Цифровой измеритель частоты

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может бытьиспользовано в различных областяхтехники для измерения частоты гар 5монических электрических сигналов,Цель изобретения - повышение быстродействия измерения частоты,На чертеже приведена блок-схемаизмерителя частоты. 10Измеритель частоты содержит квадратурный преобразователь 1 с гетеро"дином 2, формирователи 3 и 4 импульсов нуль-пересечений, элемент ИЛИ .5,блок ключей 6, постоянное запоминающее устройство 7, распределитель 8,блок накапливающих сумматоров 9, блокквадраторов 10, блок 11 обнаружения,интерполятор 12, счетчик 13 и блок 14синхронизации, Квадратурный преоб"разователь 1 содержит два смесителя15 и 16 и два низкочастотных фильтра17 и 18.В устройстве выходы квадратурногопреобразователя 1 через формирователи 253 и 4 нуль-пересечений соединены свходами элемента ИЛИ 5, который соединен с последовательно, соединеннымиблоком ключей 6, постоянным запоминающим устройством 7, распределителем 308, блоком накапливающих сумматоров 9,блоком квадраторов 10, блоком 11 обнаружения и интерполятором 12, ВыходФормирователя 3 нуль-пересечений соединен с управляющим входом распреде 35лителя 8, тактовый выход 19 блокасинхронизации соединен с входом счетчика 13, выходы которого соединеныс входами блока ключей, а установочный выход 20 блока синхронизации40соединен с соответствующими входамисчетчика 13 и блока накапливающихсумматоров 9,Измеритель частоты работает сле 45 дующим образом.На сигнальные входы смесителей15 и 16 подается измеряемый монохроматический сигнал:50Ц(й)=Б сов(2" с"+ ) фгде Ял, - амплитуда сигнала;значение частоты сигналасна измерительном интервалеа(0, Т);(- фаза.Частота входного (измеряемого) сигнала ограничена значениями с(о Р оГ - центральное значение полосывозможных значений частоты;2 Р - ширина укаэанной полосы.На гетеродинные входы смесителей подаются сдвинутые друг относительо но друга на Фазовый угол 90 гармонические колебания гетеродина 2. Далее колебания с выходов фильтров 17 и 18 подаются на формирователи 3 и 4 импульсов нуль-пересечений, которые вырабатывают короткие импульсы напряжения в моменты пересечения информационными колебаниями нулевой оси амплитуд, Через элемент ИЛИ 5 эти импульсы поступают на управляющий вход блока ключей 6.В момент= 0 начала измерения блок 14 синхронизации вырабатывает короткий импульс, который с выхода 20 синхронизатора поступает на ус-тановочные входы счетчика 13 и накапливающего сумматора 9. Таким путем производится обнуление счетчика и накапливающего сумматора, что является необходимым этапом подготовки устройства к проведению измерения.В момент= 0 с выхода 19 блока 14 синхронизации на счетный вход счетчика начинают поступать импульсы со стабильной тактовой частотой. Под воздействием этих импульсов про-, исходит постепенное заполнение счетчика. Счетчик в данной схеме играет роль эталона времени. Выходы счетчика подключены через блок ключей 6 к адресным шинам постоянного запоминающего устройства 7. Число строк ПЗУ должно быть равно объему счетчика 13. В каждой строке ПЗУ 7 записано И чисел, являющихся отсчетами опорных сигналов вида:Б =з 1 п 2 ГГ С; Е эР+1 дЕ;1=О,И;1 Е --2 Т н рассчитанных заранее для всех фиксированньгх моментов времени=КЖ;К =1,Р где Р + 1 - объем счетчика 13. Очевидно, число всех строк ПЗУ равноР+ 1; Р =Т/331В момент прихода импульса нуль- пересечения число с выхода счетчика 13 воздействует на адресные шиныПЗУ 7. Строка данных, соответствующая временному моменту прихода импульса нуль-пересечения относительно момента С=О, суммируется с содержимым в блоке накапливающих сумматоров 9. Если импульс нуль-пересечения пришел с выхода формирователя 3, аналогичным образом выбирается строка данных из ПЗУ и суммируется с соответствующим содержимым в блоке накапливающих сумматоров 9, Блок накапливающих сумматоров содержит 2 М отдельных сумматоров, поэтому суммирование выбранных из ПЗУ 7 чисел,ведется отдельно по каждой частоте.Таким образом, выполняется коррелирование представленного нуль- пересечениями (преобразованноГо) измерительного сигнала в М квадратурных каналах с М опорными аналитическими сигналами.