Устройство для измерения частоты синусоидального сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН (19) 01): А СЮ 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙГЮ ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕН ИТЕТ СССР ОТКРЫТИЙ Н ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ОМУ к дет ССР .80 8 61) 92055221) 3498232/18-21(56) 1, Авторское свидетельство С 3 Ф 920552, кл. Я 01 к 23/00, 25.0154) 57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭИЕРЕНИЯЧАСфГОЖ СИИУСОИДАЛЬНОГО СИГНАЛА по авт.св. В 920552, о т л и ч а ю щ е,.е с я тем что, с целью повышения точности иэмерения частот, в него вВедены последовательно соединенные элемент эадержки, первый блок сравнения, второй пороговый блок, элемент Й и ключ, последовательно соединенные второй блок сравнения и третий пороговый блок, выход которогоподключен к второму входу элемента И,прн этом выход элемента задерики сое-.динен с первым входом второго блокасравнения, второй вход последнегоподключен к,второму входу первогоблока сравнения, к второму входуключа, к выходу блока выделения результата и к входу элемента эадеряки,а третий вход элемента И соединен свыходом первого порогового блока.1068833 О(ц=яшсов с --Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться для измерения неизвестных на приемной стороне параметров сигналов цифровых данных, модулированных различными частотами. 5По основному авт.св. М 920552 известно устройство для измерения частоты синусоидального сигнала, содержащее последовательно соединенные формирователь второй производной, 1 р блок деления, блок извлечения квадратного корня, блок выдачи результата, а также последовательно соединенные формирователь модуЛя и пороговый блок, причем сигнальный выход формирователя второй производной подключен к входу формирователя модуля, выход которого соединен с вторым входоМ блока делителя, выход порогового блока подключен к второму входу блока выдачи результата Г 1 1.Недостатком устройства является наличие ложных, оценок частот и сигналов цифровых данных в моменты смены его частот или при воздействии помех, что приводит к снижению оценок частот сигналов цифровых данных.Цель изобретения - повышение точности измерения частот сигналов цифровых данных.Поставленная цель достигается 30 тем, что в устройство для измерения частоты синусоидального сигнала введены последовательно соединенные элемент задержки, первый блок сравнения,второй пороговый блок, элемент И и 35 ключ, последовательно соединенные второй блок сравнения и третий пороговый блок, выход которого подключен к второму входу элемента И, при этом выход элемента задержки соединен с 4 О первым входом второго блока сравнения, второй вход последнего подключен к второму входу первого блока , сравнения, к второму входу ключа, к выходу блока выделения результата 45 и к входу элемента задержки, а тре" тий вход элемента И соединен с выходом первого порогового блока.На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.Устройство содержит формирователь 1 второй производной, состоящий из соединенных последовательно первого и второго формирователей 1-1 и 1-2 первой производной, а также первого элемента 1-3 задержки, вход . которого подключен к входу первого Формирователя 1-1 первой производной, соединенному с входом Формиро вателя 1 второй производной. Выходы второго формирователя 1-2 производной и первого элемента 1-3 задержки подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя. 1 65 2второй производной, первый выход которого соединен с первым входом блока 2 деления. Выход блока 2 деленияподключен к входу блока 3 извлечения квадратного корня, выход которого соединен с первым входом блока 4 выдачи результата,Второй выход формирователя,1 второй производной подключен к входуФормирователя 5 модуля, выход которого соединен с вторым входом блока2 деления и с входом первого порогового блока 6, выход которого подключен к второму входу блокр 4 выдачи результата.