RU2520956C2 - Digital meter of amplitude frequency response - Google Patents
Digital meter of amplitude frequency response Download PDFInfo
- Publication number
- RU2520956C2 RU2520956C2 RU2012124396/28A RU2012124396A RU2520956C2 RU 2520956 C2 RU2520956 C2 RU 2520956C2 RU 2012124396/28 A RU2012124396/28 A RU 2012124396/28A RU 2012124396 A RU2012124396 A RU 2012124396A RU 2520956 C2 RU2520956 C2 RU 2520956C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- frequency
- microcontroller
- array
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники, в частности к средствам измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) четырехполюсника.The present invention relates to the field of measuring equipment, in particular to means for measuring the amplitude-frequency characteristics (AFC) of a four-terminal network.
Известно устройство для автоматического измерения параметров амплитудно-частотной характеристики избирательного четырехполюсника, имеющего только один максимум или минимум в своей АЧХ [А.с. СССР №375588, МПК G01R 27/28, Опубл. 1973], содержащее генератор треугольного напряжения, генератор качающейся частоты, испытуемый четырехполюсник, детектор, пороговый формирователь импульсов, формирователь интервалов счета (ФИС), реверсивный счетчик и цифровой индикатор, обеспечивающий индикацию результатов измерений. Повышение точности в сравнении с прототипом достигается за счет компенсации методических и динамических погрешностей измерений за счет того, что полное время счета неизвестной частоты разделено на две части, одна из которых имеет временной сдвиг вверх, а другая - вниз по отношению к истинному значению частоты. Однако устройство не может правильно работать при условии нескольких максимумов в исследуемой АЧХ, а также отображать измеренную АЧХ на индикаторном устройстве.A device for automatically measuring the parameters of the amplitude-frequency characteristics of a selective quadrupole having only one maximum or minimum in its frequency response [A. S. USSR No. 375588, IPC G01R 27/28, Publ. 1973], containing a triangular voltage generator, oscillating frequency generator, tested quadrupole, detector, threshold pulse shaper, counting interval shaper (FIS), a reversible counter and a digital indicator that provides an indication of the measurement results. Improving the accuracy in comparison with the prototype is achieved by compensating for the methodological and dynamic measurement errors due to the fact that the total counting time of the unknown frequency is divided into two parts, one of which has a time shift up and the other down with respect to the true frequency value. However, the device cannot work correctly under the condition of several maxima in the studied frequency response, and also display the measured frequency response on the indicator device.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранный в качестве прототипа цифровой измеритель модуляции [Пат. 2424534 РФ, МПК G01R 29/06, Опубл. 20.07.2011], содержащий индикатор, преобразователь аналог-код, входное устройство и микроконтроллер. Closest to the technical nature of the claimed device is selected as a prototype digital modulation meter [Pat. 2424534 RF, IPC G01R 29/06, Publ. 07/20/2011], containing an indicator, an analog-code converter, an input device and a microcontroller.
Структурная схема приведена на фиг.1. Цифровой измеритель содержит входное устройство 1, преобразователь 2 аналог-код, микроконтроллер 3 и индикатор 4. Причем выход входного устройства 1 соединен с первым входом преобразователя 2 аналог-код, выход которого соединен с первым входом микроконтроллера 3, первый выход микроконтроллера соединен с индикатором, второй выход соединен со вторым входом преобразователя 2 аналог-код, а третий выход - со вторым входом входного устройства 1.The block diagram is shown in figure 1. The digital meter contains an
Принцип работы измерителя основан на обработке дискретизированного массива данных при помощи преобразований Фурье и Гильберта.The principle of operation of the meter is based on processing a discretized data array using Fourier and Hilbert transforms.
Преобразование Гильберта позволяет найти для сигнала X(t) ортогональный ему сигнал X1(t). Используя эти сигналы, находится огибающая (мгновенная амплитуда) и мгновенная частота сигнала по формулам:The Hilbert Transform allows it to find an orthogonal signals X 1 (t) to X (t) signal. Using these signals, the envelope (instantaneous amplitude) and the instantaneous frequency of the signal are found by the formulas:
; . ; .
За счет дополнительной обработки и фильтрации находятся следующие производные параметры:Due to additional processing and filtering, the following derived parameters are found:
- Глубина AM - пиковое и среднеквадратическое значение в заданной полосе частот.- Depth AM - peak and root mean square values in a given frequency band.
- Девиация частоты - пиковое и среднеквадратическое значение в заданной полосе частот.- Frequency deviation - peak and rms value in a given frequency band.
- Частота несущей (центральная частота).- Carrier frequency (center frequency).
