SU1264350A2 - Устройство дл измерени параметров периодического сигнала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоэлектронике . По сравнению с авт.св. № 758534 повьшаетс  точность измерени  путем синхронизации максимально Приведенной по амплитуде гармоникой сигнала. Устр-во содержит АЦП 1, сум матор 2, анализатор параметров 3, блок 4 пам ти, фазовьй детектор (ФД) 5,-фильтр 6, г-р 7, три делител  8, 9 и 10 частоты (ГДЧ) и переключатель Vn) 13. На вход цепи фазовой автоподстройки частоты, состо щей из ФД 5, фильтра 6, г-ра 7 и ДЧ 8, через П 13 поступает либо с входа 11 периодический сигнал, параметры которого измер ютс , либо с входа 12 внешний синхронизирующий сигнал, частота которого равна частоте периодического сигнала. В зтой цепи осуществл етс  слежение за частотой любой из гармоник периодического сигнала, после чего сигнал с выхода 7 делитс  по частоте и поступает на управл ющие входы АЦП 1 и блока 4 пам ти, с помощью которых производитс  дискретизаци  измер емого периодическо (Л го сигнала. После накоплени  сигнала за N периодов информаци  с выхода сумматора 2 поступает на вход анализатора параметров 3. Цель достигаетс  введением ДЧ 9 и 10 и П 13. 1 ил. 5 N9 О5 4 СО СП

Description

IV

1

Изобретение относитс  к радиоэлектронике , может быть использовано дл  измерени  параметров периодических сигналов с флуктуирующим периодом {квазипериодических), принимаемых на фоне шумов, и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт.св. № 758534.

Цель изобретени  - повышение точности- измерени  путем синхронизации максимально приведенной по амплитуде гармоникой сигнала.

На чертеже представлена структурна  электрическа  схема устройства .. дл  измерени  параметров периодического сигнала.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, сумматор 2, анализатор 3параметров, блок А пам ти, фазовый детектор 5, фильтр 6, генератор 7, первый делитель 8 частоты, второй делитель 9 частоты, выполненный с регулируемым коэффициентом делени , третий делитель 10 частоты и соединенный с входом 11 устройства и входом 12 синхронизации устройства переключатель 13.

Устройство дл  измерени  параметров периодического сигнала работает следующим образом.

Пусть на вход 11 устройства поступает аддитивна  смесь y(t) полез-ного сигнала x(t) и шума n(t): y(t) x(t) + n(t) где x(t) - периодический сигнал с флуктуируюш;им периодом М x(t) II:A sinrm2TTf, (t)t+4J, (2) 1n) где f (t) -.частота первой гармоники периодического сигнала ( вл етс  случайной функ цией вермени со средним значением f ); М - количество гармоник периодичес кого сигнала; j ; Ч - амплитуда и фаза ш-й гар МОНИКИ периодического , сигнала.Цепь ФАПЧ, состо ща  из последова тельно соединенных фазового детектора 5, фильтра 6, генератора 7 и первого делител  8 частоты, служит дл  слежени  за частотой любой из гармоник периодического сигнала. На вход цепи ФАПЧ через переключатель 13 поступает с входа 1I периодический сиг нал, параметры которого измер ютс 

643502

или с входа 12 внешний синхронизирую щий сигнал, частота которого равна частоте периодического сигнала. При этом выходное колебание генератора 5 7 синхронизировано по фазе с принимаемым сигналом x(t), а частота колебаний в тМ I раз больше частоты f первой гармоники принимаемого сигнала:

° f, шМ, f,, (3)

где М - число точек дискретизации

сигнала x(t) за период (согласно теореме Котельникова tS М х 2М) ;

m - номер гармоники сигнала, используемой дл  синхронизации .

Коэффициент делени  делител  8 20 частоты К , М,, т.е. дл  синхронизации используетс  т-  гармоника сиг нала частотой , , .

Частота сигнала на выходе второго делител  9 частоты, коэффициент деле25 ни  которого ,

f -Lt. М ffЛ)

2 If

2

Сигнал с выхода делител  9 часто2Q ты поступает на управл ющи1г входы АЦП 1 и блока 4 пам ти, благодар  чему производитс  дискретизаци  сигнала y(t) в моменты t.i-|-; ,2,...М,, (5) гдехТ 1/ j(t) - текущее значение периода сигнала x(t). За каждый период сигнала формируетс  М выборочных значений сигнала, значени  фазовых углов между которыми д   2ТГ --- fj /П И при изменении периода Т полезного сигнала x(t) остаютс  посто нными. Частота сигнала на выходе третьего делител  10 частоты, коэффициент делени  которого К М , f f а . М , Этот сигнал используетс  дл  сброса в. нулевое состо ние счетчика адресов блока 4 пам ти в начале каждого периода Т сигнала. Сумматор 2 складывает значени  сигнала, поступающие из АЦП 1 в моменты t

соответствующие одним и тем же фазовым углам периода сигнала x(t), что устран ет нестационарность процесса, обусловленную флуктуацией частоты сигнала x(t) за врем  измерени . После каждого цикла измерени , равного одному периоду сигнала, накопленные за предыдущие периоды значени  сигнала занос тс  в блок 4 пам ти . При новом цикле измерени  зна/чени  сигнала, поступающие из АЦП 1 и, соответствующие фазовым углам , складьгоаютс  со значени ми, хран щимис  в блоке 4 пам ти и соответствую щие также углам Vj . Количество усредн емых периодов N зависит от заданной точности измерени  параметров сигнала x(t) и отно шени  сигнал/шум на входе устройства, которое после накоплени  увеличивает с  в N .раз (по мощности) . . После накоплени  сигнала за N периодов информаци  с выхода сумматора 2 посо-зтает на вход анализатора 3 па раметров. Дл  синхронизации используетс  одна из гармоник сигнала, амплитуда которой максимальна. Полоса пропуска ни  ДР эквивалентного след щего фильтра, а также фильтра 6 при синхронизации от первой гармоники сигнал . x(t) удовлетвор ть условию: йР,55г где - максимальное значение моду лирующей частоты (скорость изменени  частоты сигнала) D - индекс (глубина) модул ции Согласно вьфажению (8) при синхронизации от т-й гармоники сигнала лГв. (9) лР in-uF. HI При увеличении полосы пропускани  фильтра 6 ухудшаетс  отношение сигнал/шум Ы дл  систем синхрониза;ции , пропорциональное величине поло сы пропускани , , где Р„ - мощность-шума в полосе пропускани  дР Дл  шума с равномерной спектраль ной плотностью N rti 5 N Д F

Claims (1)

1. тогда с учетом выражени  (10) а а А Ацл. т-л F .N. Дл  синхронизации необходимо .исользовать ту гармонику сигнала, дл  оторой значение о/ максимально, т.е. с учетом вьгражени  (l2) необходимо использовать гармонику, дл  которой приведенна  амплитуда В. максимальна: Результаты аналитического и экспериментального исследований ,систем ФАПЧ показывают, что при дБ ве- личина флуктуации фазы синхронизирующего сигнала обратно пропорциональна величине oi . Следовательно, если приведенна  амплитуда т- и гармоники больше приведенной амплитуды первой гармоники В , А, / vN, то точность измерени  параметров периодического сигнала повышаетс  в В, /В, раз. С ( учетом выражени  (ГЗ) дл  случа  белого шума (N N const) точность изI ГГ .. мерени  повьшаетс  в /т А, раз. Например, если дл  синхронизации используетс  энерги  второй гармоники сигнала, амплитуда которой ,, точность измерени  увеличиваетс  в V2 раз. Коэффициент делени  К частоты делител  9 выбирают следующим образом. Сначала устанавливают значение ,. вьщел ют из шума периодический сигнал , в анализаторе 3 параметров измер ют амплитуды А гармоник сигналов , после чего вычисл ют отношени  /гЩ . Коэффициент К равен тому значению т, при котором это отношение максимально. Значение спект- . ральной плотности шума N в области частот ш-х гармоник периодическогосигнала определ ют следующим образом . Устройство настраивают на частоту f, нес|солько большую (или меньшую ) частоты f, сигнала, в результате чего на выходе устройства присутствует только шум, спектральную плотность N которого измер ют при помощи анализатора 3 параметров. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  параметров периодического сигнала по авт.ев.

   51264350 ,6

   № 758534, отличающеес управл ющему входу блока пам ти и

   |тем, что, с целью повышени  точное-через введенный третий делитель части измерени  путем, синхронизации мак-тоты к второму управл ющему входу .

   симально приведенной по амплитудеблока пам ти, а между сигнальным вхо

   гармоникой сигнала между выходом ге- jдом аналого-цифрового преобразованератора и управл ющим входом анало-тел  и первым входом фазового детек-.

   го-цифрового преобразовател  включентора включен введенный переключатель,

   введенный второй делитель частоты,другой вход которого  вл етс  входом

   выход которого подключен к первомусинхронизации устройства.