Цифровой измеритель частоты и фазы гармонического сигнала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ СПУБЛИК 1)5 0 01 К 23/00, 25 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗ ОБРЕТЕНИЯЛЬСТВУ(57) зсбретецие относится кизмерительной тянике ц можеиспользовацо для оценки частоФазы г ар.оцческого сигналаи 3 с 1 б ре 1 ецц 5 - повыше цце сочно ГССР19810 ТЫ И:ддцо бить гы и ел ь к рдлиоожет бить араметров фазы и ча нцческого сиги ышецие точ"ала и расчастот,уктурнаяя частоты- 6 - приа тригоноратора, блоа формироонизатора,9 эпюрыту измери К АВТОРСКОМУ СВИ 1 зобретецие относитсяизмерительной технике и ииспользовано для оценки тоти в шумахЦель изобретения - и ности измерения Фазы сиширение диапазона рабочиха Фиг. приведена стр схема цифрового измерител и фазы сигнала; ца Фиг2 меры раилизации генератор метрических Функции, квад ка поиска максимума, блок вания оценки Фазы ц синхр соответственно; ца фиг7- сигналов, поясняющие рабо теля и синхронизатора. 801626176 измерения Фазы сигнала и расширениедиапазона рабочих частот В предлагдемый измеритель введены )-триггер3, регистры 8, 20, 21 и 22, блок 16Формирования оценки фазы, сумматора18, что позволяет изменением кодацд входе 19 оперативно перестраи"вать.и змеритель по диапазону частотзмеритель также содержит компара"тор 1, счетчик-делитель 4, синхроццзатор 5, счетчик 6, генератор 9тригонометрических Функций, сумматор О, оперативное запоминающееустройство (ОЗУ) 11, квадратор 13 иблок 14 поиска максимума, 9 цл,велЦифровой измеритель частоты и фазы сигнала содержит (фиг,1) компара- Фе тор 1, вход которого является первым М входом 2 измерителя, Р-триггер 3, на0-вход которого подан уровень логи- еаа ческой единицы, счетчик-делитель 4,синхронизатор 5, последовательно соединенные счетчик 6, информационныйвход которого являет"я пятым входом7 устройства, регистр 8, генератор 9тригонометрических функций, сумматор10, оперативное запоминающее устройство 11, регистр 12, квадратор 13, ф блок 14 поиска максимума, второйвход которого является третьим входом 15 измерителя и блок 16 формирования оценки фазы, выход которогоявляется первым выходом 17 измеритеходом счетчика, а выход - с первым входом генератора тригонометрических функций, вход трегьего регистра соединен с выходом первого регистра, выход блока формирования оценки фазы5 является первым выходом устройства, а первый и второй входы соединены с выходом третьего регистра и с первым выходом блока поиска максимума соот ветственно, последовательно соединены второй сумматор, первый вход кото" рого является четвертым входом уст ройстна, четвертый регистр, выход которого дополнительно соединен с вто рым входом второго сумматора, а сипхрошзирующии вход - с вторым входом устройства, и пятый регистр, выход которого соединен с вторым входом генера горл тригонометрических функций,ричем выход пе 1 гного сумматора соецинен с входом оперативного зяпоминающего устройства, счетный входсчетчика-делителя соединен с вторымвходом устройства, первый выход счетчика делителя дополнительно соединенс входом установки в О" Р- триггера,а второй выход " с четвертым входомсинхронизатора, объединенные синхронизирующие входы третьего регистраи блока формирования оценки фазы,упранпяюшии вход первого сумматора,обьединенпые входы начальной установки счетчика и четнертоо регистра,объединенные сипхронизирующие входывторого и ятого регистров соединенысоответственно с вторым, четвертым,пятым и восьмым ьы:одами синхронизатора, информационный вход счетчикаявляется пятым входом устройства, авторой выход блока поиска максимумавторым выходом устройства-т/г25, 2 ЛЙЯВ25. Ф б25. 