Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЛИНЕЙНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВНУТРИ ИМПУЛЬСА
ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЛИНЕЙНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВНУТРИ ИМПУЛЬСА

ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЛИНЕЙНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВНУТРИ ИМПУЛЬСА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к цифровой радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения скорости линейного изменения частоты внутри импульса независимо от несущей частоты. Сущность изобретения: измеритель содержит блок 1 формирования, блок 2 управления и синхронизации, две цифровые линии 3 и 5 задержки, два реверсивных счетчика 4 и 6, N + 1 элементов И 7 и 9, блок 8 вычитания, блок 10 ждущего мультивибратора с соответствующими связями. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2010243
Класс(ы) патента: G01R23/00
Номер заявки: 4678590/21
Дата подачи заявки: 14.04.1989
Дата публикации: 30.03.1994
Заявитель(и): Таганрогский радиотехнический институт
Автор(ы): Литюк В.И.
Патентообладатель(и): Таганрогский радиотехнический институт
Описание изобретения: Изобретение относится к цифровой радиоизмерительной технике и может быть использовано для контроля и измерения скорости изменения частоты внутри импульса.
Известно устройство (Лихарев В. А. Цифровые методы и устройства в радиолокации. - М. : Сов. радио, 1973, с 108, рис. 2.12 и с. 100, рис. 2.8), которое содержит квантизатор на два уровня, соединенный входом с шиной входных сигналов, а выходом через формирователь с входом цифровой линии задержки и с суммирующим входом реверсивного счетчика, причем выход цифровой линии задержки подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, а синхронизирующий вход соединен с выходом блока управления и синхронизации, выходы реверсивного счетчика подключены через сравнивающее устройство к выходным шинам.
Данное устройство позволяет оценить текущее значение частоты заполнения сигнала с внутриимпульсной частотой модуляцией (ЛЧМ-сигнала), однако его недостатком является низкая точность измерения.
Известно устройство (авт. св. СССР 1503023, кл. G 01 R 23/00, 23.08.89), cодержащее электронно-счетный частотомер, состоящий из блока делителей частоты, двух счетчиков реверсивного типа, регистра памяти, индикатора, формирователя импульсов перезаписи, формирователя импульсов сброса, коммутатора, двух формирователей импульсов коммутации и двух формирователей импульсов управления.
Однако недостатком данного устройства является низкая точность измерения скорости изменения частоты ЛЧМ-сигнала.
Известно устройство, являющееся прототипом (авт. св. СССР 1449924, кл. G 01 R 23/00, 07.01.89), содержащее входной формирователь, выход которого соединен со счетными входами первого и второго счетных каналов, содержащих каждый последовательно соединенные селектор, счетчик и буферный регистр, причем селектирующие входы обоих каналов подключены к соответствующим выходам формирователя времени счета, содержащего последовательно соединенные опорный генератор, декадный делитель частоты и формирователь стробов, выходы которого являются соответственно первый вторым выходами формирователя времени счета, одновибратор переписи кода, вход которого подключен к второму выходу формирователя времени счета, а выход соединен с управляющим входом буферного регистра второго канала, одновибратор импульса сброса, выход которого соединен с обнуляющим входом счетчика второго канала, блок вычитания, выход которого соединен с индикатором, а также второй одновибратор переписи кода, второй одновибратор импульса сброса, триггер, два коммутатора, причем вход второго одновибратора переписи кода соединен с первым выходом формирователя времени счета, а выход подключен к входу второго одновибратора импульса сброса, к R-входу триггера и к управляющему входу буферного регистра первого счетного канала, выход второго одновибратора импульса сброса подключен к обнуляющему входу счетчика первого счетного канала, выход первого одновибратора переписи кода соединен с входом первого одновибратора импульса сброса и с S-входом триггера, прямой выход триггера соединен с управляющим входом первого коммутатора, первый информационный вход которого соединен с прямым выходом первого буферного регистра, а второй - с инверсным выходом второго буферного регистра, инверсный выход триггера соединен с управляющим входом второго коммутатора, первый информационный вход которого соединен с прямым выходом второго буферного регистра, второй информационный вход - с инверсным выходом первого буферного регистра, выходы коммутаторов подключены соответственно к первому и второму выходам блока вычитания.