- Частота модулирующего сигнала AM и (или) ЧМ.- The frequency of the modulating signal AM and (or) FM.
- Коэффициент нелинейных искажений модулирующего сигнала AM и (или) ЧМ.- The coefficient of nonlinear distortion of the modulating signal AM and (or) FM.
Устройство не имеет схемы генерации сигналов и, следовательно, не может быть использовано для измерения амплитудно-частотных характеристик.The device does not have a signal generation circuit and, therefore, cannot be used to measure the amplitude-frequency characteristics.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, а именно обеспечение возможности измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) четырехполюсника, таких как: нижняя частота на заданном уровне -fн, верхняя частота на заданном уровне -fв, полоса частот на заданном уровне fв-fн, центральная частота на заданном уровне fц=(fв-fн)/2, неравномерность АЧХ в заданной полосе частот - α.The object of the invention is to expand the functional capabilities of the device, namely providing the possibility of measuring the amplitude-frequency characteristics (frequency response) of quadripole, such as: the lower frequency at a given level -f n, upper frequency -f at a predetermined level in the frequency band at a predetermined level f in -f n , the center frequency at a given level f c = (f in -f n ) / 2, the frequency response unevenness in a given frequency band - α.
Поставленная задача достигается тем, что в цифровой измеритель модуляции, содержащий индикатор, микроконтроллер, преобразователь аналог-код, выход которого соединен с первым входом микроконтроллера, первый выход микроконтроллера соединен с индикатором, введен преобразователь код-аналог, устройство ввода и устройство сопряжения, первый вход которого является входом измерителя, а первый выход является выходом измерителя, второй выход устройства сопряжения соединен с первым входом преобразователя аналог-код, второй вход которого соединен со вторым выходом микроконтроллера, второй вход которого соединен с устройством ввода, третий выход микроконтроллера соединен с третьим входом устройства сопряжения, четвертый выход микроконтроллера соединен со входом преобразователя цифра-аналог, выход которого соединен со вторым входом устройства сопряжения.The task is achieved in that a digital modulation meter containing an indicator, a microcontroller, an analog-to-code converter, the output of which is connected to the first input of the microcontroller, the first output of the microcontroller is connected to an indicator, a code-to-analog converter, an input device and a pairing device, the first input which is the input of the meter, and the first output is the output of the meter, the second output of the interface device is connected to the first input of the analog-code converter, the second input of which is connected ene to the second output of the microcontroller, a second input coupled to the input device, the third output of the microcontroller is connected to the third input of the coupling device, the fourth output of the microcontroller is connected to the input of the converter digital-to-analog output of which is connected to the second input coupling device.
Структурная схема цифрового измерителя АЧХ приведена на фиг.2. На схеме обозначены: устройство сопряжения 1, преобразователь 2 аналог-код, микроконтроллер 3, индикатор 4, преобразователь код-аналог 5, устройство ввода 6. Причем первый вход устройства сопряжения 1 является входом измерителя, а первый выход является выходом измерителя, второй выход устройства сопряжения 1 соединен с первым входом преобразователя 2 аналог-код, второй вход которого соединен со вторым выходом микроконтроллера 3, второй вход которого соединен с устройством ввода 6, третий выход микроконтроллера 3 соединен с третьим входом устройства сопряжения 1, четвертый выход микроконтроллера 3 соединен со входом преобразователя цифра-аналог 5, выход которого соединен со вторым входом устройства сопряжения 1, выход преобразователя 2 аналог-код соединен с первым входом микроконтроллера 3, первый выход микроконтроллера 3 соединен с индикатором 4.The structural diagram of a digital frequency response meter is shown in figure 2. On the diagram are indicated:
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Сигнал с исследуемого устройства или линии связи поступает на устройство сопряжения 1, представляющее собой согласованный усилитель-аттенюатор с регулируемым коэффициентом передачи как для приемного, так и для передающего трактов. Затем сигнал поступает на преобразователь 2 аналог-код (аналого-цифровой преобразователь - АЦП), работающий в режиме стробирования. В зависимости от уровня сигнала, оцифрованного преобразователем 2 аналог-код, микроконтроллер 3 задает такой коэффициент передачи приемного тракта устройства сопряжения 1, чтобы максимальное значение кода АЦП лежало в пределах от 0.5 до 0.9 предела шкалы. В зависимости от режима работы, выбранного через устройства ввода 6, и отображающегося на индикаторе 4, микроконтроллер 3 задает частоту дискретизации f∂ для преобразователей аналог-код 2 и код-аналог 5 таким образом, чтобы спектр генерируемого и получаемого сигнала был расположен в диапазоне частот от 0 до f∂/2. Массив оцифрованных данных X[iT∂] с выхода преобразователя 2 аналог-код поступает на микроконтроллер 3, который реализует представленный ниже алгоритм работы.The signal from the studied device or communication line is fed to the
В зависимости от выбранного режима работы устройство отображает на индикаторе 4 либо АЧХ измеренного тракта с вычисленными параметрами АЧХ, либо параметры модулированного сигнала.Depending on the selected operating mode, the device displays on
Принцип работы измерителя основан на расширенной обработке дискретизированного массива данных при помощи преобразований Фурье и Гильберта.The principle of operation of the meter is based on the advanced processing of the sampled data array using the Fourier and Hilbert transforms.
