SU1048420A1 - Цифровой панарамный измеритель частоты - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радионавигации, а также в радиотехнических системах траекторных измерений.

Известен цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные генератор тактовы импульсов, счетчик импульсов, стро:бируемый ДешисЬратор, блок посто нной пам ти, блок сумматоров, квадратор и решающий блок, а также формирователь импульсов нулей, выход которого подключен к первому входу стробируемого дешифратора Q.

Указанный измеритель, к концу интервала наблюдени  формирует спектр сигнала, по координате максимума которого производитс  оценка частоты исспедуемого сигнала. Однако при наличии на входе измерител  двух или более сигналов в спектре выходного сигнала по вл ютс  ложные (аномальные ) составл ющие, обусловленные нелинейностью преобразовани .

Известен также цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные сийхронизатор , счетчик, многоразр дный ключ, блок пам ти, накапливак ций сумматор, и квадратор, последовательно соединенные блок автоматической регулировки усилени , генера тор опсзрчой частоты, сз Мматор и формирователь импульсов нуль-пересечений , выход которого подключен к управл ющему входу многоразр дного ключа, а вход блока автоматической регулировки усилени  и второй вход сумматора объединены и  вл ютс  входом измерител , установочные входы накапливающего сумматора и счетчика соединены с выходом сброса синхронизатора 21 .

В данном измерителе наличие опорного , сигнала большой интенсивности, лежащего за пределами полосы измер емых частот, позвол ет линеаризировать (по отношению к полезномгу сиг налу) операцию формировашет временной последовательности нулей   за счет возникающей фазовой модул ции результирующего колебани  вынести паразитные комбинационшле частот-г ные составл ющие; за пределы полосы исследуемых частот.

Однако вли ние боковых лепестков мощного опорного сигнала сводитс  к присутствию в №1числ емых спектральных отсчетах аддитивных добавок, измен ющихс  от отсчета к-отсчету и загр зн ющих информационный спектр. Величины добавок не завис т от спекрального состава и амплитуды информационного сигнала, а определ ютс  лишь мощностью опорного сигнала и частотным рассто нием вычисл емого спектрального отсчета по отношению к частоте мощного опорного сигнала.

Цель изобретени  - улучшение разрешающей способности измерител  . и расширение его дхинамического диапазона .

Поставленна  цель достигаетс  тем что в цифровой панор-амный измеритель частоты, содержащий последовательно сЪединенные синхронизатор, счетчик, многоразр дный ключ, блок пам ти и накапливак ций сумматор квадратор, последовательно: соединенные блок автоматической регулировки усилени , генератор опорной частоты, сзгмматор и формирователь импульсов нуль-пересечений , выход которого подключен к управл ющему входу многоразр дного ключа, вход блока aвтoмaтичiБcкoй регулировки усилени  и второй вход сумматора объединены и  вл ютс  входом измерител , установочные входы накапливающего сумматора и счетчика соединены с выходом сбрсзса синхрони-затора , решающи блок, выход которого  вл етс  выходом измери.тел , введега 1 последовательно соединенные второй счетчик, второй блок пам ти и блок вычитани , сигнальный и установочный входы второго счетчика подключеш соответственно ко второму шлкоду и выходу сброса синхронизатора , адресный вход квадратора объединен с входом второго блока пам ти, при этом второй вхрд блока вычитани  подключен к выходу квадратораj а выход блока вычитани  соединен с входом решающего блока. .

На фиг. 1 приведена структурна  схема измерител ; на фиг. 2а - ввд спектра суммы трех сигналов (двух информационных и одного опорного при спектральном анализе на коротком временном интервале,б- боковые лепестки опорного сигнала, 8 - спектр очищенного сигнала.

