voltage characteristics of microwave diodes, the fluctuation of these characteristics due to temperature and the natural aging of the diodes. This difference leads to the appearance of systematic errors in measuring the frequency of radio signals, which reduces the accuracy of the measuring carrier frequency of radio signals.

Целью изобретения является повышение точности измерения частоты измерителя за счет устранения отличия между реальными и идеальными функциями преобразования, связывающими значения напряжений на выходах детекторов со значением частоты на входе. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the frequency of the meter by eliminating the difference between real and ideal conversion functions that connect the voltage values at the outputs of the detectors with the frequency value at the input.

Указанная цель достигается тем, что в измеритель несущей частоты радиосигналов введены четыре электрически управляемых коммутатора, три калибровочных генератора, выходы детекторов первого фазоизмерительного канала снабжены дополнительными выводами, а в блок считывания введен субблок управления. This goal is achieved by the fact that four electrically controlled switches, three calibration generators are introduced into the meter of the carrier frequency of radio signals, the outputs of the detectors of the first phase-measuring channel are equipped with additional leads, and a subunit is introduced into the reader.

Отличие предлагаемого измерителя несущей частоты радиосигналов от известного заключается во введении новых элементов: одного четырехвходового и трех двухвходовых электрически управляемых коммутаторов, трех калибровочных генераторов, субблока управления и наличия новых связей, связанных с введением указанных элементов. The difference between the proposed meter of the carrier frequency of radio signals from the known one is the introduction of new elements: one four-input and three two-input electrically controlled switches, three calibration generators, a control subunit and the presence of new connections associated with the introduction of these elements.

Указанные отличия обеспечивают достижение положительного эффекта - повышения точностных характеристик измерителя в реальных условиях эксплуатации. These differences ensure the achievement of a positive effect - improving the accuracy characteristics of the meter in real operating conditions.

На фиг.1 представлена структурная схема измерителя; на фиг.2 изображены реальные и идеальные функции преобразования первого и второго фазоизмерительных каналов. Figure 1 presents the structural diagram of the meter; figure 2 shows the real and ideal conversion functions of the first and second phase-measuring channels.

Измеритель несущей частоты радиосигнала, далее просто измеритель, содержит (фиг.1) четырехвходовой электрически управляемый коммутатор 1, первый вход которого является входом измерителя, разветвитель 2, вход которого соединен с выходом коммутатора 1, два раздвоителя 3 с различной разностью длин выходных плеч, входы которых соединены соответственно с выходами разветвителя 2, два идентичных фазоизмерительных канала 4, подключенных к выходным плечам раздвоителей 3 и состоящих из последовательно соединенных фазорасщепителя 5 входных сигналов с 2N парами выходов, двухвходовых сумматоров 6 и квадратичных детекторов 7, три калибровочных генератора 8, выходы которых соединены соответственно с входами первого, второго и третьего двухвходовых коммутаторов 9, первые выходы которых соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами коммутатора 1, согласованные нагрузки 10, соединенные входами с вторыми выходами коммутаторов 9, блок считывание 11, состоящий из аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 12, входы которого соединены с выходами квадратичных детекторов 7 первого и второго фазоизмерительных каналов, а выходы с соответствующими входами микропроцессора 13, связанных с микропроцессором 13 субблока памяти 14 и субблока индикации 15, первый, второй, третий и четвертый синхровыходы микропроцессора 13 соединены с соответствующими синхровходами субблока управления 16. Первый синхровыход субблока управления 16 соединен с управляющим входом коммутатора 1, второй, третий и четвертый синхровыходы с управляющими входами первого, второго, третьего коммутаторов 9, соответственно пятый синхровыход с синхровходом преобразователя 12, шестой синхровыход с соответствующим синхровходом микропроцессора 13. The carrier meter of the radio signal, hereinafter simply a meter, contains (Fig. 1) a four-input electrically controlled switch 1, the first input of which is the input of the meter, a splitter 2, the input of which is connected to the output of the switch 1, two splitters 3 with different lengths of the output arms, inputs which are connected respectively to the outputs of the splitter 2, two identical phase-measuring channels 4 connected to the output arms of the splitters 3 and consisting of input signals splitter 5 connected in series with 2N pairs of outputs, two-input adders 6 and quadratic detectors 7, three calibration generators 8, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the first, second and third two-input switches 9, the first outputs of which are connected respectively to the second, third and fourth inputs of switch 1, matched loads 10, connected to the inputs of the second outputs of the switches 9, the reading unit 11, consisting of an analog-to-digital converter (ADC) 12, the inputs of which are connected to the outputs of the quadratic detectors 7 of the first and second phase measuring channels, and the outputs with the corresponding inputs of the microprocessor 13, connected to the microprocessor 13 of the memory subunit 14 and the indication subunit 15, the first, second, third and fourth clock outputs of the microprocessor 13 are connected to the corresponding clock inputs of the control sub 16. The first clock output of the control sub 16 is connected to the control the input of the switch 1, the second, third and fourth clock outputs with control inputs of the first, second, third switches 9, respectively, the fifth clock output with the sync input of the conversion Calling device 12, the sixth sync output with the corresponding sync input of microprocessor 13.

