SU1711088A1 - Измеритель девиации частоты - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может использоватьс  дл  определени  параметров частотно-модулированного сигнала. Целью изобретени   вл етс  повышение точности изменени . Измеритель девиации 4ac-t тоты содержит вход 1, формирователь 3, элемент 4 совпадени , счетчик 5, блок 6 сравнени  кодов, регистр 11, блок 12 делени , блок 13 индикации, блок 16 сравнени  кодов, блок 17 управлени  и генератор 18 опорной частоты . Введение линии 2 задержки, триггеров 7 и -8, ключа 9, счетчика 10, ключа 14 и сердечника 15 позвол ет повысить точность измерени  пикового значени  девиации частоты при несимметричной модул ции, а также определ ть значение частоты модул ции. 2 ил.

Description

(Л

С

Фиг.1

00

оо

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при измерении девиации частоты.

Известны измерители девиации час- тотьг, преобразующие входной частотно- модулированный сигнал в последовательность пр моугольных импульсов, тельность которых пропорциональна закону модул ции. К примеру, известно iустройство, которое содержит Формиро- ,ватель, два вентил , два счетчика, блок вычитани , селектор, накапливающий сумматор, вычислительный блок, (блок индикации и блок управлени . При (проведении измерений устройство определ ет среднее значение девиации частоты , что обусловливает его высокую точность при любом отклонении закона модул ции от заданного закона.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  измеритель девиации частоты, содержащий включенные последовательно вход из- мерител , формирователь, элемент совпадени , счетчик, первый блок сравнени  кодов, а также включенные последовательно второй блок сравнени  кодов, регистр, вычислительное уст- ройство и блок индикации, второй вход которого подключен к третьему выходу блока управлени , у которого первый выход присоединен к входу Сброс счетчика, второй выход - к третьему входу вычислительного устройства, первый к выходу Формировател , и генератор опорной частоты, выход которого присоединен к свободно- му входу элемента совпадени  и к. второму входу блока управлени , тогда как первый и второй входы второго блока сравнени  кодов подключены соответственно к первому входу и выходу ,регистра. Работа этого устройства заключаетс  в том, что в течение измерительного цикла оно выдел ет N«MMH и Np импульсов, пропорциональных соответственно девиации круговой частоты вверх и девиации круговой частоты вниз , которые могут быть вычислены по формулам вида

лсов «в-со0}дсо„ со0-сам, (1)

где Д6ЭВ девиаци  круговой частоты

вверх ;

йСОн девиаци  круговой частоты

С00- кругова  частота в отсутствии модул ции;

COg- верхн   составл юща  спектра сигнала с частотной модул цией ;

СО ц- нижн   составл юща  спектра сигнала с частотной модул цией .

В известном измерителе число импульсов и экстремальные составл ющие спектра сигнала св заны соотношени ми

1Г

Nr

/ it

-on. «в PWQKC

Т„„ СОИ

(2)

где ifln - период, частоты

нератора.

Производимые преобрачислительном устройстве выделить значени  ДСО и зультат выдаетс  в виде

АОЭ6 + ДСОи

лоэ

пик

Использу  известное соотношение ДСО 2/R&f, выражение (3) может быть записано как

fifft +

&f

Af«

пик.

(4)

Недостатком измерител   вл етс  следующее. При условии Д СО ft Д СО н , т.е. несимметричной модул ции, возникает погрешность в вычислении реального пикового значени  девиации частоты. Например, пусть параметры частотно-модулированного колебани  имеют следующие значени : & fц 100 Гц, Л fв 1000 Гц. Тогда по Формуле (4) ДГПИК 550 Гц, что не соответствует реальному пиковому значению, равному 1000 Гц, а погрешность измерени  при этом составит. }55%.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  девиации частоты.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в измеритель девиации частоты, содержащий включенные последовательно вход устройства, Формирователь, элемент совпадени , счетчик и первый блок сравнени  кодов, а также включенные последовательно второй блок сравнени  кодов, регистр, вычислителное устройство и блок индикации, вто рой вход которого подключен к третьему выходу блока управлени , у которого первый выход присоединен к входу Сброс счетчика, второй выход - к

