Устройство для определения частоты свип-генератора

(21) 4116303/24-21 (22) 09,06,86 (46) 30.01.88. Бюл (71) Винницкий пол ях частотных х панорамных измерите рактеристик. Устрой опорные генераторы тели 2 и 6 гармоник 9 и 13, фильтры 4 и делители 16 и 17 ч троллер 20. Введени 14, счетчиков 12 и и 22, сумматора 10 них частот, ключа новых функциональнь точность роде при отно о уз хническии и Кононов ельство СССР23/00, 1975.ПРЕДЕЛЕНИЯ ЧА и быстсительноты. 2 сится к ради пользоваться я ч фиг,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ститут(57) Изобретение отнизмерениям и может и ство содержит 1 и 5, формировасмесители 3,7, 8 нижних частот, стоты и микроконе усилителей 11 и 15, регистров 21 фильтра 18 ниж" 9 и образование х связей повышают йствие измерений ких полосах кача 1370590Изобретение относится к радиоиэмерениям и может быть использовано в панорамных измерителях частотных характеристикЦель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений при относительно узких полосах качания частотыНа фиг. 1 приведена структурная 10 схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство (фиг. 1) содержит по" следовательно соединенные опорный ге нератор 1, формирователь 2 гармоник, смеситель 3, фильтр 4 нижних частот, последовательно соединенные опорный генератор 5, формирователь 6 гармоник, смеситель 7, фильтр 8 нижних 20 частот, а также смеситель 9, сумматор 10, усилитель 11, счетчик 12, смеситель 13, усилитель 14, счетчик 15, делители 16 и 17 частоты, фильтр 18 нижних частот, ключ 19, микро контроллер 20, регистры 21 и 22.Выход фильтра 4 нижних частот соединен с входом смесителя 9, первым входом сумматора 10 и через усилитель 11 - с входом счетчика 12. Вы ход фильтра 8 нижних частот соединен с входом смесителя 13, с третьим вхо" дом сумматора 10 и через усилитель 14 - с входом счетчика 5. Выходы смесителей 9 и 13 соединены соответ 35 ственно с вторым и четвертым входами сумматора 10, а вторые входы подключены соответственно через делители 1 б и 17 частоты к выходам опорных генераторов 1 и 5, Выход сумматора 1 О через последовательно соединенные фильтр 18 нижних частот и ключ 19 подключен к первому входу микрокон" троллера 20, причем управляющий вход ключа 9 соединен с первым выходом микроконтроллера 20 Выходы счетчиков 12 и 15 соединены соответственно с входами регистров 21 и 22, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам микроконтроллера 20, Второй выход микроконт 50 роллера 20 соединен с входами сброса в нуль счетчиков 12 и 15, Третий выход микроконтроллера 20 подключен к входам записи регистров 21 и 22. Чег 55 нертый выход микроконтроллера 20 является выходом устройства а вторые входы смесителей 3 и 7 объединены и являются входом устройства. На фиг. 2 изображено: а " временная зависимость частоты входного сиг" нала свип-генератора; б - временные зависимости частоты 2, на выходе фильтра 4 нижних частот и частоты Г на выходе фильтра 8 нижних частот; в - шесть видов зависимостей с , Г,; г - возможные временные зависимости Й; д - напряжение на выходе фильтра 4 нижних частот; е - напряжение на выходе фильтра Я нижних частот.Устройство работает следующим образом.Частота Й(с) сигнала свил-генератора на входе устройства изменяется во времени по линейному закону (фиг. 2 а), Изменение частоты 1, сигнала на выходе фильтра 4 нижних частот, а также частоты 1 сигнала на выходе фильтра 8 нижних частот в случае, если частота опорного генератора 1 равна Г а опорного генератора 5 - (йо +Г)происходит по треуголь" ному закону (фиг 2 б), В точках, где й(с)=КЕ(К=1,2,и, и,) частотаравна нулю, а в точках, где й(с) = К(Е,+Р) частота Б равна нулю, Через фильтр 4 нижнйх частот не проходят составляющие продукта преобразования с частотами выше Г,/2 через второй фильтр 8 нижних частот - с частотами выше (Г,+Г)/2, Величина Р на которую отличаются частоты первого и второго генераторов 1 и 5, выбирается такой, что и Г = Г , Максимальный номер гармаксмоники и сигнала на выходе формирователя 2 гармоник определяет максимальную частоту свип-генератора, равную Е = и Г Возможны шесть вариантов изменения Г Г (фиг, 2 в) в зависимости от текущего значения частоты Е(С) свип-генерато"ра.