SU1370590A1 - Устройство дл определени частоты свип-генератора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерени м и может использоватьс  в панорамных измерител х частотных характеристик . Устройство содержит опорные генераторы 1 и 5, формирователи 2 и 6 гармоник, смесители 3,7, 9 и 13, фильтры 4 и 8 нижних частот, делители 16 и 17 частоты и микроконтроллер 20. Введение усилителей 11 и 14, счетчиков 12 и 15, регистров 21 и 22, сумматора 10, фильтра 18 нижних частот, ключа 19 и образование новых функциональных св зей повышают точность и быстродействие измерений при относительно узких полосах качани  частоты. 2 ил.

Description

S

ел

СО s4

О

сл

со

фцг. 1

11

Изобретение относитс  к радиоиэ- мерени м и может быть использовано в панорамных измерител х частотных характеристик .

Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  измерений при относительно узких полосах качани  частоты.

На фиг. I приведена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу .

Устройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные опорный ге нератор 1, формирователь 2 гармоник, смеситель 3, фильтр 4 нижних частот, последовательно соединенные опорный генератор 5, формирователь 6 гармоник , смеситель 7, фильтр 8 нижних частот, а также смеситель 9, сумматор 10, усилитель 11, счетчик 12, смеситель 13, усилитель 14, счетчик 15, делители 16 и 17 частоты, фильтр 18 нижних частот, ключ 19, микроконтроллер 20, регистры 21 и 22.

Выход фильтра 4 нижних частот соединен с входом смесител  9, первы входом сумматора 10 и через усилитель 11 - с входом счетчика 12. Вы- ход фильтра 8 нижних частот соединен с входом смесител  13, с третьим входом сумматора 10 и через усилитель 14 - с входом счетчика 15. Выходы смесителей 9 и 13 соединены соответственно с вторым и четвертым входами сумматора 10, а вторые входы подключены соответственно через делители 16 и 17 частоты к выходам опорных генераторов 1 и 5. Выход сумматора 10 через последовательно соединенные фильтр 18 нижних частот и ключ 19 подключен к первому входу микроконтроллера 20, причем управл ющий вход ключа 19 соединен с первым выходом микроконтроллера 20. Выходы счетчиков 12 и 15 соединены соответственно с входами регистров 21 и 22, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам микроконтроллера 20. Второй выход микроконтроллера 20 соединен с входами сброса в нуль счетчиков 12 и 15. Третий выход микроконтроллера 20 подключен к входам записи регистров 21 и 22. Четвертый выход микроконтроллера 20  вл етс  выходом устройства, а вторые входы смесителей 3 и 7 объединены и  вл ютс  входом устройства.

10

20

25

15

30 35

40

45

50

55

На фиг. 2 изображено: а - временна  зависимость частоты входного сигнала свип-генератора; б - временные зависимости частоты f, на выходе фильтра А нижних частот и частоты fj на выходе фильтра 8 нижних частот; в - шесть видов зависимостей f, г - возможные временные зависимости f,; д - напр жение на выходе ра 4 нижних частот; е - напр жение на выходе фильтра Я нижних частот.

Устройство работает следующим образом.

Частота f(t) сигнала свип-генератора на входе устройства измен етс  во времени по линейному закону (фиг. 2а). Изменение частоты f сигнала на выходе фильтра 4 нижних частот , а также частоты сигнала на вы- ходе фильтра 8 нижних частот в случае , если частота опорног5 генератора 1 равна fp, а опорного генератора 5 - (fp+F), происходит по треугольному закону (фиг. 26). В точках, где f(t)Kf (,2,...п, п,,,) частота f, равна нулю, а в точках, где f(t) K(fo+F), частота foравна нулю. Через фильтр 4 нижних частот не проход т составл ющие продукта преобразовани  с частотами выше fj,/2, через второй фильтр В нижних частот - с частотами выше (д+Р)/2. Величина F, на которую отличаютс  частоты первого и второго генераторов 1 и 5, выбираетс  такой, что

, Максимальный номер гар- , сигнала на выходе формировател  2 гармоник определ ет максимальную частоту свип-генератора,

N aKc-F fo МОНИКИ П ..„

равную

п

.-.

Возможны

шесть вариантов изменени  f , f ,, (фиг. 2в) в зависимости от текут,его значени  частоты f(t) свип-генератора .

Принцип, положенный в основу измерени  частоты, заключаетс    , что значение частоты свип-геперато- ра, например в момент времени с (фиг. 2а), определ етс  по измереп- на выходе фильтра

ным частотам г

нижних частот и f „, на выходе фильтра 8 нижних частот (фиг. 2б) с учетом закона изменени  , и f и предшествующие t t|y моменты времени.

Текущее значение частоты свип- генератора равно

f(c) nf If,,

где n - номер гармоники частоты сигнала с формировател  2 гармоник , при которой частота

. , fc

Знак + беретс  в формуле, если f, возрастает, знак - - если убывает во времени. Тогда, наприS1

I- i 21Г

f.