Субблок управления 16 состоит из N компараторов 17, входы которых являются входами субблока управления, N/2 двухвходовых схем "ИЛИ" 18, первого вентиля 19, второго вентиля 20, счетчика 21, дешифратора 22, первого триггера 23, третьего вентиля 24, четвертого вентиля 25, трехвходовой схемы "ИЛИ" 26, второго триггера 27, пятого вентиля 28. При этом, выходы компараторов 17 соединены с входами N/2 схем "ИЛИ" 18, выходы которых соединены с входами первого вентиля 19, вход которого соединен с первым входом третьего вентиля 24. Первый вход второго вентиля 20 является первым синхровходом субблока управления и соединен с вторым входом третьего вентиля 24, выход второго вентиля 20 соединен с первым входом счетчика 21 и вторым входом пятого вентиля 28. Второй вход счетчика 21 является вторым синхровходом субблока управления и соединен также с вторым входом дешифратора 22 и входом первого тригера 23. Первый вход дешифратора 22 соединен с выходом счетчика 21, первый, второй, третий выходы дешифратора 22 являются соответственно вторым, третьим, четвертым синхровыходами субблока управления. Первый выход первого триггера 23 является первым синхровыходом субблока управления и соединен также с вторым входом вентиля 20. Второй выход первого триггера 23 является шестым синхровыходом субблока управления. Первый вход четвертого вентиля 25 соединен с выходом третьего вентиля 24, а второй вход с вторым выходом второго триггера 27. Первый и третий входы схемы "ИЛИ" 26 являются соответственно третьим и четвертым синхровходами субблока управления, а выход соединен с входом второго триггера 27. Первый вход пятого вентиля 28 соединен с первым выходом второго триггера 27, а выход является пятым синхровыходом субблока управления и соединен также с вторым входом схемы "ИЛИ" 26 и выходом четвертого вентиля 25. The control subunit 16 consists of N comparators 17, the inputs of which are the inputs of the control subunit, N / 2 of the two-input OR circuits 18, the first gate 19, the second gate 20, the counter 21, the decoder 22, the first trigger 23, the third gate 24, the fourth gate 25, a three-input OR circuit 26, a second trigger 27, a fifth gate 28. In this case, the outputs of the comparators 17 are connected to the inputs N / 2 of the OR circuits 18, the outputs of which are connected to the inputs of the first gate 19, the input of which is connected to the first input the third gate 24. The first input of the second gate 20 is the first si with the input of the control subunit and connected to the second input of the third gate 24, the output of the second gate 20 is connected to the first input of the counter 21 and the second input of the fifth gate 28. The second input of the counter 21 is the second clock input of the subunit of control and is also connected to the second input of the decoder 22 and the input of the first trigger 23. The first input of the decoder 22 is connected to the output of the counter 21, the first, second, third outputs of the decoder 22 are the second, third, fourth clock outputs of the control subunit, respectively. The first output of the first trigger 23 is the first clock output of the control subunit and is also connected to the second input of the valve 20. The second output of the first trigger 23 is the sixth clock output of the subunit of the control. The first input of the fourth gate 25 is connected to the output of the third gate 24, and the second input to the second output of the second trigger 27. The first and third inputs of the OR circuit 26 are the third and fourth clock inputs of the control subunit, respectively, and the output is connected to the input of the second trigger 27. The first the input of the fifth gate 28 is connected to the first output of the second trigger 27, and the output is the fifth clock output of the control subunit and is also connected to the second input of the OR circuit 26 and the output of the fourth gate 25.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Входной сигнал, который в зависимости от выбранного режима работы может поступать как от внутренних калибровочных генераторов 8 (фиг. 1), так и от внешнего источника, через коммутатор 1, разветвитель 2 подается на вход первого и второго раздвоителей 3. Разность расстояний ΔL от входных плеч раздвоителей 3, до входов фазоизмерительных каналов 4, как в устройстве-прототипе, различно, причем ΔL₂ существенно больше ΔL₁ и в потенциале может выбираться из условия однозначного определения частоты в диапазоне, соответствующем среднеквадратической ошибке измерения фазового сдвига (ΔΦ) первого канала. Из-за различных длин плеч сигналы на выходах каналов 4 получают различные фазовые сдвиги, которые изменяются при изменении частоты измеряемого сигнала. Следовательно, измеряя фазовые сдвиги сигналов с помощью фазоизмерительных каналов 4, можно определить частоту поступающего на выход сигнала. Это происходит следующим образом. Сдвинутые по фазе сигналы поступают на входы фазорасщепителей 5 фазоизмерительных каналов 4, которые, как и в прототипе, формируют, например, четыре пары колебаний: синфазную, противофазную, отличную на +90^o и отличную на -90^o. Эти пары колебаний складываются на сумматорах 6 и далее детектируются квадратичными детекторами 7. На выходах квадратичных детекторов 7 имеем сигналы, амплитуда которых зависит от фазовых сдвигов сигналов на входах расщепителя 5 и определяемых частотой измеряемых сигналов. На фиг.2a, b показаны идеальные зависимости напряжений сигналов на выходах первого и второго фазоизмерительных каналов от частоты входного сигнала (функции преобразования). Как следует из фиг.2a, b, анализ соотношений напряжений сигналов на выходах первого фазоизмерительного канала позволяет однозначно определить частоту измеряемого сигнала в заданной полосе частот DF_изм (фиг. 2а), однако из-за низкой крутизны выходных характеристик, точность определения частоты будет низкой. С другой стороны, анализируя соотношения напряжений сигналов на выходах второго фазоизмерительного канала 4, можно значительно повысить точность измерений из-за более высокой крутизны функций преобразования, но при этом измерения будут неоднозначны.An input signal, which, depending on the selected operating mode, can come from both internal calibration generators 8 (Fig. 1) and an external source, through switch 1, splitter 2 is fed to the input of the first and second splitters 3. The difference of the distances ΔL from the input razdvoiteley shoulders 3 to 4 inputs PHASE MEASUREMENT channels as in the prior art device is different, and substantially larger ΔL ₂ ΔL ₁ and the potential can be selected from conditions for unambiguous determination of the frequency in the range corresponding rms oshi ke measuring the phase shift (ΔΦ) of the first channel. Due to the different lengths of the arms, the signals at the outputs of channels 4 receive different phase shifts, which change when the frequency of the measured signal changes. Therefore, by measuring the phase shifts of the signals using phase measuring channels 4, you can determine the frequency of the signal output. This happens as follows. The phase-shifted signals are fed to the inputs of the phase splitters 5 of the phase-measuring channels 4, which, as in the prototype, form, for example, four pairs of oscillations: in-phase, antiphase, excellent by +90 ^o and excellent by -90 ^o . These pairs of oscillations are added to the adders 6 and then detected by quadratic detectors 7. At the outputs of quadratic detectors 7 we have signals whose amplitude depends on the phase shifts of the signals at the inputs of splitter 5 and determined by the frequency of the measured signals. On figa, b shows the ideal dependence of the voltage of the signals at the outputs of the first and second phase-measuring channels from the frequency of the input signal (conversion function). As follows from figa, b, the analysis of the ratio of the voltage signals at the outputs of the first phase-measuring channel allows you to uniquely determine the frequency of the measured signal in a given frequency band DF _ISM (Fig. 2A), however, due to the low slope of the output characteristics, the accuracy of determining the frequency will be low . On the other hand, by analyzing the ratio of the signal voltages at the outputs of the second phase-measuring channel 4, it is possible to significantly increase the measurement accuracy due to the higher steepness of the conversion functions, but the measurements will be ambiguous.