Принцип, положенный в основу измерения частоты, заключается в том, что значение частоты свип-генератора, например в момент времени с (фиг. 2 а), определяется по измеренным частотам Г на выходе фильтра 4мнижних частот и Е , на выходе фнльт - ра 8 нижних часто г (фиг. 2 б) с учетом закона изменения 1, и 1, в предшествующие с=См моменты времени,Текущее значение частоты свипгенератора равнос(с) = иГГ,(и-,1) (й, +Р)+й р ф и4. й убывает, й убывает (Б 2 ( Б 1, Б 2 ( Б 1 ),причем Г, с 2 где и - номер гармоники частоты сигнала с формирователя 2 гармоник, при которой частота1 25Знак "+" берется в формуле, если 1 возрастает, знак "-" - еслиубывает во времени. Тогда, напри" мер, при с = с частота свип-генера" тора равна Частота 1, определяется следую" щим образом, В двух следующих один15 за другим интервалах времени (каждый длительностью н, значительно меньшей того отрезка времени, за который частота Г или 1 изменяется от нуля до максимального значения), которые20 предшествуют моменту времени С=с, вычисляется число квазипериодов (колебания с изменяющейся частотой нель" эя отнести к периодическим, поэтому5 под кваэипериодами понимается интервал времени, эа который полная фаза сигнала изменяется на 2) мгновенного напряжения 1, (фиг. 2 д) на выходе фильтра 4 нижних частот, Пусть в первом интервале их будет Б 1, во30 втором Б 2, причем в течение таких выборок частота сигнала Г, должна только увеличиваться или только умень" шаться. Возможные временные зависимости Г которые поясняют расчетприведены на фиг. 2 г. Частотаизменяется по линейному закону где Г - начальная частота в системеотсчета, в которой при с=0 начинает формироваться измерительный интервал длительностью 2";скорость изменения частоты.Числа Б 1, Б 2 связаны с Г и .системой уравнений1лБ = - 1 27(й+ у с) й с=он + О, 5".ол Б 2 =2(он+ус)йс: Г +5 у, Решение системы относительно Гн, р: ЗБ 1 - Б 2 Б 2 - Б 1ы,вшн ф2так как Е,=й+2);, то подстановкаполученных выражений даетЗБ 2 - БаМФ Аналогичным образом вычисляется частота Гна выходе фильтра 8 нижних частот при с =сЗБ 2 - Бм 2 л Ф где Б 1, Б 2 - числа кваэипериодовмгновенного напрязе"ния 114 (фиг. 2 е) навыходе фильтра 8 нижних частот соответ" ственно в первом ивтором интервалахдлительностью т каждый,Соотношения между Б и Б 2, Яи Б 2 , по которым определяется видзависимостей Е Г (фиг. 2 в), атакже полученные значения Й Гм ф мФиспользуются для вычисления номерагармоники частоты ЕоРешением приводимых ниже системуравнений выводится шесть формул для расчета и:(п)(1,+Р)-2,Поскольку номер гармоники можетпринимать только целые значения, 15после вычисления число и округляетсядо ближайшего целого. Этой операци"ей компенсируется погрешность приизмерении ГГ ,.Полученный таким образом номер 20гармоники и подставляется в формулудля вычисления частоты свий-генератора при С=сКоличества квазипериодов Б 1, Б 2мгновенного напряжения на выходе 25фильтра 4 нижних частот и Б, Б 2на выходе фильтра 8 нижних частотопределяется счетчиком 12 и счетчиком 15 соответственно. усилители 11и 14 предназначены для усиления сиг" З 0налов до уровней, достаточных длянормальной работы счетчиков 12 и 15,Регистры 21 и 22 служат для промежуточного хранения чисел Б 1, Б 2 и Б 1Б 2 перед вводом их в микроконтроллер 20.Работой устройства программнымпутем управляет микроконтроллер 20.