1 г,7 синкраноаптра д ЧсинкрсЮ/Л 770,017е 274В 27 У 1 Оеаъю О/6 Ю фцСоставитель В.НовоТехред М,Дидык овКо тор МаДемчик Редактор И,Горна Заказ 275 Тираж. 176 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10ля, последовательно соединенные сумматор 18, первый вход которого является четвертым входом 19 измерителя,регистры 20 и 21, а также регистр 22,второй вход 23 измерителя, второй ньгход 24, причем объединенные счетныевходы счетчика-делителя 4, счетчикаб и синхрониэирующий вход регистра 20соединены с входом 23 измерителя, Опервый выход счетчикаделителя 4,второй вход 23 измерителя, выход 0 триггера 3 и второй выход счетчика"делителя 4 соединены соответственнос нходами 251-254 синхронизатора 5, 5а синхронизирующий вход генератора9 тригонометрических функций,объединенные синхронизирующие входы регистров 12 и 22, блока 6 формированияоценки фазы, первый 263 синхрониэирующий вход блока 14 поиска максимума и управляющий вход оперативногозапоминающего устройства 11, объединенные синхрониэирующий вход квадратора 13 и второй 262 синхронизирую 25 щий вход блока 14 поиска максимума,объединенные управляющие входы сумма"тора 10 и блока 14 поиска максимума, объединенные входы начальной установки счетчика 6, регистра 20 и третий 30 263 синхрониэирующий вход блока 14 поиска максимума, адресные входы опе ративного запоминающего устройстьа11, управляющий вход генератора 9 тригонометрических функций и объеди ненные синхронизирующие входи регистров 8 и 2 соединены соответственно с первым 271 - восьмым 218 выхода"ми синхронизатора 5Генератор 9 тригонометрических 40 функций (фиг2) содержит между входом и выходом последовательно соединенные регистр 28, сумматор 29, коммутатор 30, второй вход которого является вторым входом генератора тригономет рических функций, регистр 31, выход которого дополнительно соединен с вторым входом сумматора 29, постоянное запоминающее устройство 32, регистр 33, причем объединенные синхронизирующие входы регистров 31 и 33 являются синхрониэирующим, а объединенные синхронизирующий вход регистра 28 и управляющий вход коммутатора 30 управляющим входами генератора55 тригонометрических функций. Кнадратор 3 (фиг3) содержит между входом и выходом последовательно соединенные постоянное запоминающее устройство 34, регистр 35, синхронизирующий вход которого является син хрониэирующим входом кнадратора, и сумматор 36, второй вход которого соединен с выходом постоянного запоминающего устройства 34Блок 14 поиска максимума (фиг4) содержит последовательно соедииеннье регистр 37, коммутатор 38, вто ой вход которого является вторым входом блока поиск а максимума, регисгр 39, блок 40 сравнения, второй вход которого соединен с выходом регистра 37, элемент ИЛИ 41, выхсд которого соеди нен с синхронизирующим нходом регистра 39, а также последовательно соединенные счетчик 42 и регистр 43, ны ход котооого является н -орым выходом блока поиска максимума, причем син хрониэирующий вход регистра 37 соеди нен с первым стробирующим входом блока 40 сравнения и является первым синхрониэирующим входом 26бпока поиска максимума, счетный вход счетчика 42 является вторым синхронизирующим входом 26.2 б.