В микроконтроллере реализуется следующий алгоритм работы:The following algorithm is implemented in the microcontroller:
Если выбран режим работы «Цифровой измеритель модуляции», алгоритм работы полностью повторяет алгоритм работы устройства из прототипа.If the “Digital modulation meter” operating mode is selected, the operation algorithm completely repeats the operation algorithm of the device from the prototype.
Если выбран режим работы «Цифровой измеритель АЧХ», то реализуется модифицированный алгоритм работы, который использует цифровой метод компенсации динамических погрешностей измерений за счет того, что полное время счета неизвестной частоты разделено на две части, одна из которых имеет временной сдвиг вверх, а другая - вниз по отношению к истинному значению частоты, созданный на основе метода аналога.If the “Digital frequency response meter” operating mode is selected, a modified operating algorithm is implemented that uses the digital method of compensating dynamic measurement errors due to the fact that the total counting time of the unknown frequency is divided into two parts, one of which has a time shift up, and the other down to the true value of the frequency, created on the basis of the analogue method.
Алгоритм работы:Work algorithm:
1. Выбираем частоту дискретизации fs. Согласно т. Котельникова fs должны быть более чем в два раза больше, чем верхняя частота в спектре анализируемого сигнала. Дополнительно необходимо учесть расширение спектра из-за необходимости использования частотной модуляции (ЧМ) испытательного сигнала, минимальное расширение происходит при использовании гармонической частотной модуляции (ГЧМ). В устройстве сопряжения применяется фильтр, для подавления компонент частоты fs/2, однако уровень подавления этих составляющих может быть невысок, например 12 дБ на октаву. Т.о. для использования одной частоты дискретизации для ЦАП и АЦП частоту дискретизации целесообразно выбрать в 4 раза больше, чем верхняя частота в спектре испытательного ЧМ сигнала, тем самым можно ослабить требования к фильтру в устройстве сопряжения. Согласно т.Котелникова частота дискретизации должна быть более чем в 2 раза выше верхней частоты спектра генерируемого сигнала.1. Select the sampling frequency f s . According to Comrade Kotelnikov, f s should be more than two times greater than the upper frequency in the spectrum of the analyzed signal. Additionally, it is necessary to take into account the expansion of the spectrum due to the need to use frequency modulation (FM) of the test signal, the minimum expansion occurs when using harmonic frequency modulation (GFM). A filter is used in the interface device to suppress the frequency components f s / 2, however, the level of suppression of these components may be low, for example 12 dB per octave. T.O. to use the same sampling frequency for the DAC and ADC, it is advisable to choose a
2. Генерируем испытательный ГЧМ сигнал с частотой дискретизации fs, содержащий 1 период модуляции, т.е. изменения частоты от fmin до fmax, от fmax до fmin. В памяти микроконтроллера сохраняем массив значений utst[iT∂], где i∈[0, N-1] - номер элемента в массиве utst[iT∂], состоящий из N точек.2. We generate a test GFM signal with a sampling frequency f s containing 1 modulation period, i.e. frequency changes from f min to f max , from f max to f min . In the microcontroller’s memory we store an array of values u tst [iT ∂ ], where i∈ [0, N-1] is the number of the element in the array u tst [iT ∂ ], consisting of N points.
Где Umax - амплитуда генерируемого ЦАП сигнала в дискретах, например, 5123,Where U max - the amplitude of the generated DAC signal in discrete, for example, 5123,
Δf - максимальное отклонение частоты относительно среднего значения Δf=(fmax-fmin)/2,Δ f is the maximum frequency deviation relative to the average Δ f = (f max -f min ) / 2,
fmax и fmin - задаваемые пользователем значения диапазона частот,f max and f min - user-defined values of the frequency range,
fmod=fs/N - частота модуляции,f mod = f s / N is the modulation frequency,
- центральная частота. - center frequency.
Такой выбор частоты сигнала позволяет задать ровно один период тестового сигнала в массиве.This choice of signal frequency allows you to specify exactly one period of the test signal in the array.