Однако данное устройство имеет низкую точность измерения скорости изменения частоты ЛЧМ-сигнала.
Целью изобретения является повышение точности измерения величины скорости линейного изменения частоты внутри импульса.
Цель достигается тем, что в измеритель скорости линейного изменения частоты внутри импульса, содержащий блок формирования, информационный вход которого соединен с шиной входных сигналов, два счетчика и блок вычитания, введены блок управления и синхронизации, две цифровые линии задержки, N+1 элементов И и блок ждущего мультивибратора, при этом счетчики выполнены реверсивными, выход блока формирования подключен к суммирующему входу первого реверсивного счетчика и входу первой цифровой линии задержки, выход которой соединен с вычитающим входом первого счетчика, суммирующим входом реверсивного счетчика и входом второй цифровой линии задержки, выход которой подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика и первому входу (N+1)-го элемента И, выход которого через блок ждущего мультивибратора соединен с вторыми входами элементов И с первого по N-й, выходы первого и второго реверсивных счетчиков соединены соответственно с первой и второй группами входов блока вычитания, выходы которого с первого по N-й соединены с первыми входами соответствующих элементов И, выходы которых подключены к выходам измерителя, первый выход блока управления и синхронизации соединен с управляющим входом блока формирования, а второй выход - с синхронизирующими входами первой и второй цифровых линий задержки и вторым входом (N+1)-го элемента И.
Сравнение предложенного технического решения с прототипом и аналогами позволяет сделать вывод, что оно соответствует критерию новизны и обладает существенными отличиями. Положительный эффект достигается за счет введения указанных дополнительных узлов, что позволяет повысить точность измерения величины скорости линейного изменения частоты внутри импульса.
На фиг. 1 изображена структурная схема измерителя скорости линейного изменения частоты внутри импульса; на фиг. 2 изображены временные диаграммы его работы.
Измеритель скорости линейного изменения частоты внутри импульса, содержит блок 1 квантования и формирования, соединенный информационным входом с шиной входных сигналов, управляющим входом с соответствующим выходом блока 2 управления и синхронизации, а выходом с входом цифровой линии 3 задержки и суммирующим входом реверсивного счетчика 4. Выход цифровой линии 3 задержки соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 4, с входом цифровой линии 5 задержки и суммирующим входом реверсивного счетчика 6, синхронизирующий вход цифровой линии 3 задержки соединен с соответствующим выходом блока 2 управления и синхронизации, а выход цифровой линии 5 задержки соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 6 и с первым входом схемы И 7. Выходы реверсивных счетчиков 4 и 6 соединены с соответствующими входами блока 8 вычитания, каждый из N выходов которого подключен к первым входам каждой из N схем И 9. Выходы последних являются N выходами измерителя, а их вторые входы объединены и подключены через блок 10 ждущего мультивибратора к выходу схемы И 7, второй вход которой соединен с синхронизирующим входом второй цифро- вой линии 5 задержки и с соответствующим выходом блока 2 управления и синхронизации.
Работает измеритель следующим образом.
Положим, что все цифровые узлы установлены в нулевое состояние, а во всех цифровых линиях задержки записаны нули.
Пусть в момент времени to на вход измерителя (фиг. 2а) поступает ЛЧМ-сигнал с неизвестной центральной частотой fх, расположенный в диапазоне fмин-fмакс, и неизвестной скоростью ее изменения Мх за время длительности сигнала Ти, который может быть записан в виде
U(t)=
Этот сигнал по входной шине поступает на вход блока 1 квантования и формирования, на выходе которого появляются сигналы в виде последовательности нулей и единиц. Положим, что единицам соответствуют положительные значения действительной части экспоненты, а нулям - отрицательные. При этом в блоке 1 происходит формирование сигналов, моменты появления которых во времени на выходе блока 1 синхронизированы с моментами времени синхроимпульсов, поступающими из блока 2 на управляющие входы цифровой линии 3 задержки с частотой, выбираемой из условия выполнения теоремы Котельникова, т. е. с частотой не менее 2fмакс. При этом согласовывается асинхронный режим поступления входных импульсов с синхронным режимом работы цифровых узлов так, чтобы на каждые полпериода несущей частоты входного ЛЧМ-сигнала вырабатывался один импульс, который записывается одновременно по сигналу синхроимпульса из блока 2 в линию 3 задержки и реверсивный счетчик 4, как показано на фиг. 2б. Максимальное время задержки в линиях 3 и 5 Δt< 0,5Tи. Поступающие на вход линий ≈3 задержки сигналы продвигаются вдоль нее под действием синхросигналов, поступающих с выхода блока 2.