второму входу вычислительного устройства , а первый вход - к выходу формировател , и генератор опорной частоты , выход которого присоединен к свободному входу элемента совпадени  и к второму входу блока управлени , тогда как первый и вторбй входы вторго блока сравнени  кодов подключены, соответственно, к первому входу и вы ходу регистра, введены лини  задержки и две идентичные цепи из последовательно включенных триггера, ключа и счетчика импульсов выход которого подключен к первому входу регистра, третий вход которого одновременно при присоединен к шине Сброс счетчика первой цепи и к первому выходу блока управлени . Выход счетчика второй. цепи подключен к второму входу вычиё- лительного устройства и к второму .входу первого блока сравнени  кодову выход которого подключен к счетному входу триггера каждой цепи, R-вход триггера первой из которых присреди- нен к первому выходу блока управлени , а S-вход и R-вход триггера второй цепи подключены, соответственно- к второму и четвертому выходам блока управлени , ВТОРОЙ ВЫХОД КОТОРОГО

присоединен к входу Сброс счетчика второй цепи, в которой свободный вход ключа присоединен к выходу элемента совпадени , а выход ключа -;-- к свободному входу ключа первой цепи . Между двум  входами Аормировател  подключена лини  задержки.

Использование новых блоков позвол ет осуществить преобразование частота-фазовый сдвиг-интервал вре- мени и провести измерени  максимали- ных значений базовых: сдвигов вместо измерени  минимальных и максимальных значений частоты при преобразовании частота-интервал времени. На- личие максимальных фазовых сдвигов значительно повышает точность измерени  пикового значени  девиации частоты даже при условии ДОЭц ф ЛСОВ .

На йшг. 1 представлена структур- на  схема измерител  девиации частоты; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу измерител .

Измеритель, девиации частоты содержит включенные последовательно вход 1, линию 2 задержки, формирова- тель 3, элемент 4 совпадени , счётчик 5 импульсов, nepBbtfi блок 6 сравнени  кодов, выход которого подключен

к счетному входу триггеров 7 и 8, кроме того, лини  2 задержки включен между первым и вторым входами формировател  3, Триггер 7, ключ 9 и счетчик 10 образуют первую .цепь, выход которой подключен к последовательному соединению регистра 11, блока 12 делени  и блока 13. индикации. Выход второй цепи, образованной триггером 8, ключом 14 и счетчикрет 15, присоединен к второму входу первого блока 6 сравнени  кодов и второму входу блока 12 делени . К второму входу ключа 9 присоединён выход ключа 14, у которого второй вход подключен к выходу элемента -4 совпадени . К первому входу регистра 11 подключен выход блока 16 сравнени  кодов, первый и второй входы которого присоединены .соответственно, к второму входу и выходу регистра И. Выход формирова- тел  3 подключен к первому входу блока 17 управлени , второй вход которого подключен к второму входу элемента 4 совпадени .и выходу генератора 18 опорной частоты. Первый выход блока 17 управлени  подключен к R-входу триггера 7, входам сброса счетчиков 5 и 10, регистра 11, второй выход - к 5-входу триггера 8, входам сброса счетчика 15 и блока 12 делени , третий выход - к второму входу блока 13 индикации, а четвертый выход - к R-входу триггера 8.

С целью четкого изложени  последующего материала обозначим низкий потенциал - логическим нулем - (Лог.0),а высокий потенциал - логической единицей (Лог. 1).

Измеритель работает следующим образом .

Момент начала измерени  фиксируетс  импульсом с первого и второго выходов блока 1.7 управлени  (фиг. 22 ). Этот импульс  вл етс  установочным дл  счетчиков 5, 10, 15, регистра . 1 1 , триггера 7, блока 12 делени , на информационных выходах которых присутствует Лог, 0. При этом выходной сигнал триггера 8, блоков 6 и 16 сравнени  кодов равен Лог.1.. В этот же момент времени в блоке 12 делени  формируютс  посто нные коэф- фициенты -21Г и t- , гдеЈ - посто нна  времени линии 2 задержки.

Поступающее на вход 1 частотно- модулированное колебание а (фиг.2), например, вида

,,sin|cortt +

UCO

о.

sinQt

WA

Ш,- Af 2Ггде U0 - амплитуда несущего колебани ;

2( - кругова  частота несущей час тотно-модулированн о- го колебани ; девиаци  круговой частоты частотно-модулированного колебани ; кругова  частота модул ции частотно-модулиро- ,,ванного колебани , с помощью ;линии 2 задержки задерживаетс  во времени на интервал Ј . Следовательно, на выходе линии 2 задержки сигнал имеет вид

С1- Јм 21Гм

15

VUosin

in(, )(t-Ј)Ј(

Ha выходе формировател  3 с учетом компенсации им фазового сдвига (00 о , при поступлении двух сигналов (5) и 25 (6) по вл етс  импульс f (фиг.2). Этот импульс поступает в блок 17 управлени  и открывает элемент 4. иерез элемент 4 и ключ 14 импульсы генератора 18 подсчитываютс  счетчиками 5 ,Q и 15 (Аит.2ж,г.). После окончани  импульса Ь (фиг.2) элемент 4 закрываетс  и работа счетчиков прекращаетс . В этот момент времени на первом и четвертом выходах блока управлени  Формируетс  импульс 6 (Фиг.2д), кото-35 рый устанавливает счетчик 5 в исходное состо ние, а выходной потенциал триггера 8 в Лог. О. Ключ 14 закрываетс . Таким образом, ъ течение одного периода исследуемого колебани  в счетчике 15 оказываетс  записанным число импульсов N,5, пропорциональное мгновенному значению фазового сдвига двух сигналов (5) и (6), а именно

(5)пор, пока на счетный вход триггера 8 не поступит переход тактового.сигнала из Лог. О в Лог, 1 с выхода

5 первого блока 6 сравнени  кодов

(фиг. 2ц). Как только счетчиком 5 будет зафиксировано число импульсов, равное предыдущему результату измерени , фронт импульса, при переходе

10 из Лог.О в Лог. 1 с блока 6 переводит триггера 7 и 8 в состо ние Лог. 1. Ключ 14 открываетс  и последующие импульсы дозаписываютс  в счетчик 15, т.е. N увеличиваетс  ; (Фиг.2О. Ключ 9 также открываетс  и эти же импульсы записываютс  в счетчик 10 (Фиг. 2),

После окончани  импульса & (фиг.2) элемент 4 закрываетс , и работа счет (6) чиков 5, 15, 10 прекращаетс . Блок

управлени  выдает сигнал Q (Фиг.2д), который переписывает цифровой код в регистр 11 (фиг.2А) из счетчика 10 по разрешающему состо нию Лог. 1 с выхода блока 16, а также устанавли- в,ает счетчики 5 и 10 в исходное состо ние и выходной сигнал триггеров 7 и 8 в состо ние Лог. О. Выход блока 16 сравнени , Фиксирующий результат сравнени  - больше или равно, переходит в состо ние Лог. О, так как цифровой код на первом входе оказалс  меньше, чем цифровой код на втором входе блока 16 сравнени . Количество импульсов, зафиксированное в регистре 11, пропорционально разности между последующим и предыдущим мгновенным Фазовым сдвигом, а именно

40

N« -MW-tpMn,, ь& ,t  .т,

-.А 2 и ЛЈ,Јй Т0,

(8)

45

где Т0 - период несущей частоты частотно-модулированного колебани .

UCOtt

л.

(7)

Во второй период колебаний исследуемых сигналов Формирователь 3 вы- рабатывает импульс о (фиг. 2), длительность которого пропорциональна новому мгновенному фазовому сдвигу РмгНй- Этот импульс поступает в бло 17 управлени  и открывает элемент 4. Теперь работает только счетчик 5, так как в предыдущем периоде Лог.О с выхода триггера 8 закрыл ключ 14. Такое состо ние сохран етс  до тех

N« -MW-tpMn,, ь& ,t  .т,

-.А 2 и ЛЈ,Јй Т0,

(8)

где Т0 - период несущей частоты частотно-модулированного колебани .

