Устройство для измерения параметров частотно-модулированных колебаний

)5 С 01 К 23/00 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ МЕТРОВ ЧАСТОТНОАНИЙ57) Изобретение орадиоизмерения аться для опред астоты частотно отно.сится элект- ользо- иной жет и ления мг модул леба го ияич зобрет армонического го модуляции. с то тыния яв л ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1524011, кл. С 01 К 23/00, 1989;(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕ 2ляется расширение функциональных возможностей, Устройство для измерения параметров частотно-модулированных колебаний содержит аналого-цифровой преобразователь 1, вычислитель 2 аргумента и генератор 11 тактовых импульсов. Введение арксинусного преобразователя 3, умножителя 4, вычислителя 5 аргумента, арккосинусного преобразователя 6, умножителя 7, делителя 8, арккосинусного преобразователя 9, умножителя 10, делителя 12 частоты, элемента 13 задержки и запоминающих устройств 14 - 16 позволяет измерять не только мгновенную частоту колебаний, но и значение ч тоты модуляции. 3 ил.Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может использоваться для определения мгновенной частоты частотно-модулированного (ЧМ) гар 5монического колебания и частоты егомодуляции,Целью изобретения является расширение функциональных возможностейустройства, 10На фиг.1 представлена структурнаясхема предлагаемого устройства, нафиг.2 - вычислитель аргумента наУфиг, 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. 15Устройство для измерения параметров ЧМ колебаний содержит аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 1, вычислитель 2 аргумента, арксинусныйпреобразователь 3, умножитель 4, вычислитель 5 аргумента, арккосинусныйпреобразователь 6, умножитель 7, делитель 8, арккосинусный преобразователь 9, умножитель 10, генератор 11тактовых импульсов, делитель 12 частоты, элемент 13 задержки, запоминающие устройства 14-16.Каждый из вычислителей аргумента содержит (фиг. 2) регистры 17-20сдвига, сумматоры 2 1 - 23, умножители на два 24 и 25, ключи 26 - 29,элементы ИЛИ 30 и 31, делитель 32и цифровой компаратор 33,Выход АЦП 1,информационный входкоторого является входом устройства,через последовательно соединенныевычислитель 2 аргумента, арксинусный преобразователь 3, умножитель 4,вычислитель 5 аргумента, арккосинусный преобразователь 6 подключен 40к первому входу умножителя 7, выходкоторого является дополнительным выходом устройства. Второй вход умножителя 7 соединен с выходом делителя8, первый вход которого, объединенный с управляющим входом делителя 12частоты, подключен к выходу запоминающего устройства 14, при этом выход вычислителя 2 аргумента черезарккосинусный преобразователь 9 подключен к первому входу умножителя 10,выход которого является выходом устройства, а второй вход, объединенныйс вторым входом делителя 8, соединенс выходом запоминающего устройства15. Выход генератора 11 тактовых им 55пульсов подключен к тактовым входамАЦП 1 и вычислителя 2 аргумента непосредственно, а к тактовому входувычислителя 5 аргумента - через последовательно соединенные делитель 12 частоты и элемент 13 задержки. Второй вход умножителя 4 подключен к выходу запоминающего устройства 16,Работа устройства для измерения параметров ЧМ колебаний основана на следующих математических соотношениях между параметрами гармонических колебаний.Мгновенная частота Х может быть определена из 04.+Па 20,л Б ОМсоз 2 и ГТО2 БОМ или 0-П2(04. 02) й(г)=йк=йк+й з 1 п(2 ЯРг+ц) )к+А("к) к+кчастота несущего колебания;девиация частотымодулирующая частота;начальная фаза модулирующего сигнала,текущее отклонение частотыЧМ колебания от несущей вмомент времени где ГкГп . М Тогда получают сия 29 т(Гн " 61) БУМгБПМ откуда 1 М = г - агссоз 2 ГТгде П 0,П, 04 и П - мгновенные значения на 5пряжения гармонического колебания, взятыепоследовательно черезинтервалы времени ТМгновенная частота ЧМ сигнала в момент С определяется выражением16616606на основании которого арккосинусныйпреобразователь 9 вычисляет значе- ние БПМ,5агссов2 Б НМ 1 Я НМ- агссов21 Т 0 2 БУМ й, = 4 фГ в 1 п(2 й Рм гк +Цм) фгде 1 с = 3, 4, 5,Последнее выражение по существуопределяет последовательность выборок, взятых из модулирующего гармонического сигнала. Следовательно,воспользовавшись этими выборками,можно вычислить частоту модуляцииР , При этом для повышения точностиизмерений Р целесообразно использовать не подряд следующие одна задругой выборки, а выборки, следующиечерез определенное число измеренийнапример 10 Это число определяется соотношением 11/Рд,Перед началом работы устройствавыбирается значение й согласно выражению: которое после умножения в умножителе10 на коэффициент 1/27 Т дает значение мгновенной частоты ЧМ сигнала,вычисленное по формуле Одновременно с этим значение аргу"мента поступает на вход арккосинусного преобразователя 13, который вычисляет значение агсв 1 п БУМ/2 ЦИ Б и будучи умноженным в умножителе 4г20 на коэффициент 1/2 и Тц, дает оценкутекущего отклонения частоты по фор- мулеи устанавливается частота следова-.ния тактовых импульсов, а также вычисляются и вводятся в запоминающиеустройства 15 и 16 коэффициенты1/2 Т и -1/2 ф Т соответственно,О 0Исходя из примерного знания отношения Е/Р = и, в первое запоминающее устройство 14 вводится число и,Например, при Ец = 1000 Гц и Р100 Гц выбирают Г = 4000 Гц ии = 10. В результате устройство может производитьизмерение Г в диапазоне О - 200 Гц,Устройство работает следующим образом.На информационный вход АЦП 1 подается ЧМ гармоническое колебание (фиг. За), на тактовый вход с выхода генератора 11 тактовых импульсов поступают импульсы опроса с интервалом Т (фиг.Зб), фаза которых не привязывается к фазе ЧМ сигнала, В моменты поступления тактовых импульсов АЦП 1 производит выборки из входного сигнала (фиг,Зв), которые подаются на информационный вход вычислителя 2 аргумента. АЦП 1 сохраняет на выходе значение полученной выборки до прихода очередного тактового импульса (на фиг,Зв это не показано), Вычислитель 2 аргумента, также тактируемый от генератора 11 тактовых импульсов, вычисляет значение аргумента функций агсвдп и агссовЯ ЦМ/2 БЦМили Я ЛМГ Ик+4 ь Ьгк 2 Б Н М 2(Мк+зв к+ь 50 Арккосинусный преобразователь 6 вычисляет от этого значения функцию арккосинус, результат вычисления умножается в умножителе 7 на1коэФфициент в , поступающий наовторой вход умножителя 7 с выхода делителя 8. На дополнительном выБ НМК 2 ТТ агсвп 2 Я Н М250 гЗначения Кгк (фиг, Зг) также каки значения Г вычисляются на кажКдом тактовом интервале, Значения Ькпоступают на информационный вход вы 30 числителя 5 аргумента, на тактовыйвход которого подаются тактовые импульсы, частота следования которых ви раз меньше 1 (фиг.Зб, импульсы,ьзаключенные в прямоугольники). Этиимпульсы проходят элемент 13 задержки, время задержки которого выбранонесколько большим времени вычисления одного значения ИТаким образом, в регистры вычис 40лителя 5 аргумента записываются значения текущего отклонения частотыЬйк, Ь Г, , ЬГк (Фиг Зд),на основании которых он производитвычисления аргумента:45 Б ПМ, 6 Ек+о+ к+зпходе устройства появляется значениечастоты модуляции, вычисленное поформуле1 БУМР = --агссозф 2 иТ 2 Б БМкоторое сменяется через промежуткивремени пТ"(фиг,Зе),1 ОТаким образом, предлагаемое устройство в сравнении с известным позволяет измерять наряду с мгновенной частотой и частоту модуляции,ЧМ гармонических колебаний и, следовательно, расширить функциональные возможности,формула изобретенияУстройство для измерения парамет 20 ров частотно-модулированных колебаний, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом устройства, первый вычислитель аргумента и генератор тактовых импульсов, выход которого объединен с тактовыми входами аналогоцифрового преобразователя и первого вычислителя аргумента, причем выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу первого вычислителя аргумента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него35 дополнительно введены последовательно соединенные арксинусный преобразователь, первый умножитель, второйвычислитель аргумента, первый арккосинусный преобразователь, второйумножитель, выход которого являетсядополнительным выходом устройства,последовательно соединенные второйарккосинусный преобразователь и третий умножитель, выход которого является выходом устройства, а такжеделитель частоты, элемент задержки,делитель, первое, второе и третьезапоминающие устройства, причем выходпервого запоминающего устройстваобъединен с управляющим входом делителя частоты и первым входом делителя, второй вход которого объединенс выходом второго запоминающего устройства и вторым входом третьего умножителя, а выход подключен к второму входу второго умножителя, выходгенератора тактовых импульсов черезпоследовательно соединенные делитель частоты и элемент задержки подключен к управляющему входу второговычислителя аргумента, выход третьего запоминающего устройства подключен к второму входу первого умножителя, а выход первого вычислителя аргумента объединен с входомвторого арккосинусного преобразователя и входом арксинусного преобразователя.11661660 оров ректор Н,Ревс Подписное роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород Гагари Составитель Н Редактор И,Дербак Техред С.МигЗаказ 2120 Тираж 425ВНИИПИ Государственного комитета по из1 13035, Москва, Ж,етениям и открытиям при ГКНТ СССушская наб., д. 4/5