Цифровой измеритель частоты

(57) вано й е УДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ1091086 4136557/24-21 20.,10.,86 30,07.88. Бюл. В 28 В.И.Андрианов и М.И.Максименко 621,317.361(088.8) Теоретические основы радиолокаод ред. В.Е.Дулевича. М,: Сов.1978, торское свидетельство СССР 1086 в кйф О 01 3 2300 ф 1984ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Изобретение может быть использов радиолокации. Цифровой измеричастоты (ЦИЧ) содержит детектор 14, перестраиваемый полосовой фильтр 15, фазокорректирующий блок (Б) 16, Б 17 формирования опорных импульсов, ключи 18, смесители 1, генератор 2, фильтры 3 низких частот, дискретизаторы 4, управляемый генератор 5 дискретизации, аналого-цифровые преобразователи 6, Б 7 вычисления дискретного преобразования Фурье, Б 8 суммирования с запоминанием, квадратор 9, Б 10 перебораотсчетов и нахождения максимального значения, запоминающее устройство 11, Б 12 сравнения оценок,. интерполятор 13ЦИЧ имеет повышенное быстродействие. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в радиолокации.Цель изобретения - повышение бы 5стродействия измерителя.На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого цифровогоизмерителя частоты; на фиг, 2 - диаграммы, поясняющие его работу, 1 РЦифровой измеритель частоты содержит смесители 1, генератор 2, фильтры 3 низкой частоты (ФНЧ), дискретизаторы 4, управляемый генератор 5дискретизации, аналого-цифровые пре15обраэователи (АЦП) 6, блок 7 вычисления дискретного преобразования Фурье (ДПФ), блок 8 суммирования с запоминанием, квадратор 9, блок 10 пе-.ребора отсчетов и нахождения макси Рмального значения, запоминающее устройство 11, блок 12 сравнения оценок,интерполятор 3, детектор 14, перестраиваемый полосовое фильтр 15, фазокорректирующий блок 16, блок 17 25формирования опорных импульсов иэлектронные ключи 18,К вторым входам смесителей 1 подключены соответствующие выходы квадратурного генератора 2, выходы смеси телей 1 соединены с ФНЧ 3, к выходамкоторых подключены дискретизаторы 4,к вТорым входам которых подключенысоответствующие выходы управляемогогенератора 5 дискретизации, выходыдискретиэаторов 4 соединены с соответствующими входами АЦП 6, выходыкоторых соединены с блоком .ДПФ 7, выход которого соединен с блоком 8 суммирования с запоминанием, выход кото Ррого подключен к входу квадратора 9,первый выход которого черезпоследовательно соединенные блок 10 перебора отсчетов и нахождения максимального значения, запоминающее устройство 11 и блок .12 сравнения оценок,подключен к второму входу интерполятора13, первый вход которого соединен свторым выходом квадратора 9, к выходудетектора 14 подключен перестраиваемый полосовой фильтр 15, выход которого соединен с фазокорректирующимблоком 16, выход которого соединен сблоком 17 формирования опорных импульсов, к выходам которого подсоединены управляемые в оды электронных55ключей 18 и управляемого генератора5 дискретизации, сигнальные входы детектора 14 и электронных ключей 18 объединены, а выходы электронйых ключей 18 соединены с соответствующимивходами смесителей 1,Измеритель работает следующим образом,На вход детектора 14 поступает.регулярная последовательность радиоимпульсов (фиг, 2 а). После детектора14 сигнал в виде импульсной последовательности поступает, на вход перестраиваемого полосового фильтра(фиг. 2 б), Предлагаемый измерительпредназначен для работы по объекту,о котором имеются априорные данныео структуре излучаемой последовательности радиоимпульсов. Вследствиеэффекта Допплера априорно известнаяструктура принимаемого сигнала нарушается, изменяется несущая частотарадиоимпульсов, а также период следования радиоимпульсов. Причем частота следования изменяется незначительно: где 7 - радиальная скорость объекта;с " скорость света;Р - частота следования радиотпимпульсов излученной последовательности.