3. Подаем на вход преобразователя код-аналог массив значений utst[i].3. We feed an array of values u tst [i] to the input of the converter.
4. Дискретизируем выходной сигнал испытуемого модуля с частотой fs и получаем массив u[i], где i∈[0,N-1] - номер элемента в массиве u[i].4. We sample the output signal of the tested module with a frequency f s and obtain an array u [i], where i∈ [0, N-1] is the number of the element in the array u [i].
5. Находим максимальное значение из массива AMAX=MAX(u[i]).5. Find the maximum value from the array A MAX = MAX (u [i]).
Если Р1>Аmax/МАХАЦП>Р2, то коэффициент передачи входного устройства не изменяем. Здесь: P1 и Р2 - максимальный и минимальный коэффициенты использования динамического диапазона АЦП (можно выбрать Р1=0.9, P2=0.5); МАХАЦП - предел шкалы АЦП. При необходимости изменения коэффициента передачи повторяем 4-й и 5-й шаги алгоритма. Правильный выбор коэффициента передачи обеспечит более полное использование рабочего диапазона АЦП, что будет способствовать высокой точности оцифровки.If P 1 > A max / MAX ADC > P 2 , then the input gain of the input device is not changeable. Here: P 1 and P 2 are the maximum and minimum coefficients of using the dynamic range of the ADC (you can choose P 1 = 0.9, P 2 = 0.5); MAX ADC - ADC scale limit. If necessary, change the transmission coefficient, repeat the 4th and 5th steps of the algorithm. The right choice of transmission coefficient will provide more complete use of the ADC working range, which will contribute to high digitization accuracy.
6. Находим прямое быстрое преобразование Фурье (БПФ) от массива u[i], получаем массив спектральных составляющих S[i]=FFT(u[i]). Для фильтрации паразитной постоянной составляющей, возникающей в процессе получения дискретизированного массива данных, обнуляем амплитуду 0-й спектральной составляющей и получаем массив S*[i]. Затем, используя обратное преобразование Фурье (ОБПФ), получаем отфильтрованный массив u*[i].6. We find the direct fast Fourier transform (FFT) from the array u [i], we obtain an array of spectral components S [i] = FFT (u [i]). To filter the parasitic constant component that occurs in the process of obtaining a discretized data array, zero the amplitude of the 0-th spectral component and get the array S * [i]. Then, using the inverse Fourier transform (OBPF), we get the filtered array u * [i].
7. Находим преобразование Гильберта от массива u[iT∂] через БПФ (FFT) и ОБПФ (RFT):7. We find the Hilbert transform from the array u [iT ∂ ] via FFT and FFT (RFT):
u⊥[i]=H(u*[i])=RFT(k·S⊥[i]), где S⊥[i)=k·S*[i]u ⊥ [i] = H (u * [i]) = RFT (k · S ⊥ [i]), where S ⊥ [i) = k · S * [i]
k=-j, если i=0, 1, 2, 3, …N/2; k=j, если i=N/2+1, N/2+2, N/2+3, …N-1.k = -j if i = 0, 1, 2, 3, ... N / 2; k = j if i = N / 2 + 1, N / 2 + 2, N / 2 + 3, ... N-1.
8. Находим огибающую АЧХ по формуле: .8. We find the envelope of the frequency response by the formula: .
9. Обнуляем ВЧ спектральные составляющие огибающей АЧХ. Для этого вычисляем прямое преобразование Фурье от массива A[i] (Пример массива A[i] приведен на Фиг.3). В полученном массиве спектральных составляющих SA[i] обнуляем составляющие от Q до N-Q, где Q - параметр, задаваемый пользователем, например 64. Параметр Q по сути задает максимальное количество периодов (максимумов и минимумов) АЧХ после фильтрации. Чем меньше этот параметр, тем сильнее фильтруется АЧХ, но тем более пологой будет АЧХ, т.е. максимальная крутизна определяется этим параметром. Реальное значение Q может варьироваться в диапазоне от 16 до N/2, при N/2 фильтрация полностью отключается. Затем вычисляем обратное преобразование Фурье, результаты которого записываем в массив А*[i]. Данная операция позволит устранить изрезанность амплитудно-частотной характеристики, вызванной шумами. Пример массива А*[i] приведен на Фиг.4.9. Zero the high-frequency spectral components of the envelope of the frequency response. To do this, we calculate the direct Fourier transform of the array A [i] (An example of the array A [i] is shown in Figure 3). In the resulting array of spectral components S A [i], we zero out the components from Q to NQ, where Q is a user-defined parameter, for example 64. Parameter Q essentially sets the maximum number of periods (maxima and minima) of the frequency response after filtering. The smaller this parameter, the stronger the frequency response is filtered, but the more gentle the frequency response will be, i.e. maximum slope is determined by this parameter. The real value of Q can vary in the range from 16 to N / 2, with N / 2 filtering is completely disabled. Then we calculate the inverse Fourier transform, the results of which are written into the array A * [i]. This operation will eliminate the ruggedness of the amplitude-frequency characteristics caused by noise. An example of an array A * [i] is shown in Figure 4.
