SU1597761A1

SU1597761A1 - Цифровой измеритель частоты

Info

Publication number: SU1597761A1
Application number: SU884616081A
Authority: SU
Inventors: Владимир Викторович Пискорж; Анатолий Александрович Чумаченко; Юрий Федорович Запорожченко
Original assignee: Предприятие П/Я М-5653
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1988-12-05
Publication date: 1990-10-07

Abstract

Изобретение относитс к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл измерени частоты гармонических сигналов. Цель изобретени - повышение быстродействи - достигаетс введением формирователей 3, 4 нуль-пересечений, элемента ИЛИ 5, блока 6 ключей, посто нного запоминающего устройства 7, распределител 8, блока 9 накапливающих сумматоров, счетчика 13, блока 14 синхронизации, которые обеспечивают возможность расчета спектра измерительного сигнала в темпе поступлени входных данных. На чертеже показаны квадратичный преобразователь 1, гетеродин 2, блок 10 квадраторов, блок 11 обнаружени , интерпол тор 12, смесители 15, 16, фильтры 17, 18 нижних частот. 1 ил.

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в различных областях техники для измерения частоты гармонических электрических сигналов.

Цель изобретения - повышение быстродействия измерения частоты.

На чертеже приведена блок-схема измерителя частоты.

Измеритель' частоты содержит квадратурный преобразователь 1 с гетеродином 2, формирователи 3 и 4 импульсов нуль-пересёчений, элемент ИЛИ 5, блок ключей 6, постоянное запоминаю- fg щее устройство 7, распределитель 8, блок накапливающих сумматоров 9, блок квадраторов 10, блок 11 обнаружения, интерполятор 12, счетчик 13 и блок 14 синхронизации. Квадратурный преоб- 20 разователь 1 содержит два смесителя 15 и 16 и два низкочастотных фильтра 17 и 18.

В устройстве выходы квадратурного преобразователя 1 через формирователи 25 3 и 4 нуль-пересечений соединены с входами элемента ИЛИ 5, который сое динен с последовательно, соединенными блоком ключей 6, постоянны)·! запоминающим устройством 7, распределителем jq 8, блоком накапливающих сумматоров 9, блоком квадраторов 10, блоком 11 обнаружения и интерполятором 12. Выход формирователя 3 нуль-пересечений соединен с управляющим входом распределителя 8, тактовый выход 19 блока синхронизации соединен с входом счетчика 13, выходы которого соединены с входами блока ключей, а установочный выход 20 блока синхронизации соединен с соответствующими входами счетчика 13 и блока накапливающих сумматоров 9.

Измеритель частоты работает следующим образом.

На сигнальные входы смесителей и 16 подается измеряемый монохроматический сигнал:

U(t)=S_ocos(2 iFf _ct+ ψ), где - амплитуда сигнала;

f_c - значение частоты сигнала на измерительном интервале t ε(0, Т_и);

φ- фаза.

Частота входного (измеряемого) сигнала ограничена значениями f_c е(f_p-F, f₀ +F), •f₀ - центральное значение полосы возможных значений частоты;

2F - ширина указанной полосы.

На гетеродинные входы смесителей подаются сдвинутые друг относительно друга на фазовый угол 90 гармонические колебания гетеродина 2. Далее колебания с выходов фильтров 17 и 18 подаются на формирователи 3 и 4 импульсов нуль-пересечений, которые вырабатывают короткие импульсы напряжения в моменты пересечения информационными колебаниями нулевой оси амплитуд. Через элемент ИЛИ 5 эти импульсы поступают на управляющий вход блока ключей 6.

В момент t = 0 начала измерения блок 14 синхронизации вырабатывает короткий импульс, который с выхода 20 синхронизатора поступает на установочные входы счетчика 13 и накапливающего сумматора 9. Таким путем производится обнуление счетчика и накапливающего сумматора, что является необходимым этапом подготовки устройства к проведению измерения.

В момент t = 0 с выхода 19 блока 14 синхронизации на счетный вход счетчика начинают поступать импульсы со стабильной тактовой частотой. Под воздействием этих импульсов происходит постепенное заполнение счетчика. Счетчик в данной схеме играет роль эталона времени. Выходы счетчика подключены через блок ключей 6 к адресным шинам постоянного запоминающего устройства 7. Число строк ПЗУ должно быть равно объему счетчика 13, В каждой строке ПЗУ 7 · записано М чисел, являющихся отсчетами опорных сигналов -вида:

S_? f_e=F_f+ldf;

= 0, М~-Т;

рассчитанных заранее для всех фиксированных моментов времени t_k=Kz3t;

К =1,Р где Р + 1 — объем счетчика 13. Очевидно, число всех строк ПЗУ равно Р + 1; Р = СТ_Н/ЦtJ .

I

В момент прихода импульса нульпересечения число с в_ыхода счетчика 13 воздействует на адресные шины

ПЗУ 7. Строка данных, соответствующая временному моменту прихода импульса нуль-пересечения относительно момента t=0, суммируется с содержимым в | блоке накапливающих сумматоров 9. Если импульс нуль-пересечения пришел с выхода формирователя 3, аналогичным образом выбирается строка данных из ПЗУ и суммируется с соответствующим содержимым в блоке накапливающих сумматоров 9. Блок накапливающих сумматоров содержит 2 М отдельных сумматоров, поэтому суммирование выбранных из ПЗУ 7 чисел ведется отдельно по каждой частоте.

