SU360670A1

SU360670A1 - METHOD OF DISCRETE DIFFERENTIATION OF A FREQUENCY MODULATED SIGNAL

Info

Publication number: SU360670A1
Application number: SU1457758A
Authority: SU
Original assignee: Ф. К. Лежнин, И. Ребрин , Е. Б. Табачник

Description

Изобретение относитс к аналого-цифроВьш способам дифференцировани электрических , в частности, частотно-модулированных сигналов . Такие способы дифференцировани позвол ют получить положительную и отрицательную производную частотно-модулированного сигнала по времени в виде числа импульсов и обеспечивают одинаковый коэффициент передачи при .выделении положительной и отрицательной производной.This invention relates to analog-to-digital methods for differentiating electrical, in particular, frequency-modulated signals. Such differentiation methods allow one to obtain a positive and negative derivative of a frequency-modulated signal with respect to time in the form of the number of pulses and provide the same transmission coefficient when extracting the positive and negative derivatives.

Известный способ заключаетс в квантовании частотно-модулированного сигнала по времени с посто нной частотой и суммировании числа колебаний частотно-модулированного сигнала в течение каждого нечетного периода квантовани нрп последующем вычитании n:j полученной суммы числа колебаний частотномодулированного сигнала за четный период квантовани . Таким образом получают разность , величина и знак которой соответствуют величине и инвертированному знаку первой производной частотно-модулированного сигнала по времени. Отрицательную разность (т. е. число колебаний частотно-модулированного сигнала, пропорциональное положительной производной) измер ют посредством дифференцируепюго сигнала в конце четного периода квантовани после сравнени числа колебании в четном периоде квантовани с суммарным числом колебаний в нечетном периоде квантовани , а положительную разность посредством дифференцируемого сигнала в начале нечегного периода квантовани . При этом величину положительной разности запоминают, а затемThe known method consists of quantizing a frequency-modulated signal over time with a constant frequency and summing the number of oscillations of a frequency-modulated signal during each odd nrp quantization period and then subtracting n: j the resulting sum of the number of oscillations of the frequency-modulated signal in an even quantization period. Thus, a difference is obtained, the magnitude and sign of which correspond to the magnitude and the inverted sign of the first derivative of the frequency-modulated signal with respect to time. The negative difference (i.e., the number of oscillations of the frequency-modulated signal proportional to the positive derivative) is measured by a differentiated signal at the end of the even quantization period after comparing the number of oscillations in the even quantization period with the total number of oscillations in the odd quantization period, and the positive difference by differentiating signal at the beginning of an inappropriate quantization period. The value of the positive difference is memorized, and then

вычитают из суммы числа колебаний очередного четного периода квантовани .subtract from the sum of the oscillations of the next even quantization period.

Этот способ сложен из-за необходимости запоминани положительной фазности на врем измерени ее величины, что требует использовани двух реверсивных счетчиков при синтезе дифференцирующего устройства.This method is complicated because it is necessary to memorize the positive phase for the time of measuring its magnitude, which requires the use of two reversible counters in the synthesis of the differentiating device.

Цель изобретени - упрощение процесса дифференцировани частотно-модулированного сигнала.The purpose of the invention is to simplify the process of differentiating a frequency-modulated signal.

Это достигаетс тем, что положительную разность числа колебаний частотно-модулированного сигнала измер ют в начале нечетного периода квантовани посредством электрических сигналов, частота которых превосходитThis is achieved by the fact that the positive difference in the number of oscillations of the frequency-modulated signal is measured at the beginning of an odd quantization period by means of electrical signals whose frequency exceeds

частоту дифференцируемого сигнала.frequency of the differentiated signal.