пока поиска максимума, входы установки в нуль счетчика 42 и регистра 43 соединены с вторым входом элемента ИЛИ 41 и являются третьим синхронизируюшим вхо дом 263, а управляющий вход коммутатора 38, соединенный с вторым стробирующим входом блока 40 сраннения, является упранляющим входом блока поиска максимумаБлок 16 формирования оценки фазы содержит между нходом и выходом по следовательно соединенные регистры 44 и 45, постоянное запоминающее устройство 46, инвертор 47, сумматор 48, постоянное запоминающее устрой ство 49, регистр 50, а также постоян ное запоминающее устройство 51, вход которого соединен с выходом регистра 44, а выход с вторым входом сумматора 48, элемент ИСКЛЮЧАКФЕЕ ИЛИ 52, входы которого соединены с входом и выходом старшего разряда регистра 44, а выход с входом стар щего разряда регистра 45, причем выход .таршего разряда регистра 45 соединен с входом старшего разряда постоянного запоминающего устройсг ва 49, выход старшего разряда регистра 44 - с входом старшего разря да регистра 50, сийхронизирующие входы регистров 44 и 45 объединены и являются синхрониэирующим входом блок, а вход синхронна .ции регистра 50 является вторым входом блокаСинхронизатор 5 (фиг6) содержит 1)-триггер 53, 1)-вход которого является входом 25.3 синхронизатора, 1)-триггер 54, ца 1)-вход которого по" дан .уровень логической единицы, а выход соединен с 1)-входом 1)-триггера 55, выход которого соединен с входом установки в нуль 1)-триггера 54 и первым входом элемента й 1 И 56, счетчик 57, выход старшего разряда которого соединен с сицхроциэирующим входом 1)-три 1 гера 58 и 1 торим вхо 11 ом элемента 1 ПИ 56, 1)- гр 1 ггер 59, выход которого соединен с В-входом 1)-триггера 60, сицхроци ируп 11 й вход которого соединен с сицхронизирующими входами О-триггеров 53 и 55, счетчика 57 и является входом 252 сицхроцизатора, а выход соединен с входом установкч в нул 1 1)-триггера 59 и счет чика 57, 1)-триггер 61, сицхроцизирую щий вход которого соединен с сицхронизирующим входом 1)-триггера 59 н является входом 254 сицхроцизатора, а выход соединец с 1)-входом 1)-тригге ра 62, выход которого соепице с 1)-входом 1)-триггера 61, сицхроцизируюший вход которого, оГбедценный с синхронизирующими входами 1)-1 риггеров 54 и 62, является входом 25.1 синхронизатора а выход соединен с входами установки в нуль 1)-триггеров 58, 61, 62, причем ца 1)-входы 1)-триггеров 59 и 61 подан уровень логической единицы.цифровой измеритель частоты и фазы сигнала работает следующим образом.На вход 2 измерителя поступает узкополосная смесь сигнала с шумом (Фиг 7 а)11 = Ч сов (2) с г- + фс ) + ч(с),где ч - амплитуда сигнала;Г - неизвестная частота сигнала,спостоянная на интервале измерения, длительностью Т,(й,111+2 Е), где Гя - нижнее возмо;.,ное значение частоты сигнала;Й =1 +Г-центральное значение частотыО Нсигнала;2 Р 1 - диапазон возможных значенийОчастоты сигнала;ф - подлежащая оценке начальнаяСфаза сигнала, т,ефаза сиг нала в моме 1 т времеья 1 Г.=1),ф 6(0,2 е)1ч (е) - узк 1 по 1 осный шум 5Такой сигнал Формируется с помощьюполосового фильтра, полоса пропуска"ния которого ранна диапазону 2 Р неопределенности частоты сигналаСигнал с периодом следования Т, 1 Озадающий интервал измерения, формируется на в 1 яходе старшего разрядаК-разрядного (К = 1 орГгТ) счетчикаделителя 4 (Фиг8 Г) цз сигнала тактовой частоты 1 и подается на вход25.4 сицхрони цтора 5. Фронт этогосигнала является началом очередногоинтервала измеренияКоморатор 1 формирует импульсы 2 О нульпересечений с частотой следования, равной частоте входного сигналаФронты 1 мцуьсон совпадают с моментами пересечения вхОдным сигналомнулевого уровя с опежительной про изводной (Фиг.76). Импульсы нульпересечений