Однако, если использовать данные измерения частоты в первом фазоизмерительном канале, то эту неоднозначность можно устранить, так как полученная оценка измеряемой частоты входного сигнала в первом канале однозначно определяет частотный поддиапазон. However, if we use the frequency measurement data in the first phase-measuring channel, this ambiguity can be eliminated, since the obtained estimate of the measured frequency of the input signal in the first channel uniquely determines the frequency subband.

После прохождения сигнала через разветвитель 2 соответствующие разноплечие раздвоители 3, фазорасщепители 5, сумматоры 6 и детекторы 7, на выходах первого и второго фазоизмерительных каналов будут иметь место напряжения низкочастотных огибающих, описываемых соотношениями:

где ΔΦ₁= (2πf_xΔL₁)/V,ΔΦ₂= (2πf_xΔL₂)/V сдвиг по фазе между сигналами на входе фазорасщепителя 5 на частоте f_x соответственно первого и второго фазоизмерительного каналов;
К_Di коэффициенты передачи детекторов;
V скорость света в диэлектрическом заполнении отрезков линий передачи на выходах фазорасщепителей;
U₀ амплитуда входного сигнала.After the signal passes through the splitter 2, the corresponding splitters 3, phase splitters 5, adders 6 and detectors 7, at the outputs of the first and second phase-measuring channels there will be low-frequency envelope voltages described by the relations:

where ΔΦ ₁ = (2πf _x ΔL ₁ ) / V, ΔΦ ₂ = (2πf _x ΔL ₂ ) / V phase shift between the signals at the input of the phase splitter 5 at a frequency f _{x of the} first and second phase measuring channels, respectively;
K _Di transmittance of the detectors;
V is the speed of light in the dielectric filling of segments of transmission lines at the outputs of phase splitters;
U _{0 is the} amplitude of the input signal.