мер, при t тора равна

2ТГ

(f.-H j.t)d

t частота свип-генера- Q S2 -- 2(f + )dt

Решение системы отно

f, nf . t f.

Частота f,

., определ етс  следую- дим образом. В двух следующих один за другим интервалах времени (каждый длительностью С , значительно меньшей того отрезка времени, за который частота f или f измен етс  от нул  до

максимального значени ), которые предшествуют моменту времени , вычисл етс  число квазипериодов (колебани  с измен ющейс  частотой нельз  отнести к периодическим, поэтому под квазипериодами понимаетс  интервал времени, за который полна  фаза сигнала измен етс  на 2i) мгновенного напр жени  U (фиг. 2д) на выходе фильтра 4 нижних частот. Пусть в первом интервале их будет 51, во втором S2, причем в течение таких выборок частота сигнала f, должна только увеличиватьс  или только уменшатьс . Возможные временные зависимости f,, которые по сн ют расчет f. , приведены на фиг. 2г. Частота f измен етс  по линейному закону

f. f

г.

где f - начальна  частота в системе отсчета, в которой при начинает формироватьс  из1 .f, растет, f убывает (, S2 7Sr)

„ ,. 1/f +f )

If nCf +-p-)-f F «{ I. I M П(, r

2.f растет, f, растет (S2 S1, 82 SI ), причем f, f

„ nfo-i-f«, l/f . N „ n(f,-t-F)f, F M5

3.f, убывает, f, растет (S2 SI , S2 7 Si )

ff nfo-fwi„ l/f f f Wl

if: (n.i)(f,F).f,, -F - . f, убывает, fj убывает (S2 - SI, S2 ВГ ), причем f , f 5

мерительный интервал длительностью 2 J;

- скорость изменени  частоты, Числа S1, S2 св заны с f и л. системой уравнений

S1

I- i 21Г

2ТГ

(f.-H j.t),C-b 0,5-у

1.57- :

Решение системы относительно f, :

If

S2 - SI

-

15

так как „,, полученных выражений дает

то подстановка

3S2 м. 2 С

Аналогичным образом вычисл етс  частота f на выходе фильтра 8 нижних частот при с с„

Ml 2 С

где Si , S2 - числа квазипериодов мгновенного напр жени  и (фиг. 2е) на выходе фильтра 8 нижних частот соответственно в первом и втором интервалах длительностью И каждый . Соотношени  между SI и S2, SI

и S2

, по которым определ етс  вид зависимостей f, f (фиг. 2в), а также полученные значени  f ,, , f „ используютс  дл  вычислени  номера гармоники частоты f.

Решением приводимых ниже систем уравнений выводитс  шесть формул дл  расчета п:

f.

,

f. n()-f.

f, растет, причем

f, растет (S2 SI, S2 SI ),

f. f.

f nfo+f,

lf (n-l)(fo+F)+f, f, убывает, fj убывает

причем

f . f.

f nf, -f«,

tf, (n-l)(f,-bF)-f,

Поскольку номер гармоники может принимать только целые значени , после вычислени  число п округл етс  до ближай чего целого. Этой операци- ей компенсируетс  погрешность при измерении f,, f ,.

Полученный таким образом номер гармоники п подставл етс  в формулу дл  вычислени  частоты свиЬ-генера- тора при .

Количества квазипериодов S1, S2 мгновенного напр жени  на выходе фильтра 4 нижних частот и S1 , S2 на выходе фильтра 8 нижних частот определ етс  счетчиком 12 и счетчиком 15 соответственно. Усилители 11 и 14 предназначены дл  усилени  сигналов до уровней, достаточных дл  нормальной работы счетчиков 12 и 15. Регистры 21 и 22 служат дл  промежуточного хранени  чисел S1, S2 и Si ,

о

S2 перед вводом их в микроконтроллер 20.

Работой устройства программным путем управл ет микроконтроллер 20. По импульсу с второго выхода микроконтроллера 20 обнул ютс  счетчики 12 и 15. .Через программно формируемую задержку в регистр 21 и регистр 22 по импульсу с третьего выхода микроконтроллера 20 записываютс  текущие состо ни  S1 счетчика 12 и S1 счетчика 15. Оба счетчика продолжают работать, в это врем  микроконтроллер 20 считывает в  чейки пам ти числа S1, SI . Спуст  интервал времени С после записи в регистры 21, 22 по импульсу с третьего выхода микроконтроллера 20 в регистры 21 и 22 записываютс  текущие состо ни  S1-HS2 и S1 -t-S2 счетчиков 12 и 15 соответственно. Далее числа SI-+-S2 и Sl -t-S2 микроконтроллер 20 переписывает в свои  чейки пам ти.

Продедура счета на интервале длительностью 2 может прерыватьс  и

-...м,)

S1, S2

M,,)+ .