Таким образом, выполняется коррелирование представленного нульпересечениями (преобразованного) измерительного сигнала в М квадратурных каналах с М опорными аналитическими сигналами.

По нуль-пересечениям с выхода формирователя 4 осуществляется выборка данных из таблицы синусных опорных сигналов. В эти же моменты времени необходимо проводить выборку данных из косинусных опорных сигналов. Стандартным решением задачи явилось бы использование такого же объема, что и для отсчетов синусных·, постоянного запоминающего устройства для хранения отсчетов· косинусных составляющих и одновременное чтение строк данных из синусного и косинусного ПЗУ. Такое решение неоптимально, поскольку требует удвоения ПЗУ. В устройстве выборка данных, соответствующих отсчетам косинусных сигйалов, проводится с задержкой Т_с/4 (относительно момента выборки синусных составляющих) из той же таблицы отсчетов синусных составляющих. Задержка на четверть периода импульса нуль-пересечения измерительного сигнала осуществляется в аналоговом виде, путем соответствующей фазировки запитывающих смесители 15 и 16 колебаний гетеродина 2.

Сложение с содержимым косинусных накапливающих сумматоров осуществляется путем переключения распределителя 8 (под воздействием импульса с выхода формирователя 3) в режим передачи данных с выхода постоянного запоминающего устройства 7 в косинусную часть блока накапливающих сумматоров 9.

По окончании интервала наблюдения Т_н подача счетных импульсов на счетчик 14 прекращается. Счетчик при этом имеет состояние Р + 1, при этом в Р + 1-й строке ПЗУ 7 записано число, равное нулю.

Таким образом, к концу интервала наблюдения (Т, T_rf) в блоке накапли10 ваюших сумматоров 9 накапливается 2 М сумм:

^Yce⁼ К ^cos ’^п<^; ^Y _Se= f ^{sin 2T} -|^{L n}*’

K=t t где N - количество нуль-пересечений;

η к - число тактовых импульсов к моменту t _к выпадения положительного к-го нуля;

- частота следования тактовых импульсов, определяемая блоком 14 синхрониза25 ции.

Этап обработки комплексных отсчетов спектра измеряемого сигнала заключается в следующем. Реальные Y_cj и мнимые Y₅£ части отсчета спектра 30 измеряемого сигнала на частотах f_p = ' =12Jf возводятся в квадрат и суммируются в блоке 10 квадраторов, что позволяет получить набор М чисел, соответствующих отсчетам энергетического спектра реализации измеряемого сигнала на временном интервале т_н.

Начинается этап обработки комплексных отсчетов спектра измеритель40 ного сигнала, накопленных в течение интервала Т_н. Импульс с выхода блока синхронизации инициирует обработку комплексных чисел в блоке 10 возведения двух чисел в квадрат и 45 сложения. Реальные и мнимые части отсчета спектра измерительного сигнала на частотах fp=F₁+lZ)f возводятся в квадрат и суммируются, что позволяет получить,набор И чисел, 5Q соответствующих отсчетам энергетического спектра реализации измерительного сигнала на временном интервале Т_н. Совокупность М указанных чисел поступает на объединенные входы блока 55 11 и интерполятора 12. В блоке 11 обнаружения выполняется выбор наиболь· шего из М чисел и фиксируется его номер в массиве, что позволяет грубо (с точностью до интервала Δ f между соседними отсчетами энергетического спектра) оценить частоту измерительного сигнала. Интерполятор 12 на основе информации, содержащейся в значениях интенсивности максимального и нескольких соседних отсчетов, энергетического спектра формирует точную оценку частоты. Сформированная оценка частоты сигнала (на i-м этапе из- jq мерения) подается на выход измерителя.

В устройстве расчет спектра измерительного сигнала ведется в темпе поступления входных данных. Полное время измерения в данном устройстве примерно равно Т_н, в то время, как для известных устройств минимум 2Т_М.

Claims

Формула изобретения 2Q

Цифровой измеритель частоты, содержащий квадратурный преобразователь и последовательно соединенные блок квадраторов, блок обнаружения 25 и интерполятор, информационные вхо ды которого соединены с выходами блока квадраторов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два формирователя нуль-пересечений, последовательно соединенные элемент ИЛИ, блок ключей, постоянное запоминающее устройство, распределитель и блок накапливающих сумматоров, блок синхронизации и счетчик, при этом выходы блока накапливающих сумматоров соединены с входами блока квадраторов, выходы квадратурного преобразователя через формирователь нуль-пересечений соединены с входами элемента ИЛИ, выход одного из формирователей нуль-пересечений соединен с управляющим входом распределителя, тактовый выход блока синхронизации соединен с входом счетчика, выходы которого соединены с входами блока ключей, а установочный выход блока синхронизации Соединен с соответствующими входами счетчика и блока накапливающих сумматоров.