Устройство для измерения параметров периодического сигнала

, 126 А 09 504 Н 04 В 34 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ ТОРСКОМ Бюл; В 38 В.Е.Демченк а"Ъ УЬюй ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССРУ 758534, кл. Н 04 В 3/46, 1978.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА(57) Изобретение относится к радиоэлектронике, По сравнению с авт.св.9 758534 повышается точность измерения путем синхронизации максимальноприведенной по амплитуде гармоникойсигнала. Устр-во содержит АЦП 1, сум-матор 2, анализатор параметров 3,блок 4 памяти, фазовый детектор (ФД)5, фильтр 6, г-р 7, три делителя 8,9 и 1 О частоты ( ДЧ) и переключатель 1,П) 13. На вход цепи фазовой автоподстройки частоты, состоящей из ФД5, фипьтра 6, г-ра 7 и ДЧ 8, черезП 13 поступает либо с входа 11 пернодический сигнал, параметры которогоизмеряются, либо с входа 12 внешнийсинхронизирующий сигнал, частота которого равна частоте периодическогосигнала. В этой цепи осуществляетсяслежение за частотой любой иэ гармоник периодического сигнала, послечего сигнал с выхода г-ра 7 делитсяпо:частоте и поступает на управляющие входы АЦП 1 и блока 4 памяти,. спомощью которых производится дискретизация измеряемого периодического сигнала. После накопления сигналаза Б периодов информация с выходасумматора 2 поступает на вход анализатора параметров 3. Цель достигется введением ДЧ 9 и 1 О и П 13, 11264350 у(С) = х(й) + п(й) где,Т=1 И , - текущее значение периода сигнала хИ)(2)За каждый период сигнала формиру 40ется Мвыборочных значений сигнала, ики значения фазовых углов между которы- а ми 50 Изобретениеотносится к радиоэлектронике, может быть использовано для измерения параметров периодических сигналов с флуктуирующим периодом кваэипериодических), принимаемых на фоне шумов, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. Р 758534.Цель изобретения - повышение точности измерения путем синхронизации максимально приведенной йо амплитуде гармоникой сигнала.На чертеже представлена структурная электрическая .схема устройства для измерения параметров периодического сигнала.Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, сумматор 2, анализатор 3 параметров, блок 4 памяти, фазовый детектор 5, фильтр 6, генератор 7, первый делитель 8 частоты, второй делитель 9 частоты, выполненный с регулируемым коэффициентом деления, третий делитель 10 частоты и соединеттный с входом 11 устройства и входом 12 синхронизации устройства переключатель 13.Устройство для измерения параметров периодического сигнала работает следующим образом.Пусть на вход 11 устройства поступает аддитивная смесь у(г.) полезного сигнала х(С) и шума п(й): где х(е) - периодический сигнал с флуктуирующим периодомМх(1) = А здпш 21 Е (СИ+ Ч 3Фтт=1 ф"где Е- частота первой гармонпериодического сигнал(является случайной функцией вермени со среднимзначением Е).М - количество гармоник периодического сигнала;АЧ - амплитуда и фаза а-й гармоники периодическогосигнала.Цепь ФАПЧ, состоящая из последовательно соединенных фазового детекто" ра 5, фильтра 6, генератора 7 и первого делителя 8 частоты, служит для слежения за частотой любой из гармоник периодического сигнала. На вход цепи ФАПЧ через переключатель 13 поступает с входа 1 периодический сигнал, параметры которого измеряются или с входа 12 внешний синхронизирующий сигнал, частота которого равначастоте периодического сигнала. Приэтом выходное колебание генератора7 синхронизировано по фазе с принимаемым сигналом х(1), а частота колебаний в шМ, раз больше частоты Е,первой гармоники принимаемого сигнала:О(3)где М - число точек дискретизациисигнала х(й) за период (согласно теореме Котельниковаы М2 М);ш - номер гармоники сигнала,используемой для синхронизации.Коэффициент деления делителя 820 частоты К, = М т.е. для синхронизации используется ш-я гармоника сигнала частотой Е = /К,=шЕ,.Частота сигнала на выходе второгоделителя 9 частоты, коэффициент деле"25 ния которого К=ш,Е = - -т=фМЕЕ(4)кЯСигнал с выхода делителя 9 частоты поступает на управляющи входыАЦП 1 и блока 4 памяти, благодаря чему производится дискретизация сигнала у(С) в моментыФ е, = -- 1= г и Ту.= 27 - т - = 2 ТГ(6)йТ М145при изменении периода Т полезного сигнала х(С) остаются постоянными.