Для определения измеряемой величины f_x, составляется из уравнений (1) и (1а) две системы уравнений, решения которых определяют значение измеряемой величины, соответственно в первом и во втором фазоизмерительном каналах

Значение измеряемой величины в первом фазоизмерительном канале определяется как:

где f_min левая граница измеряемого поддиапазона (f₁ на фиг.2,b)

решение системы (2).To determine the measured value f _x , two systems of equations are compiled from equations (1) and (1a), the solutions of which determine the value of the measured value, respectively, in the first and second phase-measuring channels

The value of the measured value in the first phase-measuring channel is defined as:

where f _{min the} left border of the measured sub-range (f ₁ in figure 2, b)

solution to system (2).

По измеренному значению частоты в первом канале определяется номер поддиапазона однозначного определения частоты второго канала и по этому номеру из блока памяти микропроцессора вызывается левая граница этого поддиапазона. From the measured frequency value in the first channel, the number of the subband of the unambiguous determination of the frequency of the second channel is determined, and the left border of this subband is called from this microprocessor memory block.

Значение измеряемой величины во втором канале определяется как:

где f_min левая граница поддиапазона однозначного определения частоты (

на фиг. 2,b);

решение системы (2,a).The value of the measured value in the second channel is defined as:

where f _{min the} left border of the sub-range of unambiguous determination of frequency (

in FIG. 2 b);

solution of system (2, a).

Левые части уравнений систем (2) и (2,а) представляют аналитические записи функций преобразований первого, второго, третьего, четвертого выходов соответственно первого и второго фазоизмерительных каналов. The left sides of the equations of systems (2) and (2, a) represent analytical records of the transformation functions of the first, second, third, fourth outputs of the first and second phase-measuring channels, respectively.

Но реальный вид функций преобразований на выходах фазоизмерительных каналов существенно отличается от идеального (фиг. 2а, б). But the real form of the transformation functions at the outputs of the phase-measuring channels differs significantly from the ideal (Fig. 2a, b).

Это обусловлено, как уже указывалось выше, во-первых, асимметрией мостовых схем по переходному ослаблению и неидентичностью путем прохождения сигналов до диодов и их вольт-амперных характеристик, во-вторых, флуктуациями этих характеристик из-за температуры и естественного старения. This is due, as already mentioned above, firstly, the asymmetry of bridge circuits for transient attenuation and non-identity by passing signals to diodes and their current-voltage characteristics, and secondly, fluctuations of these characteristics due to temperature and natural aging.

Данные отличия вызовут появление ошибки в определении

при решении систем (2) и (2,а).These differences will cause an error in the definition

when solving systems (2) and (2, a).

С целью устранения ошибок такого рода в измерителе предусмотрено изменение левых частей уравнений систем (2) и (2,а) таким образом, чтобы их аналитические выражения максимально близко описывали реальные функции преобразования. In order to eliminate errors of this kind, the meter provides for a change in the left parts of the equations of systems (2) and (2, a) so that their analytical expressions describe as closely as possible the real conversion functions.

Для этого функции преобразования каждого выхода первого и второго фазоизмерительных каналов представляется в виде полинома второй степени (4)
F_i(f) = Σ $\binom{2}{j=0}$ a $\binom{(k)}{ij}$ f^j, (4)
где a $\binom{(k)}{ij}$ j-й коэффициент полинома, описывающего вид функции преобразования i-го выхода k-го фазоизмерительного канала (k 1, 2);4 f - частота.For this, the conversion function of each output of the first and second phase-measuring channels is represented as a polynomial of the second degree (4)
F _i (f) = Σ $\binom{2}{j = 0}$ a $\binom{(k)}{ij}$ f ^j , (4)
where a $\binom{(k)}{ij}$ j-th coefficient of the polynomial describing the form of the conversion function of the i-th output of the k-th phase-measuring channel (k 1, 2); 4 f - frequency.

Системы (2) и (2, а) примут вид:

Значение коэффициентов a

\binom{(k)}{ij}

соответствующего полинома определяются на этапе калибровки измерителя перед началом измерений в процессе эксплуатации. Для этого используются три калибровочных генератора 8, настроенных на заранее известные частоты, например на частоты начала, середины и конца измеряемого диапазона ΔF_изм соответственно.Systems (2) and (2, a) will take the form:

The value of the coefficients a

\binom{(k)}{ij}

the corresponding polynomial are determined at the stage of calibration of the meter before starting measurements during operation. For this, three calibration generators 8 are used, tuned to previously known frequencies, for example, the frequencies of the beginning, middle, and end of the measured range ΔF _meas, respectively.