По импульсу с второго выхода микроконтроллера 20 обнуляются счетчики А 012 и 15 Через программно формируемую задержку в регистр 21 и регистр22 по импульсу с третьего выходамикроконтроллера 20 записываются текущие состояния Б 1 счетчика 12 и Б 1 45счетчика 15. Оба счетчика продолжают работать, в это время микроконтроллер 20 считывает в ячейки памятичисла Б 1, Б . Спустя интервал временипосле записи в регистры 21,22 по импульсу с третьего выходамикроконтроллера 20 в регистры 21и 22 записываются текущие состоянияБ 1+Б 2 и Б 1 +Б 2 счетчиков 12 и 15соответственно. Далее числа Б 1+Б 2и Б 1 +Б 2 микроконтроллер 20 переписывает в свои ячейки памяти,Продедура счета на интервале длительностью 2 может прерываться и повториться сначала, если измерения совпадут во времени с изломами в изменениях 1, Г снизу" и "сверху (фиг, 2 б), Для перевода в этих слу" чаях микроконтроллера 20 на начало программы в устройство введен узел, состоящий йэ. делителей 16 и 17 час" тоты, смесителей 9 и 13, сумматора 1 О, фильтра 18 нижних частот и ключа 19. Делитель 16 частоты имеет коэффициент деления, равный двум, поэтому на второй вход смесителя 9 поступает сигнал с частотой оАналогично сигнал на втором входе смесителя 13 после делителя 17 частоты 1 о+Рна два имеет частоту, Фильтр 18нижних частот имеет низкую частоту среза, равную Р, Колебания с частотой, не превышающей Р, появляются на выходе сумматора 10 в моменты, когда сигнал на выходе фильтра 4 нижних частот имеет мгновенную частоту меньоше Р или больше-Р а сигнал на2выходе фильтра 8 нижних частото+Р о Р ныне Р или большев . -Р В начале выполнения программы у микроконтроллера 20 на первом выходенулевой потенциал, который открываетключ 19, поэтому появляющееся напряжение на выходе фильтра 18 нижнихчастот через открытый ключ 19 поступает на первый вход микроконтроллера 20 - вход сброса,По окончании интервала измерений, внутри которого нет изломов зависимостей 1 1 , микроконтроллер 20 на первом выходе устанавливает напряжение единичного уровня, которое закбывает ключ 19. В случае применения предлагаемое устройство в панорамных измерителях частотных характеристик170590 1 о 1 1 о появлению 1 гого напряжения, кроме того, цеобхо;1 цмо Формировать ца экране индикатора метку 5Формулацэобре.ения Устройсгво для определеция частоты свип-генератора, содержашее последовательно соединенные опорный генератор, формирователь гармоник, смеситель и Фильтр цижних часто", пс - следовательцо соединенные Вгорой опорный генератор, формирователь гармоник, смеситель, а также Второй фильтр нижних частот и третий смеси- тель, при этом Вторые Входы перво 1 О и второго смесителей объед 11 це 11 ы с входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью г;овы- пениЯ точцоггги и б 11 стродейстция, В него введены цоследова гельцо соединенные су 1 мато 1 р, гр 1 тий Ф 1,льтр цижцих частот и ключ, пос 1 .довате.1 ьцосоедине 1 И 1 ые усил гель, сч 1 т".1 ик и реГистр последовательно со 1 1 ице 11111.еВторые усиди гель, счетчик ц регистр,а гакже микроскоп гроллер, дга дг 11 ите."1 я частоты и четвергый смесителг причем выход фильтра ццжцих часто г объединен с входами усилите 1 я, сумматора и третьего смесите.1 я, второй Вход ко-.орого подключен через делитель частоты к выходу опорного генератора, а вь 1 ход - к в горому Входу суммаэора, выход второго смс сителя ч 1 реэ второй фильтр нижних частот объединен с входом Второго усилителя, третьим входом сумматора и Входом четвертого смесителя второй Вход которого через второй делитель частоть 1 подключен к выходу второго опорного генератора, а выход - к четвертому входу сумматора, при этомюа, первого и Второго гистров соединены соответствеццо с первым, вторым и третьим входами микроконтроллера, первый, Второй и третий выходы которого соедицс цы соо 1 ве гствеццо с управляюШим входом ключа, объединенными входами сброса обоих счетчиков и объединецнымц входами записи обоих регис ров, а четвертый выход микроконтроллера являегся выходом устройства.