По предложенному способу предусмотрено квантование частотно-модулированного сигнала по времени с посто нной частотой и суммирование числа колебаний частотно-модулированного сигнала в течение каждого нечетного периода квантовани Т с последующим вычитанием из полученной суммы числа колебаний за четный период квантовани Т, получа таким образом разность числа колебаний, велии инвертированному знаку первой производной частотно-модулированного сигнала по времени . При увеличении частоты дифференцируемого сигнала суммарное число колебаний в четном периоде к-вантовани Т больше, чем суммарное число колебаний в нечетном периоде Т, поэтому разность числа колебаний частотно-модулированного сигнала отрицательна. Эту разность измер ют посредством дифференцируемого сигнала в конце четного периода Т после сравнени числа колебаний в четном периоде Т квантовани с суммарным числом колебаний в нечетном периоде Т, а положительную разность (т. е. число колебаний частотномодулированного сигнала, пропорциональное величине отрицательной производной), измер ют в начале нечетного периода Т посредством электрических сигналов, частота которых превосходит частоту дифференцируемого сигнала. На чертеже показана блок-схема дифференцирующего устройства дл осуществлени предложенного способа. В исходном состо нии триггеры /, 2, 3, реверсивный счетчик 4, с триггером 5 знака наход тс в состо нии «О. При этом импульсы и частотно-модулированного сигиала не поступают на вход счетчика 4 и на выходы дифференцирующего устройства. После переключени тумблера 6 импульсом 1/2 генератора 7 тактовых импульсов {частотой импульсов U определ етс период Т квантовани ) триггеры 2, 5 и 3 перебрасываютс в состо ние ( триггер 3 перебрасываетс выходным напр.чжением триггера 5), в результате чего импульсы (/2 через логическую схему «И 5 и логическую схему «ИЛИ 9 поступают на вход реверсивного счетчика, работающего при состо нии «I триггера знака в режиме «сложение . Вторым импульсом 1/2 триггер знака перебрасываетс в состо ние «О, а реверсивный счетчик 4 переводитс в режим «вычитание. Состо ние триггера 3 при этом не измен етс . Если частота входного сигнала увеличиваетс , то количество импульсов С/ь поступившее на вход реверсивного счетчика 4 в четном периоде Т генератора 7, больще, чем в нечетНОМ , поэтому реверсивный счетчик 4 в состо нии «О окажетс несколько ранее окончани четного периода Т генератора 7, а именно з момент равенства вычитаемого уменьшаемому . При переходе реверсивного счетчика в состо ние «О перепадом выходного напр жени нуль-индикатора 10 триггер 3 перебрасываетс в состо ние «О (состо ние триггера / при этом не измен етс ). С выхода триггера 3 на вход логической схемы «И И поступает сигнал «I и до прихода следующего импульса 1/2 через схему «И 11 импульсы U-i поступают на первый выход дифференцирующего устройства. Количество этих импульсов пропорционально скорости увеличени частоты импульсов 0. С приходом очередного импульса t/2 триггеры 5 и 5 перебрасываютс в состо ние «I и цикл выделени положительной производной повтор етс . При уменьшении частоты -входного сигнала в нечетном периоде Т генератора 7 на вход реверсивного счетчика импульсов U поступаег больше, чем в четном, поэтому в четном периоде Т реверсивный счетчик 4 и триггер 3 не перевод тс в состо ние «О. Положительна разность числа колебаний частотно-модулированного сигиала измер етс при этом в начале нечетного периода Т генератора 7. Это осуществл етс следующим образом. К началу следующего нечетного периода Т после выделени в реверсивном счетчике 4 положительной разности триггер 3 находитс в состо нии «I и ключ 12 открыт выходным сигналом этого триггера, проход щим через схему 13 задержки (врем задержки этой схемы не менее времени срабатывани триггера 1), в результате этого при перебросе импульсом f/2 триггера 5 в состо ние «I выходным напр жением триггера 5 через ключ 12 триггер / перебрасываетс в состо ние «I, при этом с выхода триггера / поступает сигнал «О и открываютс ключи 14 и 15. Импульсы Hi могут поступать на вход схемы 16 задержки, а через схему «И 5 на вход реверсивного счетчика 4 они не поступают. Импульсы Ьз генератора 17 счетных импульсов через ключ 15 подаютс на второй выход дифференцирующего устройства и через логическую схему «ИЛИ 9 на вход реверсивного счетчика 4, работающего в это врем iB режиме «вычитание, так как первым же импульсом Оз, прошедщим через ключ 15 триггер 5 по входу «сброс перебрасываетс Б состо ние «О. Разв зывающий диод 18 предотв1ращает переброс остальных триггеров в этот момент по щине «сброс. В состо нии «О триггер 5 находитс в течение времени, необходимого дл выделени положительной разности, т. е. до того момента, пока реверсивный счетчик 4 не окажетс в состо нии «О и не переброс тс триггеры 1, 3 и 5, причем триггеры 1 к 3 перебрасываютс выходным напр жением нульиндикатора 10 в состо ние «О, а триггер 5 выходным напр жением триггера через разв зывающий диод 19 перебрасываетс в состо ние «1, в результате этого исчезают импульсы Uz на втором выходе дифференцирующего устройства, реверсивный счетчик 4 переводитс в режим «сложение, и на вход его снова могут поступать импульсы t/i через логическую схему «И 8. За врем измерени положительной разности частотно-модулированного сигнала в зависимости от частоты генератора 17 на вход дифференцирующего устройства может поступить один или несколько импульсов Ui дифференцируемого сигнала. Если эти импульсы в иечстьом такте не поступают на вход реверсивного счетчика 4 при работе его в режиме «сложение, то величина следующей разностиThe proposed method provides for quantization of a frequency-modulated signal over time with a constant frequency and summation of the number of oscillations of the frequency-modulated signal during each odd quantization period T, followed by subtraction of the