Одновременно эти сигналы поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 4, который начинает подсчитывать количество периодов входного колебания. В каждый текущий момент времени t, где to ≅ t ≅ to+ Δ t, в счетчике 4 находится код, пропорциональный целому числу периодов высокачастотного заполнения. В момент времени t= to+ Δ t на выходе линии 3 находится сигнал, задержанный на время Δt (фиг. 2в), который поступает на вторую линию 5 задержки, на вычитающий вход счетчика 4 и суммирующий вход счетчика 6. У линии 5 время задержки также равно Δ t. На ее суммирующий вход поступают с той же тактовой частотой синхронизирующие импульсы с выхода блока 2, которые сдвигают сигнальные импульсы вдоль этой линии задержки. В моменты времени to+ Δt< t<t>o+ + 2 Δ t на выходах счетчика 6 находится код, пропорциональный числу периодов высокочастотного заполнения.
Одновременно в счетчике 4 находится код, равный разности частот сигналов на его входах, т. е. код, пропорциональный величине
{ 2Πfx(t0+Δt+t)+0.5Mx(t0+Δt+t)2} - { 2Πfx(t0+Δt)+0.5Mx(t0+t)2} =
= 2ΠfxΔt+Mxt0Δt+0.5MxΔt2+Mxt0t. величина которого нарастает с ростом времени t. Очевидно, что максимальное значение кода, которое может быть записано в счетчике 4, зависит от значений величины fмакс и Ти и определяет требования к его разрядности.
В момент времени t= to+ 2Δt (фиг. 2г) сигнальный импульс достигнет конца линии 5 задержки и поступает на вычитающий вход счетчика 6 и на вход схемы И 7. В этот момент времени на выходах счетчика 6 появляется код, пропорциональный разности частот сигналов на его входах, т. е. код, пропорциональный величине
{ 2Πfx(t0+Δt)+0.5Mx(t0+Δt)2} - { 2Πfxt0+0.5Mx(t20} =
= 2Πfx+Mxt0<Δ>t+0.5MxΔt2.
Одновременно в счетчике 4 находится код, равный разности частот сигналов на его входах, т. е. код, пропорциональный величине
{ 2Πfx(t0+2Δt)+0.5Mx(t0+2Δt)2} - { 2Πfx(t0+Δt)+0.5Mx(t0+Δt)2} =
= 2ΠfxΔt+Mx(t0+Δt)Δt+0.5MxΔt2= 2ΠfxΔt+Mxt0Δt+1.5MxΔt2.
Полученные значения с выходов счетчиков 4 и 6 в виде параллельных цифровых кодов поступают на входы блока 8 вычитания. На выходах этого блока образуется код, величина которого пропорциональна разности кодов чисел, поступивших с выходов счетчиков 4 и 6, и которая равна
{ 2ΠfxΔt+Mxt0Δt+1.5MxΔt2} - { 2ΠfxΔt+Mxt0Δt+0.5MxΔt2} = MxΔt2.
Одновременно в момент времени t= to+ 2Δ t сигнальный импульс совпадает с импульсом с выхода блока 2 на входах схемы И 7, и на ее выходе появляется сигнал (фиг. 2д), который поступает на вход блока 10 ждущего мультивибратора, на выходе которого через время ΔТ, равное времени вычисления в блоке 8 вычитания кода разности, появляется разрешающий сигнал (фиг. 2е). Этот сигнал поступает на соединенные вместе входы схем И 9, на вторых входах которых находится результат вычисления кода разности с выходов блока 8 вычитания, который появляется на выходах измерителя (фиг. 2ж).
Длительность сигнала с выхода блока 10 ждущего мультивибратора, который определяет продолжительность наличия кода на выходе измерителя, может быть выбрана меньше или равной величине Ти-2 Δt- ΔT. По окончании сигнала на выходе блока 10 ждущего мультивибратора этот блок готов к работе через интервал времени 4 Δ t.