Если последующие значени  мгновенных фазовых сдвигов оказываютс  меньше предыдущих, то выходной сигнал блока 6 сравнени  не воздействует на триггера 7 и 8, и выходной сигнал блока 16 сравнени  не переходит из состо ни  Лог. О в Лог. 1. Тем самым, за врем  измерени , определ емое импульсами 1 (Фиг. 2), фиксируютс  максимальное значение N и мак- симальное значение П , равные (7)

и (8), По окончании времени измерени  эти значени  поступают в блок 1.2 делени , который обеспечивает определение пикового значени  девиации частоты по входным результатам N,g и Кц в соответствии с формулой

N

оти

(9)

10

где NQTH ,5/N«После вычислени  результат регистрируетс  в блоке 13 индикации и не мен -- ет своего значени  до по влени  ново го результата вычислени  по Лормуле tj (9).

Предложенный измеритель отличаетс  от известного еще и тем, что позвол  ет расширить его функциональные возможности . Данным измерителем можно 20 определить частоту модул ции из соотношени 

f.. н« ,

м 2ТТ« N,

(Ю)

Ао 15 .-..-/ Причем посто нный коэффициент Т0 может быть установлен в блоке 12 де-г лени  так же, как 2/п/ и Ј .

Блок 12 делени  может быть выполнен на интегральных схемах серий К155, К133, К556, К589, либо в виде микро-ЭВМ, построенной на базе микропроцессорного комплекта К588.

Формирователь 3 может быть построен с использованием известных принцип пов преобразовани , как, например, это сделано в отчете о НИР.

В Качестве линии 2 задержки может быть использована лини  задержки на приборах с зар довой св зью (ПЗС), ; дискретна  лини  задержки (ДПЗ),кварцева  и др.

Остальные функциональные узлы измерител  могут быть выполнены на интегральных схемах серий К155, К133.

Использование преобразовани  частота - фазовьй сдвиг - интервал времени позвол ет значительно повысить точность измерени  пикового значени  девиации частоты при неравенстве ДОЗ ц

.

I р и м е р. Пусть сохран ютс  услови  ufH 100 Гц, if0 1000 Гц-«, Тогда- измеритель, в соответствии с . формулой (9), выдает значение A f лик5 1000 Гц. т.е. максимальное значение девиации частоты. При этом погреш- ность измерени  пикового значени  де0

j

0

5

0

5

0

5

0

5 л

виации частоты составит 0%. Следовательно , предлагаемый измеритель существенно повышает точность измерени  пикового значени  девиации частоты.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Измеритель девиации частоты, содержащий последовательно соединенные формирователь , первый вход которого  в- летс  входом устройства, элемент совпадени , первый счетчик и первый блок сравнени  кодов, последовательно соединенные второй блок сравнени  кодов, регистр, блок делени  и блок индикации ,, а также блок управлени  и генератор опорной частоты, выход которого подключен к второму входу элемента совпадени , причем первый и второй входы блока управлени  подк-лючены, соответственно, к первому и второму входам элемента совпадени , а первый, второй и третий выходы блока управлени  соединены соответственно с входами сброса первого счетчика, блока делени  и вторым входом блока индикации , первый и второй входы второго блока сравнени  кодов подключены соответственно к второму входу и выходу регистра, о т ли ч а ю щи и с   - тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него дополнительно введены лини  задержки, последовательно включенные первый триггер, первый ключ и второй счетчик, выход которого соединен с вторьм входом регистра, а также последовательно включенные второй триггер, второй ключ и третий счетчик, выход которого объединен с вторыми входами первого блока сравнени  кодов и блока делени , причем входы сброса регистра, первого и второго счетчиков объединены с R-входом первого триггера, счетный вход которого подключен к выходу первого блока сравнени  кодов и счетному входу второго триггера, второй выход блока управлени  объединен с входом сброса третьего счетчик а и S-входом второго триггера, R-вход которого подключен к четвертому выходу блока управлени , второй вход второго ключа соединен с входом первого счетчика, а выход - с вторым входом первого ключа, вход и выход, линии задержки подключены соответственно к первому и второму входам формировател .