SU1748081A1 - Способ измерени функции изменени частоты импульсных сигналов с линейной частотной модул цией - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  функции изменени  частоты заполнени  коротких частотно-модулированных радиоимпульсов. Цель изобретени  - повышение точности измерений - достигаетс  тем, что в способе измерени  функции изменени  частоты импульсных сигналов с линейной частотной модул цией, заключающемс  в гетеродинировании линейно измен ющейс  частоты заполнени  исследуемых радиоимпульсов и измерени  длительности измерительных интервалов , гетеродинированный сигнал преобразуетс  в непрерывную импульсную последовательность путем формировани  калиброванной длительности по переходу через нуль амплитуды V-ro периода сигнала заполнени  n-го радиоимпульса, где п 1, 2, 3q; q -максимальное количество периодов сигнала заполнени  радиоимпульса , выдел етс  К-  гармоника импульсной последовательности, а измерительные интервалы формируютс  как разность интервалов усреднени , сформированных из заданного количества импульсов К-й гармоники преобразованной импульсной последовательности и опорных интервалов , образованных из заданного количества импульсов гетеродинного сигнала, причем интервалы усреднени  формируютс  состыкованными, а начала соответствующих интервалов усреднени  и опорных интервалов совмещаютс  во времени. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  частоты заполнени  коротких линейно-частотно модулируемых (ЛЧМ) радиоимпульсов и оценки отклонени  этой функции от линейной.

Цель изобретени  - повышение точности измерений.

На фиг.1 приведены временные диаграммы , по сн ющие сущность способа; на фиг.2 - функциональна  схема устройства, в котором реализован предложенный способ.

Суть способа состоит в следующем.

Пусть исследуемый сигнал характеризуетс  следующими параметрами, фиг.1 а, а):

период следовани  радиоимпульсов - Т, длительность радиоимпульсов - т , частота заполнени  примен етс  по закону:

шз (DO + ht,

где Шо - начальное значение исследуемой частоты;

h Aw gm/ f- скорость изменени  частоты;

- максимальна  девиаци  частоты.

Частота заполнени  радиоимпульсов гетеродинируетс  на частоту, котора  выбираетс  из условий обеспечени  требуемой точности и надежной работы примененной

ГОШ

2

ш

о

00

элементной базы. После гетеродинирова- ни  частота исследуемого сигнала описываетс  функцией

(Or О) го + ht ,

где Шго - начальное значение исследуемой частоты после гетеродинировани .

Гетеродинированный сигнал преобразуетс  в импульсную последовательность калиброванной длительности по следующему алгоритму.

Формируютс  импульсы калиброванной длительности ( гк) по переходу через нуль амплитуды п периода исследуемой частоты заполнени  радиоимпульса (фиг,1, а, а), т.е. в первом радиоимпульсе калиброванный импульс формируетс  по первому переходу через нуль амплитуды исследуемого сигнала, во втором радиоимпульсе - по второму переходу и т.д., включа  формирование калиброванного импульса по последнему переходу через нуль амплитуды исследуемого сигнала. При этом i-й период импульсной последовательности описываетс  функцией

ТПР| - Т + Ti,

где TI - i-й период частоты заполнени  радиоимпульса , котор ый может быть найден из услови 

Ti ti - ti-i

(2)

ti, ti-i - момент времени 1-го и (i-1)-ro перехода через нуль амплитуды исследуемого сигнала , определ емые из условий

(«ro + h ti) ti l 2 лг,(3)

(Юго + h -ti-i) -ti-i(i -1) -л:2 . (4)

Соотношение (1) с учетом (2)-{4) и после проведени  преобразований принимает

вид

т , ft)i -Ь8Ьл: i -0)f +8лп(1 - 1) Tnpi - I +-gh

(5)

Выдел етс  К-  гармоника импульсной последовательности, котора  описываетс  соотношением

UM - 2 и/(Я К} sln( Кг„/2 ТПр) cosf К t/Tnp), (6)

где U - амплитуда калиброванных импульсов .

Импульсна  последовательность, определ ема  (1)(5) выражени ми, имеет малые , трудно регистрируемые изменени  периода . Дл  увеличени  этих изменений импульсна  последовательность раскладываетс  в р д Фурье:

оо

f(t)

У. Ак cos(Kcot+ Ф),

К 0

выдел етс  К-  гармоника гармонического разложени  импульсной последовательности . Поэтому при изменении периода ТПр| импульсной последовательности на величину А Т К-  гармоника получает приращение

-т

Тпр

1(1

Tnpl v

Tnpi + ЛТ

При измерении набега фазы за единицу времени у первой и К-й гармоник более точными будут результаты измерений набега фазы у к-й гармоники. С этой целью номер гармоники к выбираетс  максимально возможным . Ограничением сверху номера служит требование неперекрываемости спектров К-й и к+1-й гармоник.