Сигналы с кварцованных генераторов последовательно подаются на вход устройства. На выходах квадратичных детекторов (выходах фазоизмерительных каналов) фиксируются соответствующие напряжения низкочастотных огибающих для каждого значения частоты U_j(f_i), где

На основании снятых данных составляется система из трех уравнений для каждого выхода первого и второго фазоизмерительных каналов:

где U_ik значение измеряемого напряжения на i-м выходе k-го фазоизмерительного канала;
f₁, f₂, f₃ частоты, генерируемые соответственно первым, вторым, третьим генераторами.The signals from the quartz oscillators are sequentially fed to the input of the device. At the outputs of the quadratic detectors (outputs of the phase-measuring channels), the corresponding low-frequency envelope voltages for each frequency value U _j (f _i ) are fixed, where

Based on the captured data, a system of three equations is compiled for each output of the first and second phase-measuring channels:

where U _{ik is the} value of the measured voltage at the i-th output of the k-th phase-measuring channel;
f ₁ , f ₂ , f ₃ frequencies generated respectively by the first, second, third generators.

Неизвестными в данных системах являются коэффициенты полинома a $\binom{(k)}{ij}$ значения которых определяются из выражений

Полученные значения коэффициентов a

\binom{(k)}{ij}

полиномов заносятся в ПЗУ 14.The coefficients of the polynomial a are unknown in these systems.

\binom{(k)}{ij}

whose values are determined from the expressions

The obtained values of the coefficients a

\binom{(k)}{ij}

polynomials are recorded in ROM 14.

Таким образом, алгоритм определения частоты в микропроцессоре 13 состоит из следующей последовательности операций:
1. Определение значений коэффициентов a $\binom{(k)}{ij}$ полиномов, описывающих вид функции преобразования соответствующего выхода первого и второго фазоизмерительных каналов по выражениям (7),(8),(9).Thus, the algorithm for determining the frequency in the microprocessor 13 consists of the following sequence of operations:
1. Determination of the coefficients a $\binom{(k)}{ij}$ polynomials describing the form of the conversion function of the corresponding output of the first and second phase-measuring channels according to expressions (7), (8), (9).

2. Определение частоты измеряемого сигнала в первом фазоизмерительном канале путем решения системы (5), и используя выражение (3). 2. Determination of the frequency of the measured signal in the first phase-measuring channel by solving system (5), and using expression (3).

3. Определение номера и начала f_minj сектора измерений второго фазоизмерительного канала, которому принадлежит значение частоты, полученное в пункте 2.3. Determination of the number and start f _{minj of} the measurement sector of the second phase-measuring channel to which the frequency value obtained in paragraph 2 belongs.

4. Определение точного значения частоты входного сигнала во втором фазоизмерительном канале путем решения системы (5,а) и используя выражение (3, а). 4. Determination of the exact value of the frequency of the input signal in the second phase-measuring channel by solving the system (5, a) and using the expression (3, a).

Рассмотрим более подробно работу цифровой части измерителя с точки зрения синхронизации и последовательности проведения операций. Первый этап этап калибровки измерителя, при котором определяются значения коэффициентов полиномов a $\binom{(k)}{ij}$ по выражениям (7), (8), (9).Let us consider in more detail the operation of the digital part of the meter in terms of synchronization and sequence of operations. The first step is the meter calibration step, in which the polynomial coefficients a are determined $\binom{(k)}{ij}$ by the expressions (7), (8), (9).