Частота сигнала на выходе третьего делителя 1 О частоты, коэффициентделения которого К = МтЕа(7)ъ М,Этот сигнал используется для сброса в нулевое состояние счетчика адресов блока 4 памяти в начале каждого периода Т сигнала.Сумматор 2 складывает значения сигнала, постуттающие из АЦП 1 в мо(13) 45 Фо рмула менты С ., соответствующие одним итем же фазовым углам периода сигнала х(С), что устраняет нестационарность процесса, обусловленную флуктуацией частоты сигнала х(г.) за время изме рения.После каждого цикла измерения, равного одному периоду сигнала, накопленные за предыдущие периоды значения сигнала заносятся в блок 4 па мяти. При новом цикле измерения зна" чения сигнала, поступающие из АЦП 1 и, соответствующие фазовым углам р.складываются со значениями, хранящимися в блоке 4 памяти и соответствующие также углами; .Количество усредняемых периодов И зависит от заданной точности измерения параметров сигнала х(с) и отношения сигнал/шум на входе устройства, 20 которое после накопления увеличивается в И раз (по мощности).После накопления сигнала за И периодов информация с выхода сумматора2 поступает на вход анализатора 3 па.5раметров.Для синхронизации используетсяодна из гармоник сигнала, амплитуда кокоторой максимальна. Полоса пропускания ЬР, эквивалентного следящего 30фильтра, а также фильтра 6 при синхронизации от первой гармоники сигнала х(й) удовлетворять условию; вг,я ГБ, (8) где: Й - максимальное значение модулирующей частоты (скоростьизменения частоты сигнала);Э " индекс (глубина) модуляции.40 Согласно выражению (8) при синхронизации от ш-й гармоники сигналадР )ш ь; "ша й,. (9)При увеличении полосы пропускания фильтра 6 ухудшается отношениесигнал/шум о. для систем синхрониза,ции, пропорциональное величине полосы пропускания,й 50И= -А,(1 О)Ргде Р - мощность шума в полосепропускания ьРДля шума с равномерной спектральной плотностью И . 50 4тогда с учетом выражения (1 О)ЭА, АтьР И тьГ,И Для синхронизации необходимо,использовать ту гармонику сигнала, для которой значение Ы максимально, т.е. с учетом выражения (12) необходимо использовать гармонику, для которой приведенная амплитуда В максимальна: Результаты аналитического и экспериментального исследований .систем ФАПЧ показывают, что при Ы9 дБ величина флуктуации фазы синхронизирующего сигнала обратно пропорциональна величине сС . Следовательно, если приведенная амплитуда щ.- й гармоники В больше приведенной амплиТуды первой гармоники В,= А,/ Я, то точность измерения параметров периодического сигнала повышается в В, /В, раз. С учетом выражения (131 для случая белого шума (И =И =сопя) точность иэъмерения повышается в А /,Я А, раз. Например, если для синхронизации используется энергия второй гармоники сигнала, амплитуда которой А =2 А точность измерения увеличивается вГ 2 раз.Коэффициент деления Кчастоты делителя 9 выбирают следующим образом. Сначала устанавливают значение К =1, выделяют из шума периодический сигнал, в анализаторе 3 параметров измеряют амплитуды А гармоник сигналов, после чего вычисляют отношения А 7 / . Коэффициент К равен тому значению ш, при котором это отношение максимально. Значение спект-.:; ральной плотности шума И в области частот ш-х гармоник периодического сигнала определяют следующим образом. Устройство настраивают на частоту Е, несеколько большую (или меньшую) частоты Е, сигнала, в результате чего на выходе устройства присутствует только шум, спектральную плот- ность И которого измеряют при помо- . щи анализатора 3 параметров. изобретения Устройство для измерения параметров перибдического сигнала по авт.св.1264350 Составитель А.СеселкинРедактор А.Огар Техред И.Попович Корректор А.Тяско Заказ 5576/58 Тираж 624.Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,4 5Ф 758534, о т л и ч а ю щ е е с я ,тем, что, с целью повышения точности измерения путем. синхронизации максимально приведенной по амплитуде гармоникой сигнала между выходом генератора и управляющим входом аналого-цифрового преобразователя включен введенный второй делитель частоты, выход которого подключен к первому управляющему входу блока памяти ичерез введенйый третий делитель частоты к второму управляющему входу,блока памяти, а между сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя и первым входом фазового детек-,тора включен введенный переключатель,другой вход которого является входомсинхронизации устройства.