Из импульсов К-й гармоники промежуточного сигнала (фиг. 1 в, а) формируетс  последовательно следующие интервалы

усреднени  Tyj (фиг.1 в, с), а из импульсов гетеродинного сигнала (фиг. 1 в, в)-опорные интервалы Т0 (фиг.1 в, d). При этом всегда совмещаютс  во времени начала сформированных интервалов ryi игоа , их длительности устанавливают равными:

Tyj nx(Tnpi)J/K;

f о ЛоТо,

(7) (8)

где j - индекс, относ щийс  к j-му интервалу усреднени ;

Пх - количество импульсов К-й гармоники промежуточного сигнала в интервале ус- реднени ;

(Tnpi)j - среднее значение периода промежуточной частоты на J-м интервале усреднени ;

По - количество импульсов гетеродин- ной частоты f0 1 /То в опорном интервале. Образуют измерительные интервалы как модуль разности соответствующих интервалов усреднени  и опорных интервалов (фиг.1. в, к)

ruj ryj-r0,(9)

которые коммутируют импульсы гетеродинной частоты, Количество коммутирующих

импульсов описываетс  соотношение(фи(.1

B,f)

NK .

Функци  (10) с учетом (1), (5), (6) (9) преобразуетс  к виду

М ГПх Тг,Т /Т L ПХ /11

NK (-Ј- Па Т0)/lo + -i-ЈVy- U1)

где (Ti)j - среднее значение периода исследуемых колебаний на j-м интервале усреднени .

Если коэффициент по выбрать из услови 

(пк -Т/К-ПоТоУТо 0 .(12)

то функци  (11) принимает вид

NKj (fijj пх/(К -То),(13)

т.е. получаемый код пропорционален периоду исследуемых колебаний.

Этот код преобразуетс  в напр жение (фиг,1 в. q), а затем визуализируетс . Одновременно визуализируетс  и код, рассчитан- ный по соотношени м (1)-(13) дл  идеального радиоимпульса.

Таким образом, способ позвол ет перейти от последовательности радиоимпульсов к последовательности калиброванных импульсов, осуществить умножение частотных изменений, сформировать код, пропорциональный периоду следовани  импульсов частоты заполнени  радиоимпульсов. При этом код NK измер етс  при ту г , что обеспечивает значительное повышение разрешающей способности измерений и пропорциональное повышение точности измерений . Динамические погрешности снижены за счет учета в результирующих оценках длительности каждого периода исследуемых колебаний, исключени  частотных детекторов.

Функциональна  схема устройства, реализующего предложенный способ, приведена на фиг.2.

Устройство содержит смеситель 1, гетеродин 2, осциллограф 3, первый усилитель 4, блок задержки 7, первый счетчик 8, запоминающий блок 9, устройство сравнени  10, формирователь импульсов 11, второй счетчик 12, фильтр 13, второй делитель 14, второй коммутатор 15, второй усилитель 16, третий делитель 17, триггер 18. первую 19, вторую 20 входные шины и выходную шину 21.

Элементы соединены следующим образом .

Второй вход смесител  1 подключен к выходу гетеродина 2, а выход смесител  1 5 соединен с входом первого усилител  4, выход которого соединен с вычитающим входом первого делител  7, а выход первого делител  7 соединен с входом формировател  импульсов 11, выход которого через

10 фильтр 13, второй усилитель 16 соединен с вычитающим входом третьего делител  17, выход третьего делител  17 подключен к первому входу триггера 18, а также к входам записи кодов второго 14 и третьего 17 дели15 телей, вычитающий вход второго делител  14 соединен с выходом гетеродина 2, выход второго делител  14 соединен с вторым входом триггера 18 и входом обнулени  второго счетчика 12, выход триггера 18, соединен с

20 выходом гетеродина 2, выход второго коммутатора 15 соединен со счетным входом второго счетчика 12, информационный выход которого соединен с входом устройства сравнени  10, второй вход которого соеди25 нен с выходом запоминающего блока 9, вход выборки запоминающего устройства 9 через блок задержки 5 соединен с второй входной шиной 20, вход первого счетчика 8 соединен со второй входной шиной 20, а

30 выход соединен с адресным входом запоминающего устройства 9 и с информационным входом первого делител  7, вход записи кодов которого соединен с выходом блока задержки 5, информационный выход

35 устройства сравнени  10 соединен с входом ЦАП 6, выход которого соединен с входом осциллографа 3, перва  входна  шина 19 соединена с первым входом смесител  1, входна  шина 21 подключена к информационному

40 выходу устройства сравнени  10.