При подаче питающих напряжений начинает работать тактовый генератор микропроцессора 13, вырабатывающий импульсы с частотой F_т, сигнал с второго выхода микропроцессора поступает на вход первого триггера 23, сигнал с выхода Q=1 первого триггера 23 поступает на первый вход второго вентиля 20 и параллельно на управляющий вход коммутатора 1, который подключает к входу устройства (разветвителю 2) первые выходы первого, второго, третьего коммутаторов 9. При этом первый тактовый импульс микропроцессора 13 через открытый второй вентиль 20 поступает на первый вход счетчика 21, в результате чего на первом выходе дешифратора 22 образуется единичный уровень, который переключит выход первого калибровочного генератора 8 на первый выход коммутатора 9 и далее через коммутатор 1 на вход разветвителя 2. Сигнал калибровочного генератора 8 с выходов фазоизмерительных каналов 4 поступит на входы АЦП 12 и одновременно через дополнительные выводы на входы коммутаторов с противофазными сигналами объединены схемами "ИЛИ" 18, то на выходе первого вентиля 19 при наличии сигналов на выходе детекторов 7 образуется единичный уровень, который через открытый третий вентиль 24 и открытый четвертый вентиль 22 поступает на пятый синхровыход субблока управления 16 и далее на управляющий вход АЦП 12, в результате чего АЦП 12 производит цикл преобразований напряжений сигналов, действующих на его входах, в цифровые коды, которые поступают в микропроцессор 13 для последующей обработки. Одновременно этот же тактовый импульс через трехвходовую схему "ИЛИ" 26 поступает на второй триггер 27 и перебрасывает его, в результате чего закрывается вентиль 25 (так как на входе Q триггера 27 будет нулевой уровень Q=0) и открывается вентиль 28. С приходом очередного тактового импульса на вход разветвителя 2 подключается соответствующий калибровочный генератор 8. В период между тактовыми импульсами цифровые коды, поступающие в микропроцессор 13 с АЦП 12, записываются в оперативную память. После прохождения третьего тактового импульса, импульс с второго выхода микропроцессора 13 подается на вход первого триггера 23, перебрасывает его, в результате чего закрывается вентиль 20, обнуляется счетчик 21 и переключается коммутатор 1, подключая к входу разветвителя 2 первый вход, на который приходят измеряемые сигналы.When applying voltage, the microprocessor 13 clock starts to work, generating pulses with a frequency of F _t , the signal from the second output of the microprocessor goes to the input of the first trigger 23, the signal from the output Q = 1 of the first trigger 23 goes to the first input of the second valve 20 and in parallel to the control the input of the switch 1, which connects to the input of the device (splitter 2) the first outputs of the first, second, third switches 9. In this case, the first clock pulse of the microprocessor 13 through the open second valve 20 is fed to the first input of the counter 21, as a result of which a single level is formed at the first output of the decoder 22, which will switch the output of the first calibration generator 8 to the first output of the switch 9 and then through the switch 1 to the input of the splitter 2. The signal of the calibration generator 8 from the outputs of the phase measuring channels 4 will go to the ADC inputs 12 and simultaneously through additional outputs to the inputs of the switches with antiphase signals are combined by OR circuits 18, then at the output of the first gate 19, if there are signals at the output of the detectors 7 a single level, which, through the open third gate 24 and the open fourth gate 22, enters the fifth clock output of the control subunit 16 and then to the control input of the ADC 12, as a result of which the ADC 12 performs a cycle of converting the voltage of the signals acting on its inputs into digital codes, which enter the microprocessor 13 for further processing. At the same time, the same clock pulse through a three-input OR circuit 26 enters the second trigger 27 and throws it, as a result of which the valve 25 closes (since at the input Q of the trigger 27 there will be a zero level Q = 0) and the valve 28 opens. With the arrival of the next the clock pulse to the input of the splitter 2 is connected to the corresponding calibration generator 8. In the period between clock pulses, the digital codes supplied to the microprocessor 13 with the ADC 12 are recorded in RAM. After the passage of the third clock pulse, the pulse from the second output of the microprocessor 13 is fed to the input of the first trigger 23, throws it, as a result of which the valve 20 closes, the counter 21 is reset and switch 1 is switched, connecting the first input to the splitter 2 input, to which the measured signals arrive .

С этого момента заканчивается первый этап этап калибровки и начинается второй этап этап определения коэффициентов интерполяционных многочленов по выражениям (7)-(9). Код частот, на которые настроены калибровочные генераторы 8, хранится в ПЗУ. Второй этап начинается с момента переброса триггера 23, когда на его выходе

появляется сигнал единичного уровня, который поступает в микропроцессор 13 через шестой синхровыход субблока управления 16.From this moment, the first stage of the calibration stage ends and the second stage begins, the stage of determining the coefficients of interpolation polynomials from expressions (7) - (9). The frequency code for which the calibration generators 8 are configured is stored in the ROM. The second stage begins with the moment of flip-flop of trigger 23, when at its output

a signal of a unit level appears, which enters the microprocessor 13 through the sixth clock output of the control subunit 16.