10. С целью нахождения мгновенной частоты вычисляем производную от массивов u* , u⊥, используя прямое и обратное преобразование Фурье:10. In order to find the instantaneous frequency, we calculate the derivative of the arrays u * , u ⊥ using the direct and inverse Fourier transform:
(u[i])′=RFT(k·S*[i]); (u⊥[i]′=RFT(k·S⊥[i]).(u [i]) ′ = RFT (k · S * [i]); (u ⊥ [i] ′ = RFT (k · S ⊥ [i]).
Здесь k=jωi, если i=0, 1, 2, 3, …N/2; k=-jω(N-i), если i=N/2+1, N/2+2,N-1.Here k = jωi if i = 0, 1, 2, 3, ... N / 2; k = -jω (N-i) if i = N / 2 + 1, N / 2 + 2, N-1.
11. Получаем массив мгновенных значений частот F[iT∂)]:11. We get an array of instantaneous frequency values F [iT ∂ )]:
. .
12. Находим преобразование Фурье от массива F[i], получаем массив SF[i]=FFT(F[i]). Отфильтровываем массив SF[i], обнуляя компоненты с индексами i=3, 4, …N-3, получаем массив . Находим обратное преобразование Фурье от массива , получаем отфильтрованный массив F*[i].12. We find the Fourier transform of the array F [i], we obtain the array S F [i] = FFT (F [i]). We filter out the array S F [i], zeroing out the components with indices i = 3, 4, ... N-3, we get an array . Find the inverse Fourier transform of the array , we get the filtered array F * [i].
13. Соединяем массивы мгновенных значений F*[i] и А*[i] в единый массив значений FA[i].F, FA[i].A. Так же, для каждого элемента массива добавляем бинарный параметр I, принимающий значения «истина»/«ложь» (1 и 0, соответственно). Значение «истина» означает, что точка принадлежит возрастающему участку амплитуды, значение «ложь» означает, что точка принадлежит убывающему участку амплитуды. При объединении параметр I=0. Таким образом, массив FA представляет собой таблицу записей, состоящую из трех полей:13. Connect the arrays of instantaneous values F * [i] and A * [i] into a single array of values FA [i] .F, FA [i] .A. Also, for each element of the array, add the binary parameter I, which takes the values true / false (1 and 0, respectively). The value "true" means that the point belongs to the increasing section of the amplitude, the value "false" means that the point belongs to the decreasing section of the amplitude. When combined, the parameter I = 0. Thus, the FA array is a table of records consisting of three fields:
- Амплитуда, А.- Amplitude, A.
- Частота, F.- Frequency, F.
- Параметр возрастания, I.- Parameter of increase, I.
14. Разделяем массив FA[i] на два массива, в одном из которых при увеличении индекса частота возрастает - F↑А[i], в другом соответственно убывает F↓А[i]. Для этого выполняем шаги 14.1.-14.4.14. We divide the array FA [i] into two arrays, in one of which with increasing index the frequency increases - F ↑ A [i], in the other it decreases F ↓ A [i] accordingly. To do this, perform steps 14.1.-14.4.
14.1. Устанавливаем значение индексов массивов i=0, j=0, k=0.14.1. We set the value of the indices of arrays i = 0, j = 0, k = 0.
14.2. Если FA[(i+1)]. F>FA[i]. F>0, заносим точку FA[i] в массив F↑A[j] (см. Фиг.5, штрихпунктирная линяя) и увеличиваем значение j на 1, иначе заносим эту точку в массив F↓А[k] (см. Фиг.5, пунктирная линяя) и увеличиваем значение k на 1.14.2. If FA [(i + 1)]. F> FA [i]. F> 0, we put the point FA [i] in the array F ↑ A [j] (see Figure 5, the dash-dotted line) and increase the value of j by 1, otherwise we enter this point in the array F ↓ A [k] (see 5, dashed line) and increase the value of k by 1.
14.3. Увеличиваем значение i на 1.14.3. Increase i by 1.
14.4. Если i<N-1, переходим к пункту 14.2.14.4. If i <N-1, go to step 14.2.
15. Вычисляем для массивов F↑А, F↓А параметр возрастания - I.15. We calculate for arrays F ↑ A, F ↓ A the parameter of increase is I.