Второй 14 и третий 17 делители содержат каждый двоично-дес тичные реверсивные счетчики 23 и хроссирровочное поле 24.

Устройство дл  измерени  параметров

45 импульсных сигналов с линейной частотной модул цией работает следующим образом. Перед началом проведени  измерений устанавливают коэффициенты делени  второго 14 (по) и третьего 17 (пх) делителей. Эти коэф50 фициенты рассчитывают с учетом соотношений (7) и (12). Длительность выходного сигнала формировател  импульсов 11 выбирают по соотношению (6) с учетом необходимости получени  максимальной амплитуды требуемой

55 гармоники промежуточного сигнала.

На входную шину 20 поступают импульсы , синхронные с первыми импульсами измер емого импульсного ЛЧМ- сигнала (фиг. 1 а, с). Эти импульсы поступают на счетный вход первог о счетчика 8, на информационном выходе которого устанавливаетс  код коэффициента делени  первого делител  7. Этот код, задержанный в блоке задержки 5 импульсом, записываетс  в первый делитель 7.

Исследуемый сигнал через смеситель 1 и первый усилитель 4 поступает на вычитающий вход первого делител  7.

После того, как поступающие на вычитающий вход делител  импульсы измер емого сигнала (фиг.1 а, а) выберут код предварительной установки нул , на выходе первого делител  7 по витс  импульс управлени  формирователем импульсов 8.

Выходной сигнал первого делител  7 преобразуетс  формирователем импульсов 11 в последовательность калиброванных импульсов (фиг.1 а, в), после чего фильтр 13 и второй усилитель 16 осуществл ют выделение требуемой гармоники промежуточного сигнала.

На выходе третьего делител  17 из импульсов к-й гармоники калиброванной импульсной последовательности (фиг.1 в, а) формируетс  последовательность импульсов усреднени , следующих с периодом ryj (7).

Импульсы усреднени , поступа  на вхо ды записи второго 14 и третьего 17 делителей , осуществл ют синхронизацию их работы. Из импульсов гетеродинного сигнала на входе второго делител  14 формируетс  последовательность опорных импульсов, задержанна  относительно последовательности импульсов, задержанна  относительно последовательности импульсов усреднени  на опорный интервал т: 0 (8),

Импульсы усреднени  устанавливают триггер 18 в единичное состо ние и опорные импульсы - в нулевое. В результате на выходе формируетс  последовательность измерительных интервалов (фиг.1 в, е) (9), которые коммутируют на выход второго коммутатора 15 выходные импульсы гетеродина 2. Количество коммутируемых импульсов определ етс  соотношением (13),

В торой счетчик 12 устанавливаетс  в нулевое состо ние импульсами усреднени ,

поэтому он подсчитывает количество коммутируемых импульсов каждым измерительным интервалом.

Полученный код в устройстве сравнени 

10 вычитаетс  из эталонного кода, записанного в запоминающем блоке 9. Результат вычитани  в виде цифрового кода подаетс  на ЦАП и преобразуетс  в аналоговый сигнал , амплитуда которого определ ет отклонение измер емого ЛЧМ- сигнала от номинального значени , и визуализируетс  осциллографом 3.

С целью возможности использовани  цифровых индикаторов к информационному

выходу устройства сравнени  10 подключена выходна  шина 21,

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ измерени  функции изменени 

   частоты импульсных сигналов с линейной частотной модул цией, заключающийс  в гете- родинирозании линейно измен ющейс  частоты заполнени  исследуемых радиоимпульсов и измерении длительности измерительных интервалов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, гетеродинированный сигнал преобразуетс  в непрерывную импульсную последовательность путем формировани  калиброванной

   длительности по переходу через ноль амплитуды п-го периода сигнала заполнени  п-го радиоимпульса, где п 1, 2, 3..., q; q -максимальное количество периодов сигнала заполнени  радиоимпульса, выдел етс  К  гармоника импульсной последовательности , а измерительные интервалы формируютс  как разность интервалов усреднени , сформированных из заданного количества импульсов К-й

   гармоники преобразованной импульсной последовательности и опорных интер- вэлов, образованных из заданного количества импульсов гетеродинного сигнала , причем интервалы усреднени  формируютс  состыкованным, а начала соответствующих интервалов усреднени  и опорных интервалов совмещаютс  во времени .

   Редактор Н.Горват

   Фиг 2

   Составитель А.Авак н Техред М.Моргентал

   Корректор Т.Палий