После вычислений значения коэффициентов, a $\binom{(k)}{ij}$ заносятся в ПЗУ 14. С микропроцессора 13 через третий синхровход субблока управления 16, соединенный с первым входом трехвходовой схемы "ИЛИ" 26, на вход второго триггера 27 проходит управляющий синхроимпульс и опрокидывает его. Сигнал с Q выхода второго триггера 27 открывает вентиль 25, на этом заканчивается второй этап работы и измеритель готов к третьему этапу этапу измерения частоты реальных сигналов, поступающих на его вход. Если на входе имеется сигнал, то с дополнительных N выходов первого измерительного канала сигналы поступают на соответствующие входы субблока управления 16, и проходя последовательно через компараторы 17, схемы "ИЛИ" 18, первый вентиль 19, открывают третий вентиль 24. Сигнал тактовой частоты с микропроцессора 13 через первый синхровход субблока 16 и открытые вентили 24 и 25 поступает на пятый синхровыход субблока управления 16 и далее на управляющий вход АЦП 12. Одновременно этот тактовый импульс проходит через трехвходовую схему "ИЛИ" 26 и перебрасывает второй триггер 27, в результате чего на выходе Q триггера 27 потенциал становится равным нулю и вентиль 25 закрывается, блокируя поступление синхроимпульсов на управляющий вход АЦП 12 до тех пор, пока в микропроцессоре 13 по вышеизложенному алгоритму не закончится этап определения частоты входного сигнала и с него не поступит разрешающий сигнал на четвертый синхровход субблока управления 16. Этот сигнал, пройдя через схему "ИЛИ" 26, переводит второй триггер 27 в исходное состояние, подготавливая измеритель к очередному циклу измерений.After calculating the coefficient values, a $\binom{(k)}{ij}$ recorded in ROM 14. From the microprocessor 13 through the third clock input of the control subunit 16 connected to the first input of the three-input circuit OR, 26, the control clock passes to the input of the second trigger 27 and overturns it. The signal from the Q output of the second trigger 27 opens the valve 25, this completes the second stage of operation and the meter is ready for the third stage of the stage of measuring the frequency of real signals arriving at its input. If there is a signal at the input, then from the additional N outputs of the first measuring channel, the signals are fed to the corresponding inputs of the control subunit 16, and passing sequentially through the comparators 17, the OR circuit 18, the first valve 19, open the third valve 24. The clock signal from the microprocessor 13 through the first clock input of the subunit 16 and open gates 24 and 25 is fed to the fifth clock output of the subunit of control 16 and then to the control input of the ADC 12. At the same time, this clock pulse passes through a three-input OR circuit 26 and transfer there is a second trigger 27, as a result of which, at the output Q of trigger 27, the potential becomes zero and the valve 25 closes, blocking the arrival of clock pulses to the control input of the ADC 12 until the step of determining the frequency of the input signal in the microprocessor 13 completes and, with it will not receive an enable signal to the fourth sync input of the control sub-unit 16. This signal, passing through the "OR" 26 circuit, transfers the second trigger 27 to its initial state, preparing the meter for the next measurement cycle.

Рассмотрим возможность схемной реализации элементов предлагаемого измерителя несущей частоты радиосигнала. Consider the possibility of a circuit implementation of the elements of the proposed meter carrier frequency of the radio signal.

Двухвходовые коммутаторы 9 могут быть выполнены по схеме [1] (с. 401 рис. 24.55), четырехвходовой коммутатор 1 может быть выполнен на основе этой же схемы путем наращивания элементов. Варианты выполнения разветвителя 2, раздвоителя 3, фазорасщепителя 5, сумматора 6, детектора 7 подробно изложены [1,2] В качестве калибровочных генераторов 8 могут быть использованы кварцованные генераторы, АЦП 12 может быть выполнено на основе микромодулей Ф7077/1 и Ф7077/2 или БИС К111ЗПВ1 [3] Большинство остальных элементов измерителя: компараторы 17, схемы "ИЛИ" 18, 26, вентили (схемы "И") 19, 20, 24, 25, 28, счетчик 21, дешифратор 22, триггеры 23, 27 являются стандартными, широко применяются на практике и описаны в ряде справочной литературы [4-7] Микропроцессор 13 может быть реализован на БИС КМ 1816 ВЕ 39 (с. 249 в справочном пособии [8]). Two-input switches 9 can be made according to the scheme [1] (p. 401 Fig. 24.55), four-input switch 1 can be made on the basis of the same scheme by increasing the elements. Embodiments of a splitter 2, a splitter 3, a phase splitter 5, an adder 6, a detector 7 are described in detail [1,2] As calibration generators 8, quartz oscillators can be used, the ADC 12 can be performed on the basis of micromodules Ф7077 / 1 and Ф7077 / 2 or BIS K111ZPV1 [3] Most of the other elements of the meter: comparators 17, OR circuits 18, 26, gates (I circuits) 19, 20, 24, 25, 28, counter 21, decoder 22, triggers 23, 27 are standard are widely used in practice and are described in a number of reference literature [4-7] Microprocessor 13 may Be implemented on the BIS KM 1816 BE 39 (p. 249 in the reference manual [8]).

Источники информации
1. Фальковский О.И. Техническая электродинамика, М. Связь, 1978, 325 с.Sources of information
1. Falkovsky O.I. Technical electrodynamics, M. Communication, 1978, 325 p.

2. Гранкин И.М. Ищенко И.А. Ясинский В.Л. К анализу широкополосных четырехдетекторных фазоизмерительных систем, Изв. вузов МВ и ССО СССР. Радиоэлектроника, 1968, N 4, с.322. 2. Grankin I.M. Ischenko I.A. Yasinsky V.L. To the analysis of broadband four-detector phase-measuring systems, Izv. universities MV and MTR of the USSR. Radio Electronics, 1968, N 4, p. 322.