sum of the oscillation number for an even quantization period T, thus obtaining the difference of the number of oscillations , equal to the inverted sign of the first derivative of the frequency-modulated signal over time. With an increase in the frequency of the differentiated signal, the total number of oscillations in the even period of the k-mating T is larger than the total number of oscillations in the odd period T, therefore the difference in the number of oscillations of the frequency-modulated signal is negative. This difference is measured by a differentiated signal at the end of an even period T after comparing the number of oscillations in an even period T of quantization with the total number of oscillations in an odd period T, and a positive difference (i.e., the number of oscillations of a frequency-modulated signal proportional to the magnitude of the negative derivative) at the beginning of an odd period T by means of electrical signals whose frequency exceeds the frequency of the differentiated signal. The drawing shows a block diagram of a differentiating device for carrying out the proposed method. In the initial state, the triggers I, 2, 3, the reversible counter 4, with the trigger 5 characters are in the state "O. In this case, the pulses and the frequency-modulated siala do not arrive at the input of the counter 4 and at the outputs of the differentiating device. After switching the toggle switch 6 with a pulse 1/2 of the clock generator 7 clock pulses {the pulse frequency U determines the quantization period T) the triggers 2, 5 and 3 are shifted to the state (the trigger 3 is shifted by the output voltage of the trigger 5), resulting in pulses (/ 2 through the logic circuit "AND 5 and the logic circuit" OR 9 is fed to the input of a reversible counter operating in the state "I of the sign trigger in the mode" addition. The second impulse 1/2 of the sign trigger is transferred to the state "O, and the reversible counter 4 set to read mode e. The state of trigger 3 does not change at the same time. If the frequency of the input signal increases, then the number of pulses C / s received at the input of the reversible counter 4 in the even period T of the generator 7 is larger than odd, therefore the reversible counter 4 is in the state "O will turn out somewhat earlier than the end of the even period T of generator 7, namely, the moment of equality of the deductible to be reduced. When the reversible counter goes to the state" O by the drop of the output voltage of the zero indicator 10, trigger 3 is moved to the state "O (the state of Hera / does not change.) From the output of trigger 3 to the input of the logic circuit “AND I, the signal“ I arrives and before the arrival of the next pulse 1/2 through the circuit “11, the pulses U-i arrive at the first output of the differentiating device. The number of these pulses is proportional to the rate of increase in the frequency of the pulses 0. With the arrival of the next pulse t / 2, the triggers 5 and 5 are transferred to the state "I" and the cycle of selection of the positive derivative is repeated. When the frequency of the input signal decreases in an odd period T of the generator 7, the input of the reversible pulse counter U is larger than even, therefore in an even period T the reversible counter 4 and trigger 3 are not transferred to the state "O. A positive difference in the number of oscillations of the frequency modulated sigial is measured at the beginning of the odd period T of the generator 7. This is done as follows. By the beginning of the next odd period T after the positive difference 4 in the reversible counter 4, trigger 3 is in the state "I and key 12 opened by the output signal of this trigger passing through the delay circuit 13 (the delay time of this circuit is not less than the trigger time 1), as a result, when f / 2 pulse flips trigger 5 to state "I" by output voltage of trigger 5 via switch 12, the trigger / switch to state "I, while signal" O "is received from the trigger output / and keys 14 and 15 are opened. Impulses hi can post fall to the input of the circuit 16 delay, and through the circuit "And 5 to the input of the reversible counter 4, they are not received. The pulses bz of the generator 17 of counting pulses through the key 15 are fed to the second output of the differentiating device and through the logic circuit OR 9 to the input of the reversible counter 4, which at this time is operating in iB mode "subtraction, because the first pulse Oz passing through the key 15 is the trigger 5 at the input, the reset is transferred to the B state. The development diode 18 prevents the flip-flop of the other triggers at this moment from the reset. In the state of "About trigger 5 is in the time required to highlight a positive difference, i.e., until the reversible counter 4 is in the state of" O and flip triggers 1, 3 and 5, and the triggers 1 to 3 are transferred by the output voltage of the indicator 10 to the state "O", and the trigger 5 by the output voltage of the trigger through the isolating diode 19 is transferred to the state 1, as a result, the pulses Uz disappear at the second output of the differentiating device, the reversible counter 4 is transferred in the "complicated" mode In other words, t / i pulses can be received at the input again through the logic circuit "AND 8. During the measurement of the positive difference of the frequency-modulated signal, depending on the frequency of the generator 17, one or more pulses Ui of the differentiated signal can be input to the differentiator. If these pulses in the tactical cycle do not arrive at the input of the reversible counter 4 when it is operating in the “addition mode, then the value of the next difference

оказываетс больше или меньше истинной, что вызывает погрешность дифференцировани .appears to be more or less true, which causes a differentiation error.

Дл исключени этой погрешности импульсы t/i, поступаюшие на вход дифференцируюшего устройства во врем измерени положительной разности, задерживаютс схемой 16 задержки на врем , не меньшее времени измерени положительной разности, а затем через схему «ИЛИ 9 поступают на вход реверсивного счетчика 4, работающего в режиме «сложение. Однако во многих случа х нет необходимости использовани схемы 16 задержки и ключа 14, так как при соответствуюших частоте генератора 17 и быстродействии счетчика 4 врем измерени положительной разности может быть уменьшено до величины, меньшей минимального периода следовани To eliminate this error, the t / i pulses received at the input of the differentiating device during the measurement of the positive difference are delayed by the delay circuit 16 for a time not less than the measurement time of the positive difference, and then through the OR 9 circuit it arrives at the reversible counter 4 operating in mode "addition. However, in many cases, there is no need to use the delay circuit 16 and the key 14, since with the corresponding frequency of the generator 17 and the speed of the counter 4, the measurement time of the positive difference can be reduced to a value less than the minimum follow-up period

импульсов (/1, при этом ошибка становитс пренебрежимо малой.pulses (/ 1, while the error becomes negligible.

Предмет и з о б р е т е -н и Subject and d on e and e

Способ дискретного дифференцировани частотно-модулированного сигнала с использованием квантовани сигнала по времени и определени знака и величины разности числа колебаний частотно-модулированного сигнала заA method for discrete differentiation of a frequency-modulated signal using time-quantization of a signal and determining the sign and magnitude of the difference in the number of oscillations of a frequency-modulated signal

два фиксированных периода времени и с определением отрицательной разности в конце чет. ного фиксированного периода времени, отличающийс тем, что, с целью упрощени процесса дифференцировани , положительнуюtwo fixed periods of time and with the determination of the negative difference at the end of even. fixed time period, characterized in that, in order to simplify the differentiation process, the positive

разность измер ют -в начале нечетного фиксированного периода с помощью электрических сигналов, частота которых превосходит частоту дифференцируемого сигнала.the difference is measured at the beginning of an odd fixed period using electrical signals whose frequency exceeds the frequency of the differentiated signal.