16. Устанавливаем индекс массива i=0.16. Set the index of the array i = 0.
17. Вычисляем разницу значений амплитуд как dA=F↓A[i+1]- F↓А[i]17. We calculate the difference in the values of the amplitudes as dA = F ↓ A [i + 1] - F ↓ A [i]
18. Если dA>0, то для точки F↓А[i+1] устанавливаем признак возрастания I=1. Если i=0, то эту же операцию производим с точкой F↓A[0], причем признак I для этой точки определяем как I для точки с индексом 1.18. If dA> 0, then for the point F ↓ A [i + 1] we establish the sign of increasing I = 1. If i = 0, then the same operation is performed with the point F ↓ A [0], and the sign I for this point is defined as I for the point with
19. Увеличиваем значение индекса массива на 1. Если i<N, переходим к пункту 18.19. Increase the value of the array index by 1. If i <N, go to step 18.
20. Повторяем пункты алгоритма 16-19 для массива F↑А.20. Repeat paragraphs of algorithm 16-19 for an array F ↑ A.
21. Устанавливаем индекс массива i=0. Значение признака предыдущей точки UAprev устанавливаем равным 0. Значение границы сортировки Bord=0.21. Set the index of the array i = 0. The value of the attribute of the previous point U Aprev is set to 0. The value of the sort boundary Bord = 0.
22. Устанавливаем t равным Bord, ΔА равным максимально возможному значению амплитуды А.22. Set t equal to Bord, ΔА equal to the maximum possible value of amplitude A.
23. Сравниваем точку F↑А[i] с точкой F↓А[t] по амплитуде. Вычисляем разницу значений и, если она меньше ΔА, то ΔА присваиваем ее значение, а также рассчитываем среднее значение амплитуды23. Compare the point F ↑ A [i] with the point F ↓ A [t] in amplitude. We calculate the difference in values and, if it is less than ΔА, then ΔА we assign its value, and also calculate the average value of the amplitude
mA=(F↑A[i]. A+F↓A[t].A)/2mA = (F ↑ A [i]. A + F ↓ A [t] .A) / 2
24. Увеличиваем t на единицу.24. Increase t by one.
25. Если для точки FA,[t] IA=IAprev, переходим к пункту 24. Иначе, записываем в массив FAsort[i].A значение амплитуды mA - FAsort[i].A=mА, рассчитываем среднее значение частоты25. If for the point FA , [t] I A = I Aprev , go to step 24. Otherwise, we write the value of the amplitude mA into the array FA sort [i] .A, FA - sort [i] .A = mA, calculate the average value frequency
mF==(F↑A[i].F+F↓A[t].F)/2mF == (F ↑ A [i] .F + F ↓ A [t] .F) / 2
и так же записываем значение в массив FAsort[i].F=mF. Увеличиваем i на единицу и переходим к пункту 27.and also write the value to the array FA sort [i] .F = mF. Increase i by one and go to step 27.
26. Если для точки массива FA''[i] IA≠IAprev, присваиваем значение границы сортировки Bord=i. Если i=N, переходим к пункту 28, иначе повторяем действия с пункта 23.26. If for an array point FA '' [i] I A ≠ I Aprev, we assign the value of the sort boundary Bord = i. If i = N, go to step 28; otherwise, repeat the steps from step 23.
27. Если не выбран режим относительных измерений, то отображаем полученную зависимость FAsort[i] (см. Фиг.5, сплошная линяя) на индикаторном устройстве.27. If the relative measurement mode is not selected, then we display the obtained dependence FA sort [i] (see Figure 5, solid line) on the indicator device.
28. Рассчитываем и отображаем неравномерность - α в диапазоне частот от fmin до fmax, задаваемых пользователем. α=201g (Amax/Amin), где Аmax и Amin - максимальное и минимальное значения в массиве FAsort[i], лежащего между частотами fmin и fmax.28. We calculate and display the non-uniformity - α in the frequency range from f min to f max specified by the user. α = 201g (A max / A min ), where A max and A min are the maximum and minimum values in the array FA sort [i] lying between the frequencies f min and f max .
29. Вычисляем максимальное значение амплитуды А* в массиве FAsort[i].29. Calculate the maximum value of the amplitude A * in the array FA sort [i].
30. Нормируем массив FAsort[i] по максимальной амплитуде FA* sort[i].A=20lg(FAsort[i].A/А*). Если выбран режим относительных измерений, то отображаем полученную зависимость на индикаторном устройстве.30. We normalize the array FA sort [i] according to the maximum amplitude FA * sort [i] .A = 20lg (FA sort [i] .A / A * ). If the relative measurement mode is selected, then we display the obtained dependence on the indicator device.