оступают ца сицхрони"зирующий вход 1)-1 рцггерд 3На входустановки в нуль 0-триггера 3 подается сигнал с выхода Н го разряда счет 30 чка-дели геля 4 (ФИГ7 а)Этот сигнап имеет форму меацдра ц период следовация Т , 1 чемН = 1 г 1 1; (1 /2 Г),где 1 птХ - 11( 1 ан часть числа ХаТаким оГраз 1 м, 1)-триггер 3 устанавливается в состояние логическойединицы первым импульсом нуль пересечения, поступившим на синхронизи О Рующий вход 1)-триггера 3 во времякаждого и-го (и = 1, 2, , И) положительного полупериода меандратак называемого "окна"Период следовация "окон" связан с диапазономнеопределенности частоты 2 Е входногосигнала: ТР с 1/2 Г,Длительность "окна" , должнапревышать период 1/Г, входного сигнала, чтобы в "окно" гарантированнопопал хотя бы один имгульс нульпересечения. Удобно Форми свать81,0 = 1/2 Т, что заведомо больше периода входного сигнала, Копичество"окон" на каждом интервале измерения длительностью Т постоянно и равТаким образом, эа период следования "окон" Т на выходе 1)-триггеРра 3 формируется единственный полоПри этом изменению состояния счетчика 6 (кода фазы) от 2 + 3/4 до Рф2 /4 через нуль соответствует изменение фазы опорного сигналал л 5 з 1 п 2 нгав от значения -н/2 до)н /2 через нуль а произвольное состояниел ш счетчика 6 связано с фазой 2 ндЕг соотношением 2 нЬг = 2+ 2 н 11ш Л О л л2 нГмг = 2 н М/2 + 2 нг,35 где г = О, +1, +2- целое числопереполнений сумматора 18 за времям(целое число периодов опорного сцгнала). Изменением кода нижней частоты .можно изменять величину нижней40опорной частоты полосы анализа2 щ М Г /2 , что расширяет диапа, а+зон рабочих частот предлагаемого измерителя по сравнению с известным,45имеющим Фиксированную настройку,В моменты временипрореженныйи синхронизированный импульс нульпересечения производит запись в регистры 8 и 21 кодов ш я и М, соответственно, связанных с фазами форми 50руемых опорных сигналов соотношениямигде Ь = 0 при О ( г с Т/2, 1) = -при Т/2 . г й О.Состояние регистра 20 с кджль)м 5 тактовым импульсом увеличивается ца величину м. кода нижней частоты, подаваемого ца четвертьп вход 9 измерителя и прибавляемого сумматором 18 к предыдущему состоянию регистра 20, 20 Состояние (К+)-разрядцого регистра 20 изменяется цд ицтерндле измере" ния (-Т/2, Т/2) периодически с пе" риодом Т = (2 /Г )Т и обра 25 щается н нуль в середине интервала (в момент 1 = 0). Состояние М регистра 20 в произвольный момент временисвязано с представляемой этим колдом фазоц 2 н Гнг Формируемого таким обРазом опоРного сигнала з 1 п 2 нГя Г 30 частотой Гн = /Т= О Г,./2 соотцо- шеиием коды ши М и хранятся н регистрах 8 и 21 до прихода следующего прорежен ного импульса нуль-пересечения в мо мент времениВ начале каждого "окна" управлякг. щцм сигналом с выхода 277 синхронизатора 5 (фиг.8 з) коммутатор 30 генератора 9 тригонометрических функ ццй переключается ца пропускание сигнала от регистра 21Срезом этого сигнала содержимое регистра 8 переписывается в регистр 28 генератора тригонометрических функций, В то же время Фронтом синхроимпульса с выхода 27.1 (фиг,8 и) синхронизатора 5 содержимое регистра 21 переписывает ся н регистр 31Содержимое последне" го, которым является код. Ия фазы ниж ней опорной частоты Г, поступает на вход пос гоянцого запоминающего уст ройства 32 и на второй вход суммато рд 29, где суммируется с кодом шв фдэы опорной частоты бЕ, поступающим на первый вход сумматора 29 с выхода регистра 28По окончании управляющего сигнала с выхода 27,7 синхронизатора 5 ком мутатор 30 переключается на пропуска цие на вход регистра 31 результатов сложения, выполняемого сумматором 29Запись результатов сложеция в регистр 31 осуществляется каждым 1-м (8=2, 3,Ь) синхроимпульсом с выхода 271 синхронизатора 5Период следо вдния этих синхроимпульсов равен Т/Ь.