Поскольку величина времени задержки Δt в линиях 3 и 5 является заранее заданной величиной и постоянной (Δ t= const), то можно записать, что неизвестная величина Мх определена с масштабным коэффициентом С= Δ t2. В случае Δ t= 1 код на выходе схем И 9 прямо пропорционален неизвестной величине Мх. Поскольку в приведенных выражениях используется алгебраическая сумма в показателе комплексной экспоненты, то в том случае, когда величина Мх имеет противоположный знак, работа измерителя аналогична описанной ранее, за исключением того, что имеется на выходе схемы И 9, определяющей знак. При изменении наклона ЛЧМ-сигнала в процессе измерения (V-образный ЛЧМ-сигнал) изменятся знак на выходе этой схемы И 9.
В момент времени t = to+ Tи, т. е. когда заканчивается ЛЧМ-сигнал, на суммирующий вход счетчика 4 перестают поступать сигналы и значение кода в нем начинает уменьшаться. Одновременно с выхода блока 10 ждущего мультивибратора перестает поступать разрешающий сигнал на схемы И 9. Этот сигнал может закончиться раньше, чем закончится анализируемый сигнал. Блок 10 ждущего мультивибратора может управляться от блока 2 управления и синхронизации.
В момент времени t= to+Tи+ Δ t счетчик 4 возвращается в исходное состояние, а в счетчике 6 начинает уменьшаться значение кода. В момент времени t= to+Tи+ 2Δ t счетчик 6 возвращается в исходное состояние, в линиях 3 и 5 задержки записываются нули, схема И 7 перестает пропускать импульсы от блока 2 управления и синхронизации и измеритель готов принять на обработку следующий ЛЧМ-сигнал.
Технико-экономическая эффективность может быть оценена путем сравнения с прототипом. Поскольку в прототипе отсутствуют узлы, позволяющие измерять скорость изменения частоты ЛЧМ-сигнала, моменты прихода которого не определены, то в тех случаях, когда анализируемый сигнал не попадает во временные ворота, вырабатываемые формирователем времени счета, возникает ошибка в определении величины Мх. В предлагаемом измерителе, который предназначен для анализа Мх одиночных или редко повторяющихся сигналов, данного эффекта нет. Следовательно, он позволяет проводить измерения с более высокой точностью в широком диапазоне частот и определять по виду изменения параметра вид частотной модуляции, что свидетельствует о высокой технико-экономической эффективности предлагаемого измерителя. (56) Авторское свидетельство СССР N 1503023, кл. G 01 R 23/00, 1989.
Авторское свидетельство СССР 1449924, кл. G 01 R 23/00, 1989.
Формула изобретения: ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЛИНЕЙНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВНУТРИ ИМПУЛЬСА , содеpжащий блок фоpмиpования, инфоpмационный вход котоpого соединен с шиной входных сигналов, два счетчика и блок вычитания, отличающийся тем, что с целью повышения точности, в него введены блок упpавления и синхpонизации, две цифpовые линии задеpжки, N + 1 элементов И и блок ждущего мультивибpатоpа, пpичем счетчики выполнены в виде pевеpсивных, выход блока фоpмиpования подключен к суммиpующему входу пеpвого pевеpсивного счетчика и входу пеpвой цифpовой линии задеpжки, выход котоpой соединен с вычитающим входом пеpвого счетчика, суммиpующим входом втоpого pевеpсивного счетчика и входом втоpой цифpовой линии задеpжки, выход котоpой подключен к вычитающему входу втоpого pевеpсивного счетчика и пеpвому входу (N + 1)-го элемента И, выход котоpого чеpез блок ждущего мультивибpатоpа соединен с втоpыми входами элементов И с пеpвого по N-й, выходы пеpвого и втоpого pевеpсивных счетчиков соединены соответственно с пеpвой и втоpой гpуппами входов блока вычитания, выходы котоpого с пеpвого по N-й соединены с пеpвыми входами соответствующих элементов И, выходы котоpых подключены к выходам измеpителя, пеpвый выход блока упpавления и синхpонизации соединен с упpавляющим входом блока фоpмиpования, а втоpой выход - с синхpонизиpующими входами пеpвой и втоpой цифpовых линий задеpжки и втоpым входом (N + 1)-го элемента И.