По нуль-пересечениям с выхода формирователя 4 осуществляется выбор" ка данных из таблицы синусных опорных сигналов. В эти же моменты времени необходимо проводить выборку данных из косинусных опорных сигналов, Стандартным решением задачи явилось бы использование такого же объема, что и для отсчетов синусных; постоянного запоминающего устройства для хранения отсчетов косинусных составляющих и одновременное чтение строк данных из синусного и косинус- ного ПЗУ. Такое решение неоптимально, поскольку требует удвоения ПЗУ. В устройстве выборка данных, соответствующих отсчетам косинусных сигналов, проводится с задержкой Тс/4 (относительно момента выборки синусных составляющих) иэ той же таблицы отсчетов "синусных" составляющих, Задержка на четверть периода импульса нуль-пересечения измерительного сигнала осуществляется в аналоговом виде, путем соответствующей фазировки запитывающих смесители 15 и 16 колебаний гетеродина 2. 1.Сложение с содержимым косинусных накапливающих сумматоров осуществляется путем переключения распределителя 8 (под воздействием импульса с выхода формирователя 3) в режим передачи данных с выхода постоянного запоминающего устройства 7 в косинусную часть блока накапливающих сумматоров 9.По окончании интервала наблюдения Т, подача счетных импульсов на счетчик 14 прекращается, Счетчик при 5этом имеет состояние Р + 1, при этом в Р + 1-й строке ПЗУ 7 записано число, равное нулю.Таким образом, к концу интерваланаблюдения (Т, Т) в блоке накапливающих сумматоров 9 накапливается 2 М сумм: исов 2 Г кчнздп 27 кс Е 1ьь- иГкф6 УсР 15 где Я - количество нуль-пересечений;и - число тактовых импульсов 20 к моменту й выпадения положительного к-го нуля;Г - частота следования тактовых импульсов, определяемая блоком 14 синхрониэа ции.Этап обработки комплексных отсчетов спектра измеряемого сигнала заключается в следующем, Реальные Уи мнимые У части отсчета спектра 30 измеряемого сигнала на частотах 1==Ий возводятся в квадрат и суммируются в блоке 10 квадраторов, чтопозволяет получить набор М чисел,соответствующих отсчетам энергетического спектра реализации измеряемого сигнала на временном интервале Т.Начинается этап обработки комплексных отсчетов спектра измерительного сигнала, накопленных в течение интервала Тн. Импульс с выходаблока синхронизации инициирует обработку комплексных чисел в блоке 10возведения двух чисел в квадрат исложения. Реальные и мнимые частиотсчета спектра измерительного сигнала на частотах Е=Р +1 дЕ возво1дятся в квадрат и суммируются, чтопозволяет получить, набор М чисел, 50 соответствующих отсчетам энергетического спектра реализации измерительного сигнала на временном интервалеТн. Совокупность М указанных чиселпоступает на объединенные входы блока11 и интерполятора 12, В блоке 11обнаружения выполняется выбор наибольшего из М чисел и фиксируется его номер в массиве, что позволяет грубо(с точностью до интервала д Г между1597761 В устройстве расчет спектра измерительного сигнала ведется в темпе поступления входных данных. Полное время измерения в данном устройстве примерно равно Т, в то время, как для известных устройств минимум 2 Т. 15 Цифровой измеритель частоты, со" держащий квадратурный преобразователь и последовательно соединенные блок квадраторов, блок обнаружения и интерполятор, информационные вхо 25 Составитель В.НовоселовТехред Л.Олийнык Корректор Т.Малец Редактор Н.Яцола Заказ 3051 Тираж 559 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина,101 соседними отсчетами энергетическогоспектра) оценить частоту измерительного сигнала. Интерполятор 12 наоснове информации, содержащейся в значениях интенсивности максимальногои нескольких соседних отсчетов, энергетического спектра формирует точнуюоценку частоты. Сформированная оценка частоты сигнала (на 1-м этапе из рмерения) подается на выход измерителя . формула изобретения 2 О ды котор ого с оединены с выходами блока квадраторов, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два формирователя нуль-пересечений, последовательно соединенные элемент ИЛИ, блок ключей, постоянное запоминающее устройство, распределитель и блок накапливающих сумматоров, блок синхронизации и счетчик, при этом выходы блока накапливающих сумматоров соединены с входами блока квадраторов, выходы квадратурного преобразователя через формирователь нуль-пересечений соединены с входами элемента ИЛИ, выход одного из формирователей нуль-пересечений соединен с управляющим входом распределителя, тактовый выход блока синхронизации соединен с входом счетчика, выходы которого соединены с входами блока ключей, а установочный выход блока синхронизации соединен с соответствующими входами счетчика и блока накапливающих сумматоров.