Перед началом измерения полосовой фильтр 15 настраивают на частотутп ф причем полоса пропускания фильтра д больше возможного диапазона изменения частоты йР, .В процессе измерения на выходе частотного полосового фильтра 15 формируется сигнал (фиг. 2 в), поступающий на фазокорректи 1 ующий блок 16, который исключает фазовые сдвиги сигнала, после чего сигнал проходит в блок 17 формирования опорных импульсов, в котором при переходе сигнала из отрицательного значения в положительное формируется импульс, длительность которого равна длительности принимаемых радиоимпульсов. В результате на выходе блока 17 формирования опорных импульсов формируется периодическая импульсная последовательность фиг.2 г), которая поступает на управляемый вход электронного ключа 8 и на управляемый генератор 5 дискретизации. В момент прихода импульса электронный, ключ открывается и пропускает на смеситель 1 соответствующий радиоимпульс (фиг. 2 д), После смесителя 1 и ФНЧ 3сигнал, пониженный по частоте, поступает на дискретизатор 4. Управляемыйгенератор 5 дискретизации включаетсяв моменты прихода импульсов фиг,2 г).Частота дискретизации выбирается потеореме Котельникова и определяетсяв данном случае максимальной частотойполосы пропускания ФНЧ 3,Аналогичноработает вторая частьсхемы, симметричная описанной, Послеблока 7 вычисления ДПФ составляющиекомплексного спектра поступают наблок 8 суммирования с запоминанием,где выполняется операция почлененного 15сложения коэффициентов ДПФ, формируемых от радиоимпульса к радиоимпульсуНа участке когерентности входногосигнала сложение дискретных отсчетов 20комплексного спектра полезного сигнала происходит в фазе, а шумовые составляющие имеют случайный характер ивследствие этого компенсируют другдруга. 25Сформированный суммарный спектрпоступает на квадратор 9, где вычисляется квадрат составляющих дискретного комплексного спектра и формируются отсчеты энергетического спектра. В блоке 10 перебора отсчетов инахождения максимального значения определяется грубая оценка частотыР , которая хранится в запоминающем устройстве 11, После получениянескольких грубых оценок частоты вблоке 12 сравнения оценок выполняется операция сравнения оценок(2) 40Лгде Г , - грубая оценка частоты поР 1Элученная путем нахождениямаксимальной составляющейспектра мощности.Если условие (2) выполняется несколько раз подряд, что определяется заданной достоверностью оценки частоты, то последняя оценка считается истинной и ее значение поступает в интерполятор 13, на второй вход которогр поступают отсчеты суммарного энер" гетического спектра, Интерполятор 3 формирует точную оценку, так как при дискретизации лГ 1 1/ьС возможно точ- ное восстановление спектра в интервале между спектральными отсчетами с помощью ряда Котельникова. Это позволяет определить точное значение координаты максимума энергетического спектра, т.е. получить оценку частоты, совпадающую в данном случае с оценкой максимального правдоподобия.Поскольку предлагаемое устройство анализирует сигнал не на всем периоде повторения радиоимпульсов, а на эффективной длительности радиоимпульсов, то его быстродействие существенно повышается.Формула изобретенияЦифровой измеритель частоты по авт, св. В 1091086, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше ния быстродействия, в него введены последовательно соединенные детектор, перестраиваемый полосовой фильтр, фазокорректирующий блок и блок формирования опорных импульсов, а также первый и второй ключи, причем вход детектора соединен с первыми входами первого и второго ключей и с входом устройства, первый и второй выходы блока формирования опорных импульсов подключены соответственно к вторым входам ключей, а третий выход - к до" полнительному входу управляемого гене" ратора дискретизации, выходы первого и второго ключей соединены соответственно с первыми входами первого и второго смесителей.