SU1596462A1 - Способ преобразовани частота-код - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано дл  преобразовани  информации, представленной в частотно-импульсной форме, а также при создании прецизионных аналого-цифровых преобразователей с промежуточным преобразованием аналоговой величины в частоту. В способе преобразовател  частота-код, заключающемс  в том, что входной сигнал в виде частотно-модулированной последовательности импульсов в моменты по влени  каждого импульса умножают на значени  периодической ступенчатой функции, формируют основные выходные коды путем суммировани  результатов умножени  в течение периода T в.ф весовой функции, а сформированные коды, пропорциональные полученным суммам, периодически выбирают, с целью повышени  точности и помехоустойчивости преобразовани , в моменты по влени  каждого импульса входного сигнала производ т (N-1), где N=T в.ф/T в, а T в - период восстановлени  выходного сигнала, дополнительных умножений входного сигнала на значени  периодической ступенчатой функции, смещенных во времени последовательно по отношению друг к другу на интервал T в, формируют дополнительные выходные коды путем суммировани  результатов дополнительных умножений в течение каждогопериода T в.ф, а сформированные коды, пропорциональные дополнительным суммам, последовательно после выбора основного кода выбирают с периодом восстановлени  T в в течение каждого периода T в.ф. 2 ил.

Description

фиг. 2 - структурна  схема устройства , реализующего способ.

Известно, что повьт1ение точности и помехоустойчивости измерени  частоты достигаетс  выбором оптимальной ступенчатой весовой функции (СВФ), при использовании которой .результ т измерени  получаетс  путем сзТ мировани  значений СБЛ, соответствующих моментам по влени  импульсов измер емой частоты. Использование дл  хранени  значений СВФ запоминающего устройства , а также отсутствие необходимости использовани  множительноделительных устройств позвол ют реаггазовать сравнительно простыми техническими средствами весовые интегрировани  ШМ-сигнала с СВФ, форма и точность задани  которых могут варьироватьс  в широких пределах. Пр выборе СВФ в этом случае наиболее жестким  вл етс  ограничение ее длительности ТдА Лкксированным интер- . валом времени Tg, через который на выходе устройства должен по 1вл тьс  результат преобразовани , и превышение приводит к возрастанию составл ющей динамической погрешности преобразовани , возникающей при восстановлении непрерывного сигнала по дискретизированным отсчетам.

В предлагаемом способе преобразование частоты в код производитс  параллельно по п каналам дл  обеспечени  возможности п-кратного увеличени  длительности Т , четносимметричной финитной СВФ по сравнению с периодом восстановлени  Т g .

Математическое обоснование предлагаемого решени  следующее.

Дл  известных и предлагаемого способов преобразовани  частоты в

код можно записать интегральное уравнение свертки вида

h(C)-f(t

(ч.,

C)d

(1)

где h(t) - весова  функци ; fCt + U) - мгновенна  частота

следовани  импульсов. Длительность заданной весовой функции ограничиваетс  интервалом интегрировани  К+1 t к

где

Код, результата y(t )

О. формируетс  в моменты t с периодом Тв.ф. Интеграл свертки уравнени  (1) с учетом свойств частотномодулированных сигналов может быть представлен в виде суммы произведений импульсов единичной амплитуды в моменты их прихода на значени  весовой функции (ВФ). Если значени  ВФ хран тс  в ЗУ, то операции умножени  соответствует выборка значений ВФ в моменты прихода импульсов входного сигнала. При выборке весовой функции из запоминающего устройства осуществл етс  ее ступенчата  аппроксимаци  с периодом дискретизации Т, и количество ступеней СВФ равно N . Лл  определенности полага  N четным, а СВА - четносимметричной, можно записать

h(i) h(N + t - i), i l,N (2) где i - номер ступени СВФ,

, Если в пределах каждой ступени допустить дискретную (ступенчатую) аппроксимацию f(), обозначив аппроксимирзтоггую частоту f(kN + i), то интеграл уравнени  (1) может быть представлен суммой

Y(k+l)Nj h(i) + i) Т, k определение дискретной частоты в выражении (3) как отношение числа cf импульсов на соответствующем периоде Т к его длительности Y(k+l)N hCD-qCkN Уравнение (4) показьгаает, что код результата весового интегрировани  может быть получен суммированием

(3) f(kK + i) lliSLiJLl . Т позвол ет записать выражение (3) в виде -i-i), k 0,оо . (A) выборок СВФ в моменты поступлени  импульсов ШМ-сигнала, 51596462 Заданна  точность восстановлени  при Tg ), Tj достигаетс  введением дополнительных каналов преобразовани  с6 смещенными ПВФ. Так, при п-канальном преобразовании, где 2 : п N со смещением СВФ в г-м канале (j-l)-T,, j 1. (5) 6. J t

С учетом вьфажений (6) и (4) запишем уравнение преобразовани  дл  j-ro ка- 15 нала

y(k+1)-N + Sj h(i)q(kN При изменении k О, то и последо тельном опросе каналов j 1, h. код результата будет выдаватьс  с интервалом Тд . Графики (фиг, 1) иллюстрируют цесс преобразовани  при п ,,. При этом на выходе не возникают фазовые ис жени . Действительно, комплексна  частотна  характеристика первого канала с . i основе дискр ного преобразовани  Фурье определ с  выражением . H()h(i). , а егофазова  характеристика дл  тот i в силу выражени  будет ссСогг) 1;( I-toT, где 2 (tdT) - групповое врем  запаз вани . i + (n-j+1) - 1ФИ j

