Устройство для измерения частоты слабых сигналов

,/3 й А ВТОРСЯОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ13и В. Г 1. Коваленкетельство СССРЙ 23/00, 981.ельство СССРК 23/00, 1986. ния при амГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНЧАСТОТЫ СЛАБЫХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение служит для повышбыстродействия и помехозашищенностиизменении частоты. Устройство содесмеситель 1, фильтр 7 нижних частот,плитудный детектор 2, блок 14 сравнения, управляемые вилочные гетеродины 15 и 16 и блок 17 регистрации. Введение смесителей 2 - 4, сумматоров 5 и 6, фильтра 8 нижних частот, перемножителя 9, узкополосных фильтров 1 О и 1 и амплитудного детектора 3 увеличивает шумовую ошибку измерения частоты, но предупреждает постоянную ошибку измерения, так как эффект на выходе коррелятора от ее возникновения равен нулю. В предложенном устройстве измерение амплитуды низкочастотной и высокочастотной частей спектра происходит одновременно. Таким образом, цикл измерения частоты равен времени измерения амплитуды одной из частей спектра. 1 ил.Изобретение относится к технике измерения частот.Цель изобретения - повышение быстродействия и помехозащишенности при измерении частоты,На чертеже изображена структурная схема устройства.Устройство содержит первый, второй,третий и четвертый смесители 1 - 4,первыйи второй сумматоры 5 и 6, первый и второй, фильтры 7 и 8 нижних частот, перемножи тель 9, первый и второй узкополосные фильтры 10 и 11, первый и второй амплитудныедетекторы 12 и 13, блок 4 сравнения, первыйи второй управляемые вилочные гетеродины 15 и 16, блок 17 регистрации.Первые входы смесителей 1 и 2 и первыевходы смесителей 3 и 4 попарно объединеныи являются соответственно первым и вторымвходами устройства, входы сумматора 5 соединены с выходами смесителя 1 и 2, а вы ход - через фильтр 7 нижних частот с пер вым входом перемножителя 9, входы сумматора 6 - с выходами смесителей 3 и 4, а выход - через фильтр 8 нижних частот с вторым входом перемножителя 9, выход перемножителя 9 через узкополосный фильтр 10, и амплитудный детектор 12 соединен с пер( вым входом блока 14 сравнения, а черезузкополосный фильтр 1 и амплитудный де тектор 13 - с вторым входом блока 14 сравнения, выход которого соединен с управляющими входами управляемых вилочныхгетеродинов 15 и 16, первый и второй выходыгетеродина 15 - соответственно с вторымивходами смесителей 1 и 3, а первый и второйвыходы гетеродина 16 - соответственно свторыми входами смесителей 2 и 4, первыйи второй входы блока 17 регистрации соединены с первыми выходами гетеродинов15 и 16 соответственно.Устройство работает следуюшим образом.Спектр входного сигнала в смесителях1 - 4 преобразуется по частоте с помощьювилочных гетеродинов 15 и 16. Частоты гетеродинов выбраны таким образом, чтобы частота гетеродина 15 была ниже частоты сигнала, а частота гетеродина 16 - выше ее,т. Е, 1,=1, - 1 рн Г 2=с+1 пр, ГдЕ 1 р, Ь - ЧаСтоты гетеродинов 15 и 16 соответственно,1 р - промежуточная частота сигнала послепреобразования. Каждый из гетеродиновформирует два сигнала, частоты которыхимеют относительный разнос на малую величину. Так что гетеродин 15 формирует сигналыс частотами 1 г и Ь+Р, а гетеродин 16 -с частотами Ь 2 и 1 г 2+Г 2.Представим входной сигнал в виде1 с(1) =ЙЕСов (2 п 11+),М=Огде Еи ( - амплитуда и фаза, спектральной составляюшей;(=п(,=,Е=б(1 ) - ;С (1) - спектральная плотность мошности сигнала.5 Спектры сигналов на выходе смесителейи 3 повторяют спектр входного сигнала б- (Г, - 1,) и бз- (Ес - Ью - Г)1, а спектры сигналов на выходе смесителей 2 и 4 перевернуты относительно спектра входного сигнала 62(К+Р 2 - ,) - 1 и с 4(Ь 2 - Ь)11.Сигналы с выходов смесителей 1 и 2, а также смесителей 3 и 4 попарно суммируются с помошью сумматоров 5 и 6 соответственно. Сигналы с выходов сумматоров 5 и 6 поступают на фильтры и 8 нижних частот,1 частота среза которых равна промежуточной частоте. С помощью перемножителя 9 и узкополосных фильтров 1 О и 11 производится корреляционная обработка сигналов.Сигналы на выходе перемножителя 9 имеют вид0Ф 11Ц=2.