Впт ь

390468 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистицеских Республикг 25/00 г 23/00 присоединением заявкиГасударственныи комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытийриоритет -публиковано 11.И 1,1973, Бюллетень30 ата опубликования описания 13.111.1974 ДК 621.317.772 (088. Авторыизобретени Н. Гольдштейн и Л, П. Рофвар Заявитель РОБОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ И ФАЗЫ ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛА за оценку фазы - фазапа этой частоте.ных способов, степеньчастоты предполагаетсячастоты пе может бытьники,спектра выборки, а составляющей спектрКак и для извес априорного значения такой, что за оценку принята частота гарм и= е " =1е-" ф - 1,)- 8 с: Изобретение относится к технике радиоизмерении.Известны цифровые способы измерения частоты и фазы гармонического сигнала по данным выборки нулей смеси сигнала с шу мом, однако большинство из них из-за возникновения ложных нулей независимо от объема выборки нельзя применять при малом отношении сигнал/шум.Известны способы измерения частоты и фа зы, применимые как при большом, так и (для достаточно длинной выборки) при малом уровне сигнала, Эти способы оперируют с выборкой отсчетов сдвига фаз и могут быть реализованы только с привлечением опорного 15 колебания.Для определения частоты и фазы гармонического сигнала в шумах как при большом, так и (для достаточно длинной выборки) при малом уровне сигнала без привлечения опор ного колебания предлагается способ, по которому формируют импульсы напряжения в моменты пересечения смесью сигнала с шумом нулевого уровня снизу вверх, измеряют время появления этих импульсов относитель но начала данного интервала наблюдения, затем определяют частоту и фазу, причем за оценку частоты принимается значение частоты, не равное нулю и соо 1 ветствующее первому наибольшему максимуму энергетического 30 Если выборку нулей смеси сигнала с шумом объемом и в моменты времени 1; интерпретировать последовательностью дельта- функций б ( - 6), то одним из возможных критериев оптимального определения частоты и фазы сигнала является максимум взаимной корреляции этой последовательности с некоторой гармонической функцией, параметры которой подлежат определению. В качестве последней при постоянной на интервале наблюдения частоте измеряемого сигнала целесообразно выбрать косинусоиду, и тогда взаимная корреляция по частоте эквивалентна преобразованию Фурье от последовательности отсчетов.Итак, задавая выборку отсчетов в виде:390468 Максимум взаимной корреляции по частоте выражения (5)соответствует максимуму энергетическогоспектра 0 х==О у) 0 1 х(0 у) 0х(0 у(0 2 х)0 у(0(7) л ис(а)=,; сов а(11 - 1),(3) корни которого равны 2 л Зитт ше, -- О,т-81 п всеС:1ер,= агсфсоз о 1 Ес=1и знаменателя х = - . соз а 1с:1 а начальная фаза наилучшим образом коррелирующей кос инусоиды равна фазе спектральной составляющей в максимуме спектра.На фиг. 1 показан график измерения частоты и фазы гармонического сигнала по описы. ваемому способу; на фиг. 2 - устройство для реализации способа,Устройство содержит формирователь 1, измеритель 2, фиксирующий время появления импульсов 2, вычислитель 3.Измерения по предлагаемому способу проводят в следующей последовательности.1, Формируют импульсы напряжения в моменты пересечения смесью сигнала е шумом нулевого уровня снизу вверх.2. Измеряют время 1 е появления этих импульсов относительно начала данного интервала наблюдения (в отличие от обычно вьсполняемых измерений относительно опорного сигнала).3. Оценивают частоту сигнала ос, для чего вычисляют корни ьсе, уравненияи иХ;Е (йс - У,) з 1 п а(с - 1,) = О, (4) С:1 Сс:1 вычисляют значения функции (3) для найденных значений корней ае, и за оценку частоты сигнала принимают корень оО, соответствующий первому наибольшему максимуму функции (3), если двигаться по оси частот от нуля в положительном направлении.4. Оценивают фазу ср исследуемого сигнала зсп (ь+), для чего сначала определяют функцию затем вычисляют оценку фазы, определяемойв пределах от О до 2 а: причем коэффициент р следующим образомзависит от знаков числителя Пусть задана выборка (фиг. 1), состоящаяиз четырех нулей, моменты появления кото 10 Рых соответственно Равны 1 ь 1 ъ 1 з, 4. НУль,появившийся в момент времени 1 являетсяложным и возникает сразу же вслед за нулем, появившимся в момент времени с,.Остальные нули следуют с периодом Т, т. е.15 2 ичастота сигнала равна о= - ,тСовместив начало отсчета со временем появления первого нуля, можно записать1, =О; 1,=1,=Т, 8=2 Т Уравнение (4) для рассматриваемого примера сводится к уравнениюз 1 п а Т(1 + соз щ Т) = 0 Вычисление значений функции (3) длянайденных значений корней дает РЕЮ)/ф= и, Р()/ =2, /Р( )/ =10,Р=2, Отсюда в соответствии с правилом 3 за2 лоценку частоты сигнала принимается со= - ,т 40и частота определяется верно.Для определения фазы вычислим выражеилНИя у= - ХЗ 1 Па 11 И Х=ХСОЗ ЕсА, КОтОрЫЕ дЛяС:1 с:145 рассматриваемого примера принимают значения у=О и х=4. Тогда, используя выражение (5), имеем Уе,=О, на основании выражения (7) р=О (или 2), и оценкой фазы в соответствии с выражением (6) является ср=О 50 (или 2). Поскольку начало отсчета совпадаетсо временами появления первого нуля, полученная оценка фазы также является правильной.Устройство для реализации предлагаемого 55 способа работает следующим образом. Исследуемый сигнал подается на формирователь 1, который вырабатывает импульс в момент пересечения смесью сигнала с шу мом нулевого уровня снизу вверх. Измеритель 2 фиксирует время появления этих импульсов относительно начала данного интервала наблюдения, и результаты измерений вводятся в вычислитель 3, который выполняет 65 описанные выше вычислительные операции,каз 525 г 1 Изд.2056 ЦНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений Москва, 5 К, РаушскПодписноеССР Тираж 755Совета Министрои открытийя наб., д.4/5 Типография, пр. Сапунова,В качестве формирователя 1 может быть использована любая пороговая схема. Измеритель 2 является цифровой схемой, определяющей число импульсов эталонной счетной сетки в интервале времени от начал интервала наблюдения до данного импульса формирователя. В качестве вычислителя 3 может быть применено специализированное устройство или использована любая универсальная вычислительная машина, память которой имеет достаточную емкость для запоминания всех вводимых данных и выполнения вычислений,Предмет изобретения Цифровой способ измерения частоты и фазы гармонического сигнала в шумах по данпым выборки нулей смеси сигнала с шумом, отгицагогггиггся. тем, что, с целью измерения частоты и фазы гармонического сигнала в шумах как при большом, так и (для доста точно длинной выборки), при малом уровнесигнала без привлечения опорного колебания, формируют импульсы напряжения в моменты пересечения смесью сигнала с шумом нулевого уровня снизу вверх, измеряют время появ лепия этих импульсов относительно началаданного интервала наблюдения, затем определяют частоту и фазу, причем за оценку частоты принимается значение частоты, не равное нулю и соответствующее первому наи большему максимуму энергетического спектра выборки, а за оценку фазы - фаза составляющей спектра на этой частоте.