В результате (Ь)-кратного суммирования содержимого регистров 28 и 31, в последнем последовательно по времени фиксируются такие числа А нф,п чтоф 1Ае,- мп+ 0 -ги 1 е,м 2 где 1 м - количество переполненийс,сумматора 29 при (1;1)- кратном прибавлении числаш ), к числу Ид,/Числа Ай связаны с фазой 2 нГ 1йпформируеЪых таким образом опорных сигналов в.п 2 пГ й,1,Ь соотношениемЮ2 Н Г с 2 Ейв + (3-1) 2 рбйп-"-- + 2 С г+ (й-) м+ 21,(Г,) =.ЕяиР=11У (Гр ) = сояР с накопления можно 2 Гя Ср 2 иГ С Г = 1,Последовательность иэ чисел А р Р1,Ь является адресами, по кото" рым из постоянного запоминающего устройства 32 поочередно извлекается и записывается в регистр 33, а затем подается на сумматор 10 последова тельность из чередующихся действи 1 . 2 яАЕЛ тельных здп 2 Г С = вдп - - + и2 О + 2 г + (-1)Ь + у= здп 2 --1,.А Еп2 и мнимых сов 2 Г Сп сов 2 А/2 фл ф частей функции ехр(-32 Г С ), где М = Ь.Одновременно на второй вход сум матооа 10 поступает считываемая из оперативного запоминающего устройст ва 11 в регистр 12 последовательность 2 О из чередующихся сумм действительных- п- (ГЕ) 2 вдп 2 ГС и мнимых 1 -1 Ре и. (Г) ." сов ЙГдС,где =1,Ь,Рс компонент (для и = 1 во (Г) с,о (Г ) О)Синхронизация работы генератора 9 тригонометрических функий и оперативного запоминающего устройства 11 обеспечивает одновременное поступление на сумматор 10 пар слагаемыхИ- здп 2 лГСп и . ядп 2 ГС и слагае 35 ьых соз 21 ГС, исоз 2Г СРеРе зультаты суммирования У (Г)= вдп 2 Гр С, Ус и (Г ) =, сов 2 Гр С,Рс1,Ь записываются по соответствующим 2 Ь адресам оперативного запоминающего устройства 11 взамен прежних хранившихся там сумм У (Г ) и Ус п.(Гр) причем вычисление всех Ь чисел Аехр(-32 ГрСп) и всех со,ответствующих 2 Ь сумм У, (Г) и д (Г ) заканчивается до начала сле дующего (и+2)-го импульса "окна", после чего весь цикл вычислений ч- сел АР, ехр(-12;ГС, , ) и сумм ,п+1(Г) с,в+1 (Гр) повторяется111Во время первого импульса окна" в регистры 8 и 21 записъваются коды ши М соответственно, В начале второго "окна" коды ш и М переписываются в регистры 28 и 31 и начн нается формирование чисел Аи ехр(-12 ГС). К началу третьего на текущем интервале "окна" по 2 Ь ядре" сам оперативного запоминающего устройства 11 записань числа: здп 2 Г,С,1 соя ЯГ с здп 2 йГс сов 2 Г с вдп 2 Г, С сов 2 ГС К началу четвертого "окна" в перативном запоминающем устройстве 1 по 2 Ь адрел сам записаны уже суммы: ядп 2 Г С, + + вдп 2 ПГ с соя 2 Г С, + сов 2 Г С 1 здд 21 Г,дС + ядп ЙГС соя 2 НГС + + сов 27 ГдС., ядп 2 Г,С + + вдп 2 Г С соз 27 Г ьС + соз 2 ГьС.К началу (и+2)-го "окна" в опера" тивном запоминающем устройстве запи саны следующие результаты накопления: 1здп 2 ГС,% ядп 2 КГ Слсов 2 Г, С=сов 2 Г,СР,Рс 1ивдп 2 ГС= ,р эдп 2 ГСРасов 2 ГСпсоз 2 вГС.Рс 1%здп 2 ГСп = , здп 2 Г 4 СРс11соз 2 йГ Сп =, сов 2 Г С.1 Таим образом, к началу второго "окна", следующего за рассматривае ьым интервалом измерения, в оператив ном запоминающем устройстве 11 по 2 Ь адресам записаны соответствующие результаты накопления для всех 11 про162676 40 режеццых импульсов нуль-пересечений Рассматриваемого интервала измерения - квадратурцые составляющиекомплексных корреляционных интегра 5 лов: й"В"Е) = ГЬ,(Е) =в 1 п 2 фГЕрРМс,й(ГЕ) = сов 2 ГЕс,й1= 1,Ь.