Выход блока выдачи результатаподключен к первому входу ключа 7,входу второго элемента 8 задержки,а также к первым входам первого ивторого блоков 9 и 10 сравнения,вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами второго элемента 8 задержки.Выходы первого и второго блоков 9и 10 сравнения подключены соответственно к входам второго и третье"го пороговых блоков 11 и 12, выходыкоторых соединены с первым и вторымвходами элемента И 13. Выход первого порогового блока б подключен ктретьему входу элемента 13, выходкоторого соединен с вторым входомключа 7, выход которого соединен свыходом 14 устройства.Устройство работает следующимобразом.формирователь 1 второй производной осуществляет формирование насвоем первом выходе напряжения, равного второй производной входногосигнала, а на второй выходе -напряжения входного сигнала, согласованного по времени с его второй производной путем задержки с помощьюпервого элемента 1-3 задержки входного сигнала на время , где Гвремя дифференцирования.При входном сигнале М =Азпийгде А и М - соответственно амплитуда и круговая частота сигнала, навыходах первого и второго формирователей 1-1 и 1-2, а также элемента1-3 задержки формируются в моментвремени 1 напряжения 02(Ц=Д .И- ;0 (11=Аз 1 псц (1-Ца на выходе формирователя ь модуля присутствует напряжение О, (Ф 1 фЯз 1 яшйкоторое определяет коэффициент деления блока 2 деления, на выходе,которого формируется напряжение 0(М=0 (М05(Ц= - = щ,эяак которого определя(4 (ф, блока 3 извлечения квадратного корня,осуществляющего Формирование на своем выходе напряжения, равного квадратному корню от значения входногосйгнала стаыавливается, напряжение06 Й =, 05(1) =6 о, также совпадающеепо знаку с напряжением О 2 (С) . Напряжение. О(1 проходит на выход блока 4 вкдачи результата только при наличии на его втором входе положительного потенциала, Формируемого пороговым блоком 6 при 04 И 1) б , гдеЕ(, - порог срабатывания первого пооогового блока 6.При О 4 Е на выходе первого порогового блока 6 формируется нулевойпотенциал, нри этом напряжение О 6(Сне проходит на выход блока 4 выдачирезультата. Этим достигается исключение ошибок измерения частот входного сигнала, обусловленных неопределенностью напряжения О(Ц при02 ФО и 04 Ф О, при этом Еп выбирается, исходя из требований к точностии динамическому, диапазону блока 2 деления. Выходное напряжение (А блока 254 выдачи результата поступает напервый вход ключа 7.Второй элемент 8 задержки формирует на своих первом и втором выходах напряжения 004 и О 02, равные 30004 (+1 = Ц(6 - К) и ООЯ -" О ( - 2)Первый и второй блоки 9 и 10 сравнения формируютна своих. выходах наО , (Ц: ио- ООИ - М иО 04 (с 1 = 00 И - 00 (т - 7 ), представляю щие собой приращение напряжения 00(Цза интервалы времени Т и ,Второй и третий пороговые блоки11 и 12 идентичны и представляют собой двухпороговые устройства с порагами +Е и -ЕЗ,выбираеьими симметрич. кюми относительно нулевого уровня.При "Е, (О(Еп на выходе второго порогового блок 8 12 формируетсяположительный потенциал, а приО 02(ф- Ев или 00(ЦЕп нУлевой.