Измеритель содержит сйнхронизатор1 , вход 2, квадратор 3, блок 4 вычитани , решающий блок 5, блок 6 автоматической регулировки усилени , генератор 7 опорной частоты, сумматор 8, формирователь 9 импульсов нульпересечений , счетчик 10, блок II па м ти, .счетчик 12, многоразр дный ключ 13, блок 1Д пам ти и накапли вающий сумматор .15. Измерительный сигнал подаетс  на объединенные входы сумматора 8 и блока 6 автоматиче кой регулировки усилени . Устройство работает, следующим образом . На сигнальный вход цифрового пано рамного измерител  частоты поступает информационный узкополосный сигнал. Этот сигнал в общем случае представ л ет собой смесь двух или более гармонических сигналов различных ча тот и амплитуд с узкополосным шумом В сумматоре 8 выполн етс  сложение двух аналоговых сигналов: информационного сигнала, поступающего с входа, и мощного сигнала опорной час тоты, вырабатываемого генератором 7 Частота опорного сигнала , лежит за пределами полосы частот информа- ционного сигнала и выбираетс  в окрестности точки (1,1-1,5)(fn+F), где fjj - центральна  частота полосы информационных сигналов. Блок 6 авто матической регулировки усилени  регулйрует амплитуду опорного сигнала таким o6i a;3OM, чтобы обеспечить посто нство отношени  напр жений (Uoi,/U(,), где Uc, UQJ, - напр жени  информационного и опорного сигнала соответственно. Выходной сигнал матрра 8 в формирователе 9 импульсоВ нуль-пересечений подвергаетс  значительному усилению и двухстороннему ограничению, после чего выполн етс  формирование коротких электрических импульсов в моменты перехода ограниченным сигналом снизу вверх через нулевой уровень напр жени . Последовательность указанных импульсов (нуль-пересечений)  вл ет|СЯ информационным эквивалентом анализируемого сигнала и подвергаетс  jJBiCKpeTHCwy спектральному анализу. Таким образом на управл ющий вход многоразр дного ключа 13 непрерывно поступает последовательность импульсов нуль-пер.есечений. Выделение из этой последовательности коротких участков, сооответствующих временному интервалу Т спектрального анализа , осуществл етс  путем подачи соответствующих управл ющих импульсов синхронизатора 1 на счетчик 12, квадратор 3, счетчик 10 цифрового панорамного измерител  частоты. В момент начала интервала спектрального анализа на установочные входы обоих счетчиков и накапливающего сумматора подаетс  короткий импульс (который устанавливает указаиные блоки в О). После этого на тактовый вход первого счетчика 12 начинают поступать импульсы тактовой частоты. Тактова  частота должна быт.ь существенно больше центральной частоты fo полосы анализируемых сигналов fe( fo+l) С приходом каждого тактового импульса содержимое первого счетчика 12 увеличивает:с  на единицу.Объем первого счетчика равен () разр дов. В момент прихода первого (очередкого} импульса нуль-пересечений открываетс  многоразр дный ключ 13, многоразр дное двоичное число с выхода счетчика 12 (в параллельном коде) поступает на адресные щины блока 14 пам ти. В результате из блока 14 пам ти выбираетс  строка данных, представл юща  М комплексных чисел, каждое из которых суммируетс  с содержимым соответствующей из М  чеек накапливающего сумматора 15. В М  чейках накапливающего сумматора 15 в течение интервала наблюдени  длительностью Т(( формируютс  (накапливаютс ) М отсчетов комплексного спектра Ч (f) анализируемой после- : довательности нуль-пересечений t на М частотах f « , М-1 Организаци  данных, хран щихс  в блоке пам тн, следующа . Блок 14 содержит М вар столбцов (по числу частот f , перекрывающих анализируе iS частотный диапазон f в (, +:F) с шагом А f 1/2T(,f), а каждый столбец - f строк (где f тактова  частота заполнени  счетчика 12) .В строках каждого столбца щ ан тс  отсчеты (отдельно действительной , отдельно мнимой части) опорных сигналов exp(j2fif t), вычисленные дл  всех возможных на интервале наблюдени  t €(0, Т) дискретйых моментов tfj прихода импульсов нуль-пересечений (состо ний счетчика 12) . - По окончании интервала наблюдени  Т|.| подача тактовых импульсов

на счетчик 12 прекращаетс . На выхо- де счетчика фиксируетс  двоичное число Р. В Р-й строке блока 14 пам ти записано многоразр дное число равное нулю. Поэтому при всех последующих открывани х ключа 13 под воздействием импульсов нуль-пересечений (при, ) содержимое накапливающего сумматора 15 не измер етс .

После завершени  формировани  отсчетов комплексного спектра на интервале t€;(0, Тц-) начинаетс  этап об .работки комплексного спектра. На тактовый вход счетчика 10 из синхронизатора 1 начинают поступать импульсы тактовой частоты. Объем счетчика 10 равен (logjH) раз р дов.: Многоразр дное число с выхода счетчика 10 подаетс  на объединенные входы блока 1I пам ти и квадратора 3.. Под воздействием адресного сигнала квадратор 3 выбирает первый (очередной) отсчет комплексного дискретного спектра из первой (очередной)  чейки накапливающего сумматора 15. По действительной и мнимой части отсчета расчитываетс  квадрат модул  этого отсчета;

Хе (ReYe)-(W%) в блоке 4 вычитани  из первого

(очередного) отсчета энергетического спектра проводитс  вычитание числа, хр ан щегос  в первой (очередной) строке Йлока 11 пам ти. В М строках блока 1t записаны М чисел, численно равных значени м боковых лепестков мощного опорного сигнала на дискретных частотах f 5 спектрального анализа . Огибающа  боковьпс лепестков показана на фиг. 26. Таким путем выполн етс  очистка спектра измерительного сигнала от меюакицего воздействи  боковых лепестков линеари ;зирующего мощного опорного с;игнала |генератора 7. С выхода блока 4 вычитани  очищенные (фиг. 2в) спектральные отсчеты поступают в решающи блок 5, который путем анализа дискретного энергетического спектра смеси сигналов и шума выполн ет определение числа информационных сигналов и их параметров.