От начала второго до цачдлд третьего "окна" следующего интервала измерения синхронизатор 5 сигналом5 режима поиска максимума с выхода 274 (фиг9 е) переводит цифровой измеритель частоть и фазы в режим поиска максимума квадрата модуля комплексного кОрреляиионного интегр;"го ла по данньм, накопленным в опердтинном запоминающем устроистве 11 и; предыдущем интервале измерения. 11 д- ный сигнал переводит сумм;тор 1 О в режим прямого пропускдция данных с 25 первого входа ца выход. Перебор адресов оперативцого здпомицдюцего устройства 11, запись и считывание данных в этом режиме осушствлнтся в том же темпе и в том же порядке, как и при накопленииСодржащиеся в оперативном запомицднщем устройс". ве 1 крддрагурые состдвлянщие У(Г)с(Г);(1: 2) Ус(1)У(й 1,), Ус(Г) поочредо считывают ся иэ оеративного запоминающего устройства и через регистр 12 подаются на адресные входы постоянного запоминающего устройства 34 квадрдтора 13, а также нд вход регистра 22Одновременно даццье, поступающие с генератора 9 тригонометрическихфункций -в 1 п 2 Гсс, сов 2 нГ 11,,л, ,г в 1 п 2-", сов 2 Гт в 1 п 2 Г, Тлсов 2 нГ с и соответствующие первому прореженному импульсу нуль пересечения С на новом интервале измерения, записываются по соответствующим 2 Ь адресам оперАтивного запоминающего устРойства 11, Нэ выходе постоянного запоминающего устройства 34 формиру ются соответственно квадраты состав ляющих Ъ 6(Г) и Ъ(Гр), ь 1,Ь, которые поступают на входы сумматораа36 непосредственно -( Г ) и через буферный регистр 35 г (т ). Калдоебиз сформированных на выходе сумматора 36 значение квадрата модуля корре ляционного интеграла 142(Гц) я(Гя) + 1 (Г)Ьзаписывается в регистр 37 блока 14поиска максимума и срдвнивается всхеме 40 сравнения с кодом порога,записанным в регистр 39, управляющий сигнал с вьхода 27.4 сицхронизатора включает для этого коммутатор 38 на пропускание содержимогорегистра 37 нд вход регистра 39 иразрешает работу схемы 40 сравненияЕсли содержимое регистрд 37 превосходит содержимое регистра 39, сицхронизирующий импульс 272 (фигЯд)синхронизатора 5 проходит черезсхему 40 сравнения и осуществляетзапись содержимого регистра 37 2(Г )через колмутатор 38 в регистр 39,записывает в регистр 43 номеропорной частоты Гр цз счетчика 42 ификсирует в регистре 50 блока 16формирования оценки фд.ы код оценкидргумецта У(Г ), т,е, Фдзы этой состдвляющей спктра, ВсеоследующеФормируемые в сумматоре 36 зцдчццяквддрдтд модля коррляццоццого интеграла 2(Го+ ), 2+) и тдк далеесрдвдктс я с превысившим порог цздгисдццьм регистр 39 блокд 14поискд мксцмумд н кдчств новогопорога .дч.лиям кнддрдтд модуля корреляциопого ицтгрдлд 2( ), покаодно цз цих це превысит содержимоерегистра 39 и це запишется в него вкачестве попого порогд. Тдкм образом, процедура поиска максимумапродолжается до 2(Г ) включительноСостояние счетчик, 42 ца каждомшаге сравнения увеличивдется ца е,Вцицу, принимая ряд значений ь = 1,Ь,совпадающих с номером ь опорной чдстоты, квадрат модуля комплексногокорреляционного интеграла 2(Г) длякоторой сравнивается в данцьп моментвремени с порогом. Обнуление счетчи"ка 42 и регистра 43 производится вначале каждого интервала измерениясигналом с выхода 275 синхронизатора 5 (фиг.8 г),Процедура поиска максимума квадрата модуля комплексного корреляцион ного интеграла 2(Г) заканчивается после просмотра всех Ь значений 2, 1 = 1,Ь, при этом в регистре 43 запишется номер Ъ опорной частоФты Г, для которой значение модуля комплексного корреляционного интегра"я(Е ) . (Й 5 ) с (Р) .