Аналогично Формируются потенциалы на выходе третьего порогового блока 12. При наличии хотя бы одного нуевого потенциала на входа элемента И 13 на его выходах Формируетсянулевой потенциал, при наличии кото;рого на втором входе ключа 7 напряжение 00(Ц с выхода блока 4 выдачи результата не проходит на выходе 14устройства.55Дополнительная задержка напряженияООИ 1 на время Т, Формирование наПряжения О 04(Ф) и его сравнение с пороговыми значениями обеспечивает исключение возможных ложных оценок частотыБОмногочастотного сигнала (при этом напряжение 00 И 1 является переменным)пр" О 0 М =О 0( ")Предполагается, что в интервалевремени 0 ", Фна входе, устройства 65 присутствует сигнал Л 2(я са 1, а винтервале 4 12 - сигнал А 5 пщ, ,причем Л. =А 2, а., ( ы 2 ( Фиг;2 а).2Текущие значения напряжения ОИ)и 04(1) ( Фиг.26 и 2 в) соответствуютмоментам времени (1 -) входного сигнала. С момента времени т 1 и до момента времени 11 + фT напряжениеО 2(Ц второй производной не соответствует сигналам А 51 л Ы 1 и Л 2 Ыпсо Фпри этом напряжение О 0 И) (Фиг.2 г)гтакже не соответствует частотам Юи М 2 сигналов.1В интервале времени 10 - , 11 напряжение О 0 постоянно И равно О(фиг.2 г)В этом случае О =00 = О =О =О01 02 03 04на выходах второго й третьего пороговых блоков 11 и 12 (фиг.2 д и 2 е ), аследовательно, и на выходе элемента13 фиг.2 ж 1 Формируется положительный потенциал, при этом напряжениеО (11 , соответствующее частотевходного сигнала, через открытыйключ 7 проходит йа выход 14 устройства (Фиг.2 з ).В интервале времени от Ф 1 до1+3/2 , (за счет несоответствия напряжения О 2(Ц сигналам сначала. АВПи 6, а затем А 5(пш 1напряжение (0 является перемейной вели-,чиной. В этом случае О (1) Ф О 0(и 002 (Ф 100 (С и при О 0 И=Еили О (Ц ) Е и на выходе второгопорогового блуа 11, а при О 05(Ц(-.еили, О 05 (Ц ) Е и на выходе третьегопорогового блока 12 формируется нулевой потенциал. При наличии хотя быодного нулевого гэтечциала на входахэлемента 13 на его выходе Формируется нулевой потенциал, при этомэлектронный ключ закрыт и напряжениеО 0 И 1, н соответствующее частотамОили м 2 входного сигнала, не проходит на выход 14 устройства,В интервале времени от С 1 +3/РГдо Ф 2 напряжение 00 постоянно, соответствует частоте со 2 входного сигйала.и через открытый ключ 7 проходит на выход 14 устройства.При выборе Т 1; С в емя задержкиГ определяет быстродействие процесса включения блокировки появления на выходе 14 устройства ложныхоценок, а время задержки с 2 определяет время выключения упомянутойблокировки.С учетом задержек 71 и Т 2 включения и выключения упомянутой бло,кировки ключ 7 закрыт в интервалевремени от+ 1 до Ф +3/2 Т + ь 2 .Значения Еп второго и третьегопороговых блоквй 11 и 12 выбираютбя,исходя из допустимых искажений сигнала и требований к точности оценки егочастот.При воздействии помех, напримерсинусоидальной (Фнг.2 а - 2 и , пунктир)в интервале времени ФЛ , 1 в интерп 2ректор А. Дзятко писное Заказ 1 6/39 Тираж 15 ПодВНИИП Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб.,фили ППП "Патент", г Ужгород, ул, Проектна с вале времени 11+Э/2+7, Фя +7 нау я 1 выход 14 устроиства проходит напряжение Цр(Й , соответствующее частоте м, входноГо сигнала. В интервале времени,1 п +М 11 п +3/27напряжение О,ф) й 4 проходит на вйход 14 устРойства, пРи ИР 3Е и или 00Е и , что позволяет исключить ошибЬ оценки частоты входного сигнала при воздействии помех.Точность измерения частот входно О го сигнала в предлагаемом устройстве по сравнению с известным повыаается в 3-8 раэ в интервалах, следующих эа моментами смены частот входного сигнала, н в 1,5-3 раза при воздействии сйнусоидальной помехи по амплитуде, равной сигналу.Таким образом, изобретение позволяет в 1,5 - 8 раз повысить точность измерениячастот сигналов цифровых данных (в том числе и модулированных неизвестными на приемной стороне частотами) за счет исключения ложных результатов измерения частот входного сигнала, обусловленных сменой его частот или воздействием помех.