ЕСос(2 ч(1 м - Ь)1+М +е+ХЕ Сов 2 л(1 г 2 м)1 М,где индекс пр учитывает фильтрацию сигналов фильтрами нижних частот. Следует30 отметить, что прямые и перевернутые спектры -- (первые и вторые слагаемые выражения (2) не коррелированы между собой.Эффект послекорреляционной обработки сигналов, имеющих взаимно смещенные спектры проявляется на частоте разноса. ПоэтомуЗ 5 узкополосные фильтры 10 и 11 настроенысоответственно на частоты Р и Г 2. Амплитуда этих гармонических сигналов пропорциональна мошности сигналов на входе пере- множителя, причем амплитуда сигнала на0 выходе фильтра 10 пропорциональна мощности низкочастотной части спектра входного сигнала, а амплитуда сигнала на выходе фильтра 11 - мошности высокочастотной его части, Для выделения и сравнения этих амплитуд используются амплитудные45 детекторы 12 и 13 и блок 14 сравнения.Амплитуду сигнала на выходе фильтра10 можно определить какспр слр-(Ес-Фг 1)=У"О 1 - (1, - 1)а=(а(х) = 5 О 4. ас (Ес-е.)=,) 6(х) дх.Здесь проведена замена переменной иучтено, что+1 Ег- г +1 Ег+1 г55 др ф р г -ора также, считая ширину спектра много меньше 1, - рь нижний предел интегриро1386933 т. е. 1 п - 1 с=О 1 с=1 о= 2Ь+1 г 2 Составитель Е.МинкинРедактор В. Данко Техред И. Верес Корректор . ЭрдейиЗаказ220/44 Тираж 772 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вания продлили до бесконечности. Для амплитуды сигнала на выходе фильтра 11 получаемтйр тпс1/в 4 = 5 б( Ь 2 - 1 е) - 1 с)1= Х Сд ( х ) д х =Нг, 1 с)-Т р= а(х)1 х,1;Ю,-где учтено, чтоЬ 2 - Ь 1 Ь 2+ Г1 г 2 1 п 2=1 г 2 р = у = 10 Сигнал с выхода блока 14 сравнения используется для автоматической подстройки частоты управляемых гетеродинов 15 и 16. Установившийся режим подстройки частоты гетеродинов характеризуется равенствомСФСи,1=1)вч или 5 бах) дх=56(х) г)х,СЮА.-. Блок 17 регистрации представляет собой два частотомера, которые измеряют частоты гетеродинов 15 и 16. Значение частоты сигнала соответствует полусумме измеренных частот гетеродинов. Помехоза 1 циц 1 енность предлагаемого устройства выше известного, особо следует отметить действие некоррелированной по каналам помехи. В результате увеличивается шумовая оп;ибка измерения частоты, но постоянной ошибки измерения не возникает, так как эффект на выходе коррелятора от ее воздействия будет равен нулю. Это же относится к помехам, действующим только в одном приемном канале.В устройстве измерение амплитуды низкочастотной и высокочастотной частей спектра происходит одновременно. Таким образом,цикл измерения частоты равен времени измерения амплитуды одной из частей спектра.Следовательно, цикл измерения частоты предложенного устройства меньше цикла измерения частоты известного при остальных равных условиях.Формула изобретенияУстройство для измерения частоты слабых сигналов, содержащее первые смеси тель, фильтр нижних частот, амплитудныйдетектор, а также блок сравнения, два управляемых гетеродина, причем выход блока сравнения соединен с управляющими входами гегеродинов, и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения 15 быстродействия и помехозащищенности, внего введены второй, третий и четвертый смесители, два сумматора, второй фильтр нижних частот, перемножитель, второй амплитудный детектор и два узкополосных 2 О фильтра, причем первые входы первого нвторого смесителей, а также первые входы третьего и четвертого смесителей попарно объединены, входы первого сумматора соединены с выходами первого и второго смесителей, а входы втэрого сумматора - с выхо.25 ламиретьего и четвертого смесителей, входы перемножителя через первый и второй фильтры нижних частот соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров соответственно, входы обоих узкополосных фильтров соединены с выходом перемножителя, а выходы через первый и второй амплитудные детекторы соединены с первым и вторым входами блока сравнения, первый и второй выходы первого гетеродина соединены с вторыми входами первого и третьего смесителей соответственно, а первый 35и второи выходы второго гетеродина - снвторыми входами второго и четвертого смесителей соответственно, входы блока регистрации соединены с первыми выходами гетеродинов.