SI ),

5(fo-fM,fM,)l

повторитьс  сначала, если измерени  совпадут во времени с изломами в изменени х f, fj снизу и сверху (фиг. 26). Дл  перевода в этих случа х микроконтроллера 20 на начало программы в устройство введен узел, состо щий из.делителей 16 и 17 частоты , смесителей 9 и 13, сумматора 10, фильтра 18 нижних частот и ключа 19. Делитель 16 частоты имеет коэффициент делени , равный двум, поэтому на второй вход смесител  9 поступает сигнал с частотой

-°. Аналогично сигнал на втором входе смесител  1 3 после делител  17 частоты

fo+F

на два имеет частотуФильтр 18

40

нижних частот имеет низкую частоту среза, равную F. Колебани  с частотой , не превышающей F, по вл ютс  на 35 выходе сумматора 10 в моменты, когда сигнал на выходе фильтра .А нижних частот имеет мгновенную частоту меньше F или больще - -f, а сигнал на

выходе фильтра 8 нижних частот fo+F fo F Г 2

В начале выполнени  программы у микроконтроллера 20 на первом выходе - 45 нулевой потенциал, который открывает ключ 19, поэтому по вл ющеес  напр жение на выходе фильтра 18 нижних частот через открытый ключ 19 поступает на первый вход микроконтроллера 20 - вход сброса.

меньше F или больще |

50

По окончании интерВ{1ла измерений, внутри которого нет изломов зависимостей f., , f, микроконтроллер 20 на первом выходе устанавливает напр жение единичного уровн , которое вает ключ 19. В случае применени  предлагаемое устройство в панорамных измерител х частотных характеристик

riG по влению тгого напр жени , кроме того, необходимо формировать на экране индикатора метку.

Фор

л а

и   о б р е

е н и  

Устройство дл  определени  частоты свип-генератора, содержащее после довательно соединенные опорнь й генератор , формирова ель гармоник, смеситель и фильтр нижних часто , последовательно соединенные второй опорный генератор, формирователь гармоник, смеситель, а также второГ фильтр нижних частот и третий тель, при этом вторые входы первого и второго смесителей об-ьединешл с входом ycTpoifCTEB, о т л и ч а ю - щ е е с   тем, что, с целью повышени  точности и бь стродейст1ш , в него введены последовате-пьно соеди- пенные суммато), третий ф -:дьтр нижних часч от и ключ, пос,1. ; дователы10 соединенные усилитель, счг тчик и регистр , последовательно сосминениь е вторые усилит ель, счетчик и регистр, а также микроконтрол.чер, ДРЯ делител  частоты и четвертый смеситель, причем выход фильтра нижних частот объединен с входами усилител , сумматора и третьего смесител , второй вход которого подключен через делитель частоты к выходу опорного генератора , а выход - к второму входу суммаюра, выход второго смесител  0 через второй фильтр нижних частот объединен с входом второго усилител , третьим входом сумматора и входом четвертого смесител , второй вход которого через второй делитель 5 частоты подключен к выходу второго опорного генератора, а выход - к четвертому входу сумматора, при этом выходы ключа, первого и второго регистров соединены соответственно с Q первым, вторым и третьим входами микроконтроллера, первый, второй и третий выходы которого соединены соо1ветственно с управл ющим входом ключа, объединенными входами сброса 5 обоих счетчиков и объединенными входами записи обоих регисч ров, а четвертый выход микроконтроллера  вл - егс  выходом устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для определения частоты свип-генератора, содержащее последовательно соединенные опорный гене- ,q ратор, формирователь гармоник, смеситель и фильтр нижних частот, последовательно соединенные второй опорный генератор, формирователь гармоник, смеситель, а также второй 15 фильтр нижних частот и третий смеситель, при этом вторые входы первого и второго смесителей объединены с входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повы- ₂q тения точности и быстродействия, в него введены последовательно соединенные сумматор, третий фильтр нижних частот и ключ, последовательно соединенные усилитель, счетчик и ре- 25 гистр, последовательно со./синенные вторые усилитель, счетчик и регистр, а -также микроконтроллер, два дели теля частоты и четвертый смеситель, причем выход фильтра нижних частот объединен с входами усилителя, сумматора и третьего смесителя, второй вход которого подключен через делитель частоты к выходу спорного генератора, а выход - к второму входу сумматора, выход второго смесителя через второй фильтр нижних частот объединен с входом второго усилителя, третьим входом сумматора и входом четвертого смесителя, второй вход которого через второй делитель частоты подключен к выходу второго опорного генератора, а выход - к четвертому входу сумматора, при этом выходы ключа, первого и второго регистров соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами микроконтроллера, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющим входом ключа, объединенными входами сброса обоих счетчиков и объединенными входами записи обоих регистров, а четвертый выход микроконтроллера является выходом устройства.

   Физ. 2