Необходимые дл  функционировани  данного цифрового панорамного измерител  частоты данные о значени х дискретных отсчетов боковых лепестков мощного опорного сигнала снимаютс , экспериментальным путем и занос тс  в блок 11 пам ти.

Как указывалось выше, дл  функционировани  устройства необходимо обеспечить С5пцественное превышение тактовой частота над возможными частотами сигналов: f f . В отсутствие сигнала на входе измерител  на выходе формировател  9 нуль-пересечений наблюдаетс  строго периодическа  последовательность импульсов с периодом Тд, t/fon . Если на первый йход сумматора 8 подаетс  сигнал с . напр жением 11 , а на его второй вход - сигнал генератора 7 с напр жением УОП , то нуль-пересечени  суммы сигналов {tit начинают флуктуировать относительно своих средних значений ft ,и «{kTon с дисперсией

, -,. Тактова  частота измеь W ио  .. J. рител  должна выбиратьс  такой, чтобы обеспечить регистрацию этих флуктуации . На практике достаточно обеспечить или1,

, fi(3-5)(fon,.-ig-) По сравнению с п рототипом использование в предпо ешгом устройстве компенсации боковых лепестков опорного сигнала позвол ет выбрать частоту опорного сигнала более низкой и тем саьым уменьшить объем аппаратуры.

/

z

o-

8

i

/

/

/

/cf

ЙИГ./

f

Ч

lpt/г. 2

Claims (1)

1. ЦИФРОВОЙ ПАНОРАМНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ; содержащий последовательно соединенные синхронизатор, . счетчик, многоразрядный ключ, блок памяти, накапливающий сумматоров квадратор, последовательно соединенные блок автоматической регулировки усиления, генератор опорной частоты, сумматор и формирователь импульсов нуль-пересечений, выход которого подключен к управляющему входу многоразрядного ключа, при этом вход блока автоматической регулировки усиления и второй вход сумматора объединены и являются входом устройства, установочные входы накапливающего сумматора и счетчика соединены с выходом сброса синхронизатора, решающий блок, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а;«щ и й с я тем, что, с целью улучшения разрешающей способности измерителя и расширения его динамического диапазона, введены последовательно соединенные второй счетчик, второй блок памяти и блок вычитания, сигнальный .и установочный входы второго счетчика подключены соответственно ко второму выходу й выходу сброса синхронизатора, адресный вход квадратора объединен с входом второго блока памяти, при этом второй вход блока вычитания подключён к выходу 'квадратора, а выход блока вычитания подключен кр входу решающего блока.

   SU ,,, 1048420 >

   ных отсчетах аддитивных добавок, изменяющихся от отсчета к-отсчету и загрязняющих информационный спектр. Величины добавок не зависят от спектрального состава и амплитуда информационного сигнала, а определяются лишь мощностью опорного сигнала и частотным расстоянием вычисляемого спектрального отсчета по отношению к частоте мощного опорного сигнала.

   Цель изобретения - улучшение разрешающей способности измерителя . и расширение его динамического диапазона .

   Поставленная цель достигается тем, что в цифровой панорамный измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, счетчик, многоразрядный ключ, блок памяти и накапливающий сумматор, квадратор, последовательно: соединенные блок автоматической регулировки усиления, генератор опорной частоты, сумматор и формирователь импульсов нуль-пересечений, выход которого подключен к управляющему входу многоразрядного ключа, вход блока автоматической регулировки усиления и второй вход сум30 матора объединены и являются входом измерителя, установочные входа накапливающего сумматора и счетчика соединены с выходом сброса синхронизатора, решающий блок, выход которого является выходом измерителя, введены последовательно соединенные второй счетчик, второй блок памяти и блок вычитания, сигнальный и установочный входы второго счетчика подключены соответственно ко второму выходу и выходу сброса синхронизатора, адресный вход квадратора объединен с входом второго блока памяти, . при этом второй вход блока вычитания подключен к выходу квадратора, а выход блока вычитания соединен с входом решающего блока. ⁹

   На фиг. 1 приведена структурная схема измерителя; на фиг. 2а - ввд спектра суммы трех сигналов (двух