/ 4 -

1 - (j-1) - при J

n накапливающих сумматоров 5,-5fl, n регистров-приемников ,

Элементы устройства имеют следующие св зи. Выход генератора 1 тактовых импульсов подключен к входам ;синхронизации распределител  2 им;пульсов и формировател  3 адреса, своими выходами подключенного к вхосоо с  Раз Т, /. .4 N ( л;) - ,

S,),. j 1,n .(7)

+ 1 +

, при j 1

N

1, (J-o 2,n, j

2,n, j (j-1)N/n + 1,N,

. дам запоминающего устройства 4. т- 

а--. .1

1,п; т-разр дка  выходна  тина которого подключена к информационным 55 входам j-ro накапливающего сумматора 5 j , вхо;; записи которого соединен с входом устройства, а выходы - с входами данных j-ro регистра-приемника .6J, вход записи которого так же, как тношение тр и TS может определ тьнеравенством Т в Т Т делив обе части вьфажени  (5) на получим смешение 3 С учетом посто нства смещени  и длительности СВФ в каждом канале мож-но записать N t.(wT) Y const, j 1,n, что означает отсутствие фазовых искажений при многоканальной обработке с использованием смещенной симметричной СВФ. Предлагаемый способ может быть реализован устройством, представленным на фиг. 2, Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, распределитель 2 импульсов, формирователь 3 адреса, выполненный на двоичном счётчике по модулю N-1, запоминающее устройство А. емкостью NX (пш)-разр дных слов и с шп-разр дными выходными выходными шинами, в котором в i-й  чейке (i 1,М) с адресом i-1 хран тс  последовательно располо :енные т-разр дные коды ij-ro (j 1,n) значени  СВФ дл  j-ro канала:

и вход установки в ноль накапливающего сумматора 5i подключен к j-му выходу распределител  2 импульсов . Выходы всех регистров-приемников 6,-6. подключены к выходной шине

т h

устройства.

Устройство реализует способ следующим образом. Формирователь 3 адреса циклически опрашивает  чейки запоминающего устройства 4, откуда по соответствуюигим выходным шинам коды п значений СВФ поступают одновременно на информационные входы всех накапливающих сумматоров,-5(,. При этом из j-й  чейки (i 1.N) с адресом 1-1 на й (J 1,п) выходной шине запоминающего устройства 4 и, соответственно , на информационных входах i-ro накапливающего сумматора 5j устанавшгааетс  код ij-ro значени  СВФ.

Распределитель 2 импульсов малой ллительности с периодом Тй.ф и смещеN

на J-M выходе на S.; (j-1) - 25

нием - п

периодов тактовой частоты синхронизирует работу каналов устройства, выполн   в канале в момент, окончани  СВФ перезапись содержимогоj-ro. накапливающего сумматора 5j в соответствующий регистр-приемник 6j и стирание этого содержимого в накапливающем сумматоре 5j (обе операции могут быть выполнены по фронту и по срезу импульса с j-ro выхода распределител  2 импульсов соответственно), Выполнение циклического опроса регистров-приемников 6|-6 приводит к по влению на выходной щине устройства .результатов преобразовани  частота код с периодом Tg.

Устройство показьюает возможность практической реализации многоканальной обработки ЧИМ-сигнала со смещент. ной в канале весовой функцией. Достигаемое при этом увеличение длительности используемой весовой функции позвол ет расширить класс заданных динамических характеристик преобразовани  частота - код и, таким образом , повысить его точность и помехоустойчивость по сравнению с известными способами. Полученное новое качество позвол ет использовать предлагаемый способ при создании высокоточных частотных аналого-цифровьтх преобразователей.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ преобразовани  частота код , заключающийс  в том, что входной сигнал в виде частотно-модулированной последовательности коротких импзльсов единичной амплитуды в мо .менты по влени  каждого импульса умножают на значени  периодической ступенчатой весовой функции, формируют основные выходные коды путем суммировани  результатов умножени 

   ,в течение периода Т g. ступенчатой

   весовой функции, а сформированные коды, пропорциональные полученным суммам, периодически выбирают, о т;личающийс  тем, что, с целью повьштени  точности и помехоустойчивости преобразовани  в моменты по влени  каждого импульса входного сигнала производ т п-1, где п Tj if/Tg, Tg. - период восстановлени  выходного сигнала, дополнительных умножений входного сигнала на значени  периодической ступенчатой функции, смещенные во времени последовательно по отношению друг к другу на интервал Tg, формируют дополнительные выходные коды путем суммиров ЧИ  результатов дополнительных умножений в течение каждого периода Tj ступенчатой весовой функции, а сформированные коды, пропорциональные дополнительным суммам, последовательно после выбора основного кода выбирают с периодом восстановлени  Т в течение каждого периода Т периодической ступенчатой весовой функции .

   Фиг.г