( Р) 1; Ир 0с 0ц при лла Е(ЙР ) цлибольшее цз сформирован" цых цл длццОГ 1 интервале измеренияЗапись кода порога в регистр 39 производится в начале каждого интервала измерения сигналом с выхода 275 синхронизатора 5 (Фиг,8 г), Коммутатор 40 переключается ца пропусклцце кода порога с третьего 15 входа измерителя нл вход регистра 39 сигналом с выхода 27,4 (Фиг9 а) синхронизатора 5Одновременно с формированием и поиском максимума квадрата модуля корреляццопого интеграла (модуля спектра) Формируется оценка его лргумецта (Фазы спектра) в блоке 16 ФорГя:рованя, цокц Фазы, Квадратурцые сост,влц щ.,.(Г ) ц У (Гс )с .с 1,0:И.1;сО. О корр -ляциоццого ццтегра 1 ри это: лег,е,ое, ллс.1 ючеццое в квс,;лтцыс. скоб ц, 1 ОРмиРУетсЯ в ПС СтоИОМ 1 ССГИцс .сЕМ уетрОИСтВЕ .), От 1 ргИ 1 разряд кода фазы (число с 1) Фор 111 уегсз знакового разряда колл 1 , :1 Оср;.дствеццо, а число 5,1 р.1 рус го 1 элементо 1 ССП 11- "3%1 л .11: 52 цз зц, ковых разрядов ксд в " (Г ) 1, у (Г ) и подаетсяс РРст лр и 1,дрес 1вход постояцсг з,цсмц а с 1 гс уст ойств9 через р сис гр5.акГ ОСрсЛО. ЛЛ срС.МЯ дЕИСТВИ 51 силлл режиа поис.", максимумл блок 1 Ои с к;1 илси Г.".мс с 1 с 1 в 1 ц 1 т Вс. 1 с ФОр и:р с Г. з. аче.ил квадрата модуля 2( Р) комп.,сясного :Оррел ццоццогс цнтс орала "1(1 ) с ворогом Облружеl1 Ил и между сооой,; определ;т максиМацьцо: 1 3 11 Л 2(СР ) . 110 МЕр с ООр цой ч; тат 1 Ркоторой соответствул люг эц зцлчс 1д(1 Р) ц 1, Г,Е) и КОЧ О с).Я 1:1 С Я ОЦЕ 1 ЕОЙ ЧсС ГО Ы си с,:.л, злцаИее ся в регистр 43 б.Ока 1 Оиск с Гас сиГ",у;л, л цен л а 5 1МСЦТ З 1 С ГО лЛЕ 1 ГГ 1 ЬЦОГО ЦО МОДУ ла поступают с выхода регистра 22через регистры 44 и 45 на адресныевходы постоянных запоминающих устройств 51 и 46 соответственно на1выходах которых формируются логарифмымодулей этих составляющих 108 а (У (Гр )(и 1 од (1 (Г)(, поступающие ца сумматор 48Логарифмы модулей действи тельных составляющих 108 с(1 б(Й Р)/предварительно сп:вертируются :, инверторе 47 С выхода сумматора 48кОД Разности 10 Ца 1 с(г108(У (Го)(.ступает ца адресный 15 вход постоянного запоминающего устройства 49, с выхода которого выходщм импульсом блока 14 поиска максимума считывается в регистр 50 кодОценки фазы соответствующей составляющей спектра, Формцруемыц по алго- ритмулю зцачепя 1(Г), являнщаяся оценкой началь 11 ой фазы сигнала, злпцсывлется н регистре 50 блока 1 б Формировацц 1 оценки фазы.Аппаратурцая погрешность оценкиФазы сигнала, т,е. погрешность прцосутствии шумов ч(С) на входе измсрцтеля складывается из двух основцых составляющих: погрешности, вызвасной эффектом квантования входныхданных и конечной разрядностью предсгавления чисел в узлах цифровогоизмерителя частоты и фазы сигнапа ипогрешности, связанной с неопределеццостью положения прореженных импульсов нуль-пересечений по Отноше.пцо к середине интервала измеренияПервая составляющая присуща всемцифровым измерителям и уменьшаетсядо требуемого значения увеличениемтактовой частоты, разрядности, представления данных и результатов вычисленийВторая составляющая являетсяпри пцальной для измерителей фазысигцала по его нуль"пересечениям, 55так как в них измерение фазы сигналав известные моменты времени подмесяется измерением моментов времени,когда Флзл сигнала равна известнойвеличине, например (2 р - 1/2), гдеИ - О +1 +2,а0 цеьп 1 ть эту со"ставляющую погрешност 1 можно но формуле31 = 21 юг./Т,где г - априорная неопределенностьположения прореженных импульсов нуль"пересечения наинтервале измерения,В известном измерителе априорнаянеопределенность положения импульсовнуль-пересечения, прореженных счетчиком-делителем, на интервале измерения равна/2 Р - 1/2) 1 с - 1/2 Р. 10 5 Лри этом погрешность опенки Фазь визвестном измерителе достигает вел- чины 3 ф 1 " (2 н/4 РТ). Например, при2 Р = 6 кГи, Т = 0 025 с, ф - .