3. Качаловский В. В. Цифровые измерительные устройства, М. Энергоатомиздат, 1985, 273 с. 3. Kachalovsky VV Digital measuring devices, M. Energoatomizdat, 1985, 273 p.

4. Интегральные микросхемы (под. ред. Тарабрина Б.В.), М. Энергоатомиздат, 1985, 243 с. 4. Integrated circuits (under the editorship of B. Tarabrin), M. Energoatomizdat, 1985, 243 p.

5. Корнейчук В.И. и др. Вычислительные устройства на микросхемах, Киев: Техника, 1989. 270 с. 5. Korneichuk V.I. et al. Computing devices on microcircuits, Kiev: Technique, 1989.270 p.

6. Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре, М. Энергоатомиздат, 1985, 273 с. 6. Zeldin EA Digital integrated circuits in information-measuring equipment, M. Energoatomizdat, 1985, 273 p.

7. Якубовский С.В. Ниссенсон А.И. и др. Цифровые и аналоговые микросхемы. Справочник (под ред. Якубовского С.В.), М. Радио и связь, 1990, 320 с. 7. Yakubovsky S.V. Nissenson A.I. etc. Digital and analog microcircuits. Handbook (edited by Yakubovsky SV), M. Radio and Communications, 1990, 320 pp.

8. Якубовский С. В. Барканов Н.Л. и др. Аналоговые и цифровые ИМС, М. Радио и связь, 1964. 312 с. 8. Yakubovsky S. V. Barkanov N. L. and other Analog and digital IC, M. Radio and communication, 1964. 312 p.

Claims

1. The measuring carrier frequency of radio signals containing a splitter, two splitters with different length differences of the output arms, the inputs of which are connected to the outputs of the splitter, two identical phase-measuring channels connected to the output arms of the splitters and consisting of a phase splitter of input signals with 2N pairs of outputs connected to two-input adders, the outputs of which are connected to the inputs of the quadratic detectors and the reading unit as part of a multi-input converter, an analog code, the inputs of which are connected to the corresponding the outputs of the detectors, and the outputs with the corresponding inputs of the microprocessor and associated memory and indication blocks, characterized in that one four-input and three two-input electrically controlled switches and three calibration crystal oscillators are introduced into it, the outputs of the detectors of the first phase-measuring channel are equipped with additional outputs, and a subunit of control is introduced into the reading unit, the first input of the four-input switch being the input of the meter, the input of the splitter connected to the output of of the first switch, the outputs of the calibration generators are connected respectively to the inputs of the first, second and third two-input switches, the first outputs of which are connected respectively to the second, third, fourth inputs of the four-input switch, the matched loads are connected respectively to the inputs with the second outputs of the first, second and third two-input switches, the first , the second, third and fourth clock outputs of the microprocessor are connected to the corresponding clock inputs of the control subunit, the first clock output with the control subblock is the first sync output of the reader and connected to the control input of the four-input switch, the second, third and fourth clock outputs of the subunit are respectively the second, third and fourth clock outputs of the reader and are connected to the control inputs of the first, second and third two-input switches, respectively, the fifth clock output of the subunit control is connected to the sync input of the converter analog code, the sixth sync output of the control sub-unit is connected to the corresponding microprocessor sync input.

2. The meter according to claim 1, characterized in that the control sub-unit of the reader consists of N comparators, N / 2 two-input and one three-input OR circuits, two triggers, one counter, one decoder and five I-gate circuits, and the inputs of N comparators are the inputs of the control subunit, and the outputs are connected to the inputs of the N / 2 OR circuits, the outputs of which are connected to the inputs of the first gate, the output of which is connected to the first input of the third gate, the first input of the second gate is the first sync input of the control subunit and connected to the second input the house of the third gate, the output of the second gate is connected to the first input of the counter and the second input of the fifth gate, the second input of the counter is the second clock input of the subunit of the control and is also connected to the second input of the decoder and the input of the first trigger, the first input of the decoder is connected to the output of the counter, the first, second and the third outputs of the decoder are, respectively, the second, third and fourth clock outputs of the control subunit, the first output of the first trigger is the first clock output of the subunit of control and is also connected to the second the second gate output, the second output of the first trigger is the sixth clock output of the control subunit, the first input of the fourth gate is connected to the output of the third gate, and the second input with the second output of the second trigger, the first and third inputs of the OR circuit are the third and fourth clock inputs of the control subunit, and the output is connected to the input of the second trigger, the first input of the fifth gate is connected to the first output of the second trigger, and the output is the fifth clock output of the control subunit and is also connected to the second input m OR circuit and the fourth gate output.