31. Определяем нижнюю -fн и верхнюю -fв частоту на заданном пользователем уровне L [дБ], для этого в массиве находим ближайшие к L значения амплитуды . Определяем, какое из найденных значений массива больше по частоте, записываем частоту для этого индекса в переменную , меньшее значение по частоте записываем в переменную fн.31. We determine the lower -f n and the upper -f to the frequency at the user-specified level L [dB], for this in the array we find the amplitude values closest to L . We determine which of the found values of the array is larger in frequency, write the frequency for this index into a variable , a lower value in frequency is written into the variable f n .
32. Рассчитываем полосу частот на заданном уровне fв-fн и центральную частоту на заданном уровне Fц=(fв-fн)/2.32. We calculate the frequency band at a given level f in -f n and the center frequency at a given level F c = (f in -f n ) / 2.
33. Отображаем найденные значения параметров АЧХ: α, fв-fн, fв, fн, fц.33. We display the found values of the frequency response parameters: α, f in -f n , f in , f n , f c .
34. Если для анализа необходимо изменение диапазона частот для анализа, то переходим к пункту 2 алгоритма, иначе переходим к пункту 3.34. If analysis requires changing the frequency range for analysis, then go to step 2 of the algorithm, otherwise go to
Пункты алгоритма 13-26 реализуют компенсацию динамических погрешностей измерений за счет того, что измерение АЧХ разделено на две части, одно из которых происходит при возрастании частоты, а другое при убывании.Paragraphs of algorithm 13-26 implement the compensation of dynamic measurement errors due to the fact that the frequency response measurement is divided into two parts, one of which occurs with increasing frequency, and the other with decreasing frequency.
Наибольший эффект от использования предложенного изобретения может быть достигнут в измерительных комплексах, содержащих быстродействующий микроконтроллер/сигнальный процессор. Расширение функциональных возможностей достигнуто за счет усложнения алгоритма цифровой обработки и введения схемы генерации тестового сигнала для измерения АЧХ.The greatest effect of using the proposed invention can be achieved in measuring complexes containing a high-speed microcontroller / signal processor. The expansion of functionality was achieved by complicating the digital processing algorithm and introducing a test signal generation circuit for measuring the frequency response.
Предложенный цифровой измеритель АЧХ может измерять:The proposed digital frequency response meter can measure:
- АЧХ устройства.- Frequency response of the device.
- АЧХ линии или канала связи, при этом необходимо 2 измерителя на каждом конце линии или канала связи.- Frequency response of a communication line or channel, while 2 meters are needed at each end of the communication line or channel.
- Параметры АЧХ: нижнюю -fн и верхнюю -fв частоту на заданном уровне, полосу частот на заданном уровне fв-fн, центральную частоту на заданном уровне fц=(fв-fн)/2, неравномерность АЧХ в заданной полосе частот - α.- Frequency response parameters: lower -f n and upper -f to frequency at a given level, frequency band at a given level f to -f n , center frequency at a given level f c = (f to -f n ) / 2, frequency response unevenness given frequency band - α.
- Глубину AM - пиковое значение в заданной полосе частот.- Depth AM - peak value in a given frequency band.
- Девиацию частоты - пиковое значение в заданной полосе частот.- Frequency deviation - peak value in a given frequency band.
- Глубину AM - среднеквадратическое значение в заданной полосе частот.- Depth AM - RMS value in a given frequency band.
- Девиацию частоты - среднеквадратическое значение в заданной полосе частот.- Frequency deviation - RMS value in a given frequency band.
- Частоту несущей (центральную частоту).- Carrier frequency (center frequency).
- Частоту модулирующего сигнала AM и (или) ЧМ.- The frequency of the modulating signal AM and (or) FM.
- Коэффициент нелинейных искажений модулирующего сигнала AM и (или) ЧМ.- The coefficient of nonlinear distortion of the modulating signal AM and (or) FM.
Использование в цифровом измерителе АЧХ недорогой цифровой схемотехнической базы приводит к снижению стоимости и повышению надежности устройства.The use of an inexpensive digital circuitry base in a frequency response meter reduces the cost and improves the reliability of the device.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012124396/28A RU2520956C2 (en) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Digital meter of amplitude frequency response |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012124396/28A RU2520956C2 (en) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Digital meter of amplitude frequency response |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012124396A RU2012124396A (en) | 2013-12-20 |
RU2520956C2 true RU2520956C2 (en) | 2014-06-27 |
Family
ID=49784527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012124396/28A RU2520956C2 (en) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Digital meter of amplitude frequency response |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2520956C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2577078C2 (en) * | 2015-01-26 | 2016-03-10 | Гарри Романович Аванесян | Digital meter for amplitude-frequency characteristics (versions) and special-purpose time interval former |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3873909A (en) * | 1967-08-21 | 1975-03-25 | Varian Associates | Gyromagnetic apparatus employing computer means for correcting its operating parameters |
JPS5291473A (en) * | 1976-01-27 | 1977-08-01 | Takeda Riken Ind Co Ltd | Frequency characteristic measuring device |
US5420516A (en) * | 1991-09-20 | 1995-05-30 | Audio Precision, Inc. | Method and apparatus for fast response and distortion measurement |
DE19530812A1 (en) * | 1995-08-22 | 1996-01-18 | Oliver Bartels | Radio measuring receiver or spectrum analyser with image frequency suppression |
RU2248000C2 (en) * | 2003-05-05 | 2005-03-10 | Поздняков Владислав Александрович | Digital modulation meter |
US20080097712A1 (en) * | 2002-02-08 | 2008-04-24 | Peter George Bruce | Test Equipment and Portable Test Device |
RU2424534C1 (en) * | 2010-04-05 | 2011-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет" | Digital modulation metre |
-
2012
- 2012-06-13 RU RU2012124396/28A patent/RU2520956C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3873909A (en) * | 1967-08-21 | 1975-03-25 | Varian Associates | Gyromagnetic apparatus employing computer means for correcting its operating parameters |
JPS5291473A (en) * | 1976-01-27 | 1977-08-01 | Takeda Riken Ind Co Ltd | Frequency characteristic measuring device |
US5420516A (en) * | 1991-09-20 | 1995-05-30 | Audio Precision, Inc. | Method and apparatus for fast response and distortion measurement |
DE19530812A1 (en) * | 1995-08-22 | 1996-01-18 | Oliver Bartels | Radio measuring receiver or spectrum analyser with image frequency suppression |
US20080097712A1 (en) * | 2002-02-08 | 2008-04-24 | Peter George Bruce | Test Equipment and Portable Test Device |
RU2248000C2 (en) * | 2003-05-05 | 2005-03-10 | Поздняков Владислав Александрович | Digital modulation meter |
RU2424534C1 (en) * | 2010-04-05 | 2011-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет" | Digital modulation metre |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Поздняков В. А. Развитие методов определения параметров радиосигнала по массиву мгновенных значений // Автореферат диссертации, Владимир, 2004 (фиг. 2). * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2577078C2 (en) * | 2015-01-26 | 2016-03-10 | Гарри Романович Аванесян | Digital meter for amplitude-frequency characteristics (versions) and special-purpose time interval former |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012124396A (en) | 2013-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hidalgo et al. | A simple adjustable window algorithm to improve FFT measurements | |
US20110093225A1 (en) | Method of making frequency domain measurements on a time domain instrument | |
CN111585927B (en) | Frequency modulation demodulation system and signal processing method | |
US8026728B2 (en) | Spectrum analyzers with dynamic range indicator and methods of use | |
CN102868402A (en) | Test method for testing main performance indices of analog-to-digital converter (ADC) | |
CN104483619B (en) | A kind of frequency characteristics measurement system based on virtual instrument | |
CN107576890A (en) | A kind of time domain distance-finding method and device | |
CN105676261A (en) | System and method for measuring beam flow intensity of particle accelerator | |
US20160226558A1 (en) | De-Embedding Cable Effect for Waveform Monitoring for Arbitrary Waveform and Function Generator | |
RU2520956C2 (en) | Digital meter of amplitude frequency response | |
US11885839B2 (en) | Method and system for making time domain measurements of periodic radio frequency (RF) signal using measurement instrument operating in frequency domain | |
RU2424534C1 (en) | Digital modulation metre | |
AboBakr et al. | Toward portable bio-impedance devices | |
JP2013544369A (en) | System frequency response test using continuous sweep frequency | |
RU2734902C1 (en) | Method of measuring input and mutual resistance of antennas in frequency band | |
Parvis et al. | A precompliance EMC test-set based on a sampling oscilloscope | |
CN201382975Y (en) | Phase noise tester | |
RU2248000C2 (en) | Digital modulation meter | |
Miyazaki et al. | Lock-in amplifier impedance meter using a low-cost microcontroller | |
Waivio | High frequency sampling oscilloscopes used for vector network analysis: Synthetic vector network analyzer | |
CN206114773U (en) | High performance spectral analyser | |
CN212540518U (en) | Alternating current ground potential gradient voltage signal measuring device | |
CN110070886A (en) | Noise characteristic analysis method and noise characteristic analysis system | |
RU2765836C2 (en) | Method for measuring resonant frequency and q-factor | |
CN110672927B (en) | Voltage fitting method based on target |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170614 |