- 1,2В предлагаемом измерителе увеличение точности измерения Фазы достигается путем уменьшения неопределен"ности положения прореж нных импульсов нуль-пересеченийЛля этого прореживакие импульсов нуль-пересеченийосуществляется не с помощью счетчикаделителя, как в известиям измерителе, а с помощью "окон", временноеположение которых на инт.риале измерения жестко определено схемой измерителя и одинаково на всех интервалах измер ния, Ц этом случае неопределеиность положения прореженных импульсов нульпересечений на интервале измерения ие превышает периодасигнала /Г. Рассматриваемая составляющая погрешности оценки Фазы впредлагаемом измерителе 1 Ф ( 211/2 ТГс, 40те примерно в Г /2 Р раз меньше, чемв известном измерителе. Например,при й = 100 кГц и Т = 0,025 с8 Ф" О,07 О.Испытания предлагаемого измерителя с параметрами Го = 100 кГц,бе щ 20 кГц, Е = 300, Т = 0,025 стакже подтвердили его высокую эффективность.Измеритель позволяет в реальномвремени получать оценки частоты и фаэы сигнала при априорной неопределенности его частоты 2 Г = 6 кГц, Точность измерения Фазы сигнала близкак теоретически потенциальной, потери55не превыпают 1-1,5 дБ во всем диапазоне отношений сигнал/шум, кроме условий, когда наблюдается практическичистый сигнал. В этом случае составляющая аппаратурО 11 погрешнос ги измеренияя Фазы си 1;1.1 а ачет 1 во,р-.Д ЛЕНОСИ ИО 51 ЬЕНЯ ПРОРж 11 ИХ ИМ 11 ул ь с о е н у 1 ь и е р е счн и Й н 1 и 11 т е р н 1" ле измереии не пр вши;ет расчетной величины,Формула иобретенияЦифровой измеритель частоты и Фаэы гармонического сигнала, содержа" щий компаратор, вход которого являетс 51 и.рным Входом устройства счетчик делитель, синхронизатор, первый входкотороо соединси с первым вьходомсчетчика-делителя, счетчик, счетныйвход которого содннен с вторым Вхо дом синхропзатора и яля тся вторымВХОДОМ уСтрОйСтВа, ГЕНератор трИГОНОметрических ФунквВ и первый сумматор, первый вход которого со динен свыходом генератора тригонометрических Функций, и последовательно соединенис Оператвиое эапоьинающер устройство, первый регистр, выход которого дополнительно соединен с вторымвходом первого сумлаторз, квадратори блок поиска максимума, второй входкоторого является третьим входом устройства, причем синхронизирукивход генератора тригонометрических Функций, объединенные синхронизирующий вход первого регистра, первыйсинхронизирующий вход блока поискамаксимума и управляюхий вход оперативного запоминающего устройства,объединенныс синхронизируюший входквадратора и второй синхронизирующий вход блока поиска максимума, управляющий вход блока поиска максимума, третий синхронизирующий вход блока поиска максимума, адресные входы оперативного запоминающего устройст ва и управляющий вход генератора тригонометрических функций соедине ны соответственно с первымссдьмьм выходами синхронизатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения фазы и расширения диапазона рабочих частот, в него введены четыре регистра, сумматор, блок формирования оценки Фазы и Р-триггер, на Т-вход которогоподан уровень логической единицы, синхронизирующий вход которого соединен с выходом компаратора, а выходс третьим входом синхронизатора, вход второго регистра соединен с вы