Цифровой измеритель частоты

(11687406 Союз Советскин Социалистических РеспубликИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ нительное к авт, саид.ву) Приоритет Государственный амат СССР не делам нэесретеннй н еткрытнй(53) УДК 621.317761 (088.8) публиковано 25.09.79.Бюлле ата опубликования описания 9,79 72) Автор изобретены А. А. Чумаче Харьковс иационный институт вител ВОЙ ИЗМЕРИТ АСТОТЫ сфорвано в редиолокациитивной гидролокациитехнических системахрек ий. авиг в частности втраекторных так 5 ляюших многочастотного сигиНаиболее близким по технности к предлагаемому являетсный цифровой измеритель частожаший канал преобразования сцифровую форму, к первому иравляюшим входам которого исоответствующие выходы кгенератора, а к третьему и ч. входам соответствующие выщего генератора сигналов диа также последовательно соедвычисления дискретного преобФурье, квадратор, блок поисканого спектрального отсчете иф тор, подключенный своими инфоными входами к выходам квадрКанал преобразования сигналапоуму содержит две цепочки,ала,ическ ой сушя панорам ты, содеригнала в Известен панорамный измеритель частоты, содержаший канал преобразования сигнала в цифровую форму, к первому и второму управляющим входам которого. 1 О подключены соответствующие выходы квадратурного генератора, к третьему и четвертому входам - соответствующие выходы задающего генератора сигналов дискретиже последовательно соединен ф счисления дискретного преобурье, квадратор и блок поисного спектрального отсчевторому у одключены вадратурного етвертому ходы задаюскретизапии, иненные блок разованиямаксимальзации, а так ные блок вь разования ф ка максималь та 11. терполя- мационУстройство де грубую (с интервала ме ми спектральны тора в Изобретение относится к радиоизмер ной технике и может быть использоформирует на своем выхочностью до дискретногососедними вычисляемыи отсчетами) оценку одочастотного аналитического сигналамированного на базе измерительногоНедостатком этого устройства являюя низкая точность измерения частотыже невозможность оценки частот6874 С помощью двух устройств временной дискретизации (на чертеже не показаны) блока анапого-дискретного преобразования в моменты времени ф (1 ъ,М /ь л ХГ определяемые задающим генератором 3 сигналов дискретизации, фиксируют значения амппитуд обоих компонентов аналитического сигнала. Информацию об отсчетах амплитуды с помощью двух анапого-цифровых преобразователей (на чертеже не показаны ) блока аналого-дискретного преобразования перекодируют в цифровую форму и подают в регистр 8 накопления массива исходных данных. За время набпюде- нияТ=ИА в регистре 8 накапливают Ц отсчетов информационного аналитического сигнала. После завершения интервала наблюдения Т за время йТ производят перезапись информации из регистра 8 накопления массива исходных данных во входной регистр блоха 4 вычисления из смесителей, фильтров нижних частот, устройств временной дискретизации и анапсго-цифровых преобразователей, причем сигнапьные входы смесителей обьединены.5 Однако зто устройство позволяет измерять частоту лишь одного сигнала с точностью, близкой к потенциапьной.Цепь изобретения - расширение функциональных возможностей измерителя. 10Поставленная цель достигается тем,что в предлагаемый цифровой измеритель частоты, содержащий квадратурный генератор и задающий генератор сигналов дискретизации, выходы которых подключены15к входам блока аналого-цифрового преобразования, блок вычиспения преобразования фурье, выход которого подключен к входу квадратора, блок поиска максимапь 2 О ного спектрального отсчета, выход которого соединен с первым входом интерпопятора, дополнительно введены цифровой генератор, регистр накопления исходных данных, блок умножения и суммирующий регистр, причем выход блока анапого-цифрового преобразования через регистр накоппения исходных данных подключен к выходу цифрового генератора и к входу блока вычисления преобразования Фурье,зо выход квадратора через поспедоватепьно соединенные бпок умножения и суммирующий регистр соединен с входом бпока поиска максимального спектрального отсчета, выход которого соединен с унравпяющим входом блока умножения, второй выход суммирующего регистра подкпючен ко второму входу интерпопятора, выход которого соединен со входом цифрового генератора.4 ОНа чертеже приведена структурная схема цифрового измерителя частоты.Измеритепь содержит блок аналогоцифрового преобразования 1, к первому и второму управпяюшим входам которого под 45 кпючены выходы квадратурного генератора 2, а к третьему и четвертому управляющим входам - соответствующие выходы задающего генератора 3 сигналов дискретизации, а также последовательно соединенные блок 4 вычисления дискретного преобразования фурье и квадратор 5, последовательно соединенные блок 6,поиска максимального спектрального отсчета и интерпопятор 7, регистр 8 накопления массива исходных данных и цифровой генератор 9, Выходы регистра 8 и инвертора 9 объединены и нодкпючены к входу блока 4 вычисления дискретного преобразования 06 4Фурье, а входы соединены соответственно свыходом блока 1 анапого-цифрового преобразования и выходом интерпопятора 7. Устройство содержит также включенные между выходом квадратора 5 и входом блока6 поиска максимального спектрального отсчета последовательно соединенные блокумножения 10 и суммирующий регистр 11.Управляющий вход блока умножения 10соединен с выходом блока 6 поиска максимапьного спектрального отсчета, а информационный вход интерпопятора 7 подкпючен к соответствующему выходу суммирующего регистра 11.Цифровой иэмеритепь частоты работает следующим образом,Измерительный сигнал, представляющийсобой сумму нескопьких ( б ) гармонических колебаний различных частот Ь издиапазона возможных значений (;Г, , Р)где 10 - центральная частота попосывозможных значений, 1 = О, 1, 2,(И), подают на сигнальный вход 12бпока аналого-цифрового преобразования.В двух смесителях блока анапого-цифрового преобразования измеритепьный сигнал подвергается квадратурному гетеродинированию колебаниями генератора 2.С помощью двух фильтров нижних частот(на чертеже не показаны ) блока аналогодискретного преобразования выделяют компоненты низкочастотного информационногоаналитического сигнала, сформированногона базе измерительного сигнЬпа: спектраналитического сигнала сосредоточен впопосе частот Х (0,2 Р),дискретного преобразования Фурье. Одновременно производят обнуление суммирующего регистра 11 и устанавливают в исходное состояние блок умножения 10, После выполнения всех указанных операций начинается повторное заполнение регистра 8.Блок 4 по 1 отсчетам информационного аналитического сигнала, дополненнымнулевыми отсчетами, формирует 10 на своем выходе 2 И равноотстоящих отсчетов дискретного преобразования Фурье - спектра сигнала в полосе 1=(02). Квадратор 5 путем вычисления квадратов модулей, отсчетов формирует 2 Й от счетов энергетического спектра.Затем отсчеты энергетичес".ого спектра измерительного сигнала с помощью блока умножения 10 умножают на "1" (исходное состояние блока умножения - 20 умножение на " 1") и суммируют с содержимым 2 К соответствующих ячеек суммирующего регистра 11,Блок 6 поиска максимального спектрального отсчета путем сравнения величин 2 М отсчетов энергетического спектра, хранящихся в суммирующем регистре 11, находит максимальный из них и фиксирует на своем выходе номер 0 и величину наибольшего отсчета Г, Интерполятор 7, используя грубую оценку час.1тоты Ец; А 1, Ь=у в качестве опорного значения, формирует на основе информации, заложенной в амплитуде всех отсчетов спектра, точную оценку частотыТаким образом, блоки 6 и 7 осуществляют измерение частоты наиболее мошной (на данном этапе измерения) составляющей измерительного сигнала.40Далее в энергетическом спектре измерительного сигнала компенсируют спектр уже измеренной составляющей, Для этого с помощью цифрового генератора 9, связанного с выходом интерполятора 7, фор 45 мируют Й комплексных чисел - отсчетов сигнала ехр) 2.Е; Ка), КО,й.переписывают их во входной регистр блока 4 и дополняют М нулевыми отсчетами.Затем с помощью блока 4 и хвадратора505 вычисляют 2 1 отсчетов энергетического спектра аналитического сигнала с частотой измеренной составляющей. Чтобы осуществить компенсацию, сформиро 55ванные отсчеты спектра, поступающие с выхода квадратора 5, умножают в блохе умножения 10 на коэффициент 1и складывают с содержимым 2 Й соответ ствуюших ячеек суммирующего регистра 11. Коэффициент 1;+ выбирают из условия точной компенсации максимального 1отсчета измеренной составляющей и приРьнимают равным К,е= (Ге/Ге) где Ре; интенсивность 0 составляющей сформированного компенсирующего спектра.Повторение процедуры поиска максимального спектрального отсчета и интерполяции позволяет оценить параметры следующей, несколько менее мощной по сравнению с предыдущей составляющей измерительного сигнала.Количество составляющих измерительного сигналачастоты которых могут бытьизмерены в реальном времени с помощью предлагаемого цифрового измерителя, определяется в основном быстродействием блока 4 вычисления дискретного преобразования Фурье, Для измерения ф частот (разнесенных на интервал, в несколько раз превышающий релеевский предел разрешения) необходимо эа время, равное интервалу наблюдения, вычислить (й + 1) дискретное преобразование фурье.формула и э о б р е т е н и яЦифровой измеритель частоты, содержащий квадратурный генератор и задающий генератор сигналов дискретизации, выходы которых подключены к входам блока аналого-цифрового преобразования, блок вычисления преобразования фурье, выход которого подключен к входу квадратора, блок поиска максимального спектрального отсчета, выход которого соединен с первым входом интерполятора, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в неРо дополнительно введены цифровой генератор, регистр накопления исходных данных, блок умножения и суммирующий регистр, причем выход блока аналого-цифрового преобразования через регистр накопления исходных данных подключен к выходу цифрового генератора и хо вх ду блоха вычисления преобразования Фурье, выход квадратора через последовательно соединенные блок умножения и суммирующий регистр соединен с входом блока поиска максимального спехтрального отсчета, выход которого соединен с управляющим входом блоха умножения, второй выход суммирующего регистра подключен ко второ-.7 ":687406 8 му входу интерполятора, выход которого 1.РаЬие 1,.С."Соцььа РРесщму Еьбе соединен со входом цифрового генератора о Озпя Юге 2 бсгее РоцерТрамФощ 1 ЕЕЕТгащас.акоп о ЙЧощаСчо Теогч,ч 1 Т, 1974, рр. 104-109,Источники информации, принятые во 2, Авторское свидетельство СССР внимание при экспертизе о 569361, МИ б 0123100, 1976.Составитель А. Плетнева Редактор Т. Иванова Техред М. Келемещ Корректор, М, Шарощи Заказ 5571/42 Тираж 1090 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4