Способ формирования частотно-модулированного сигнала и преобразования его параметров в код и устройство для его осуществления

(я)э 6 01 ИС ЕНИ БР К АВТГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗООМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЧАСТОТ.НО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА ИПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЕГО ПАРАМЕТРОВ ВКОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТ-ВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может использоваться,астности, при метрологических иэмереях параметров частотно-модулированно(ЧМ) сигнала. Целью изобретенияляется повышение точности измерения ирасширение области применения, Стробирование сформированного ЧМ-сигналаквадратурными прямоугольными колебаниями не только с частотой модулирующегосигнала, но и с частотой второй, третьей и т.д, гармоник, за целое число периодов модулирующего сигнала с последующим подсчетом числа переходов через нуль отселектированных ЧМ-сигналов позволяет получить коды для определения с повышенной точностью по математическим формулам парциальных, среднеквадратических и пиковых значений девиации частоты, сдвиги фаз, а также коэффициент гармоник законаа частотной модуляции, Устройство для осуществления способа формирования. Ч М- сигнала и преобразования его параметров в код содержит опорный генератор 1, аттенюатор 7, фильтр 8 нижних частот, генератор 9 ЧМ-сигнала, формирователь 10 импульвного ЧМ-сигнала, формирователь 11 строб-им- а пульсов, формирователь 14 сброса, ф формирователь 15 измерительных интервалов времени, временные селекторы 16 - 19 и реверсивные счетчики 20, 21 Введение управляемого делйтеля частоты (УДЧ) 2, за- Я датчика 3 модулирующей частоты, формйрователя 4 квазисинусоидального напряже; ния, УДЧ 5, эадатчика 6 номера гармоник, задатчика 12 числа периодови УДЧ 13 позволяет достичь поставленную цель. 2 с. и 1 э.п, ф-лы, 1 ил,йааФ1721533 Поскольку разлоугольных импульсов ие в ряд прямоагсЕ еп Кйт) г Кцг 1 г 1 гЕг огг"ЕД г, ии то количество ЙО периодов,счетчиках состд Ьг И,г ьгЕ ггк г Ь 1 пЕгпгаЦЙЕ ЪЬ; К 8 о д-,г --го 5 гг гР 0 виации частоты. и минимум фун 1+ У 1) + Лт 2 х п(2 гК Ет+ъ), ации частоты с 1-. (1.З.5 5кона ики й" Ы ЮИъп ское значе Изобретение относится к области радиотехнических измерений и может использоваться, в частности, при метрологических измерениях параметров частотно-модулированного сигнала (ЧМ).Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение области применения,Сущность способа состоит в том, что из опорной частоты 1 о на основе ее деления формируют модулирующий синусоидальный сигнал с частотой Е, квадратурные (т.е. смещенные друг относительно друга на четверть периода) прямоугольные колебания К-й гармоники (К = 1,2,) модулирующего сигнала и измерительный интервал времени, причем значение опорной частоты кратно частоте, в четыре раза превышающей величину наименьшего общего кратного ча. стот всех измеряемых К гармоник модулирующего сигнала, а измерительный интервал . времени равен целому числу йо периодов модулирующего сигнала,С помощью модулирующего синусоидального сигнала формируют выходной ЧМ сигнал, который стробируют квадратурными прямоугольными колебаниями с частотой К-й гармоники модулирующего сигнала.Затем подсчить 1 вают число переходов через нуль отселектированных ЧМ-сигналов за измерительный интервал времени и определяют параметры выходного ЧМ-сигнала согласно математическим выражениям причем пиковое значение деопределяется как максимумкции Л (1) = Л 6 3 и (2 л Ех 3 и (4 к Е+ рг) +, Л Ь 3где Л 1 к - парциальные девиК-й гармоникой;Ок - сдвиг фазы К-й гармодуляции;Ь ск - среднеквадратичдевиации; Кг - результирующий коэффициент гармоники;Кек - паРЦиальный коэффиЦиент К-й гаРмоники;5 Е - частота модулирующего сигнала,о - опорная частота;М - коэффициент деления частоты 10;е. - наименьшее общее кратное номеровизмеряемых гармоник;10 йо - целое число периодов модулирующего напряжения, в течение которого производится подсчет числа ЧМ-колебаний;Йх(к), Йу(к) - число импульсов ЧМ-сигнала, подсчитанное соответственно во время15 действия смещенных относительно другдруга на четверть периода строб-импульсовс частотой К-й гармоники.Справедливость приведенных математических выражений для ЧМ-сигнала в(т) с20 близким к гармоническому закону изменением частоты может быть обоснована следующим образом, Пустьаф=а,+,Я ЛВ 3 Ь (10 й+дЗ),25где Й= - ,12 кРйео - несущая частота ЧМ-сигнала;Ьсй - парциальная девиация частоты.30 Квадратурные прямоугольные колебания с частотой К-й гармоники представим ввиде г, Оскс(ЯсФ ее, ь 1 п(впкае 1. О, зса+ О,Ф, 10.врипвгы - ЯьЬ П 9 П Мьг ь - цЕ, ф с К ггс гс-- 31 п( Кйт),4 1=1,3,5мпульсов; накопленных заапример, в реверсивныхит20 25 30 35 40 50 161;Но - 9 с Ял; 1- 1=(1,3,51 к Изменяя значения К и округляя величины Мхк, Кук при различных частотах селектирования, а также пользуясь свойствами рядов Фурье, путем последовательных выкладок возможен вывод всех математических формул способа,Гаким образом, использование особенностей ЧМ-сигнала обеспечивает синхронное выделение и интегрирование спектральных составляющих не самого ЧМ- сигнала, а определение амплитуд и фаз гармоник закона модуляции,На чертеже представлена структурная схема устройства для осуществления описанного способа,Устройство содержит опорный генератор 1, управляемый делитель частоты (УДЧ) 2, задатчик 3 модулирующей частоты, формирователь 4 квазисинусоидального напряжения, управляемый делитель 5 частоты, задатчик 6 номера гармоник, аттенюатор 7, фильтр 8 нижних частот, генератор 9 ЧМ- сигнала, формирователь 10 импульсного ЧМ-сигнала, формирователь 11 строб-импульсов, задатчик 12 числа периодов, уп равляемый делитель 13 частоты, формирователь .14 сброса, формирователь 15 измерительных интервалов времени, временные селекторы 16 - 19 и реверсивные счетчики 20 и 21.Выход опорного генератора 1 через последовательно соединенные УДЧ 2, формирователь 4, аттенюатор 7, фильтр 8 и генератор 9 подключен к выходу устройства и входу формирователя 10, выход которого объединен с первыми входами временных селекторов 16 - 19. Первый, второй, третий и четвертый выходы формирователя 11 строб-импул ьсо в подкл ючен ы соответственно к вторым входам временных селекторов 16 - 19 и к первому, второму, третьему и четвертому входам формирователя 15, первый, второй; третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с третьими входами временных селекторов 16 - 19. Суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 20 подключены соответственно к выходам временных селекторов 16 и 17, а суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 21 - к выходам временных селекторов 18 и 19, причем входы сброса реверсивных счетчиков 20 и 21 объединены с выходом формирователя 14 сброса и входом сброса формирователя 15. Кодовые входы УДЧ 42 и УДЧ 5 соединены соответственно с выходами задатчиков 3 и 6, при этом вход УДЧ 5 подключен к входу формирователя 4, а выход - к второму входу формирователя 11 строб-импульсов, первый вход которого объединен с входом УДЧ 13 и вторым выходом формирователя 4. Кодовый вход УДЧ 13 подключен к выходу задатчика 12, а выход - к пятому входу формирователя 15,Устройство для формирования ЧМ-сигнала и преобразования его параметров в код работает следующим образом.Предварительно с помощью задатчиков 3, 6 и 12 устанавливают значения модулирующей частоть 1 Г, номера гармоники (начи-, ная с К = 1) и числа периодов Ио.Импульсы с выхода опорного генератора 1 с частотой Ь, поступают через УДЧ 2 с коэффициентом деления М на формирователь 4 квазисинусоидального сигнала, где формируется 4 Е-ступенчатое квазисинусоидальное напряжение с частотой Г, Например, при измерении 1 - 3-й гармоник= 6 и число ступеней аппроксимации синусоиды равно 24, Изменяя коэффициент М деления УДЧ 2, формируют требуемые значения частоты сигнала, который после установки амплитуды в аттенюаторе 7 и фильтрации в переключаемом фильтре 8 низких частот поступает в качестве модулирующего сигналана генератор 9 ЧМ-сигнала.Сигнал генератора 9 подается на выход устройства и на вход формирователя 10 импульсного ЧМ-сигнала, выходные импульсы которого следуют на первые входы временных селекторов 16 - 19. Одновременно с выхода УДЧ 2 импульсы с частотой 4.Г поступают на вход управляемого делителя 5 частоты, коэффициент деления Кд которого определяется задатчиком 6 номера измеряемой гармоники закона модуляции. В данном примере при измерении 1-й гармоники Кд == 6, при измерении 2-й гармоники Кд = Е/2 = 3, при измерении 3-й гармоники Кд = ь./3 = 2, С выхода УДЧ 5 импульсы с частотой вчетверо выше частоты измеряемой гармоники подаются на формирователь 11 строб-импульсов,На выходах формирователя 11 строб- импульсов формируются импульсы с частотами КГ, где К - номер гармоники, и имеющие сдвига фаз, равные 0; т;:г/2; 3 л/2 соответственно на его первом - четвертомвыходах.Сдвиги фаз на частотах гармоник отсчитываются от общего момента сброса, который поступает на формирователь 11 строб-импульсов один раз за период часто1721533 10 Составитель Н.ФедоровТехред М.Моргентал Корректор И.Муска Редактор Л.Гратилло Заказ 950 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 торого соединен с первыми входами первого - четвертого временных селекторов, а также формирователь импульсов сброса, выход которого объединен с входами сброса формирователя измерительных интервалов времени, первого и второго реверсивных счетчиков, причем первый - четвертый выходы формирователя строб-импульсов подключены соответственно к вторым входам первого- четвертого временных селекторов и первому - четвертому входам формирователя измерительных интервалов времени, первый - четвертый выходы которого соединены соответственно с третьими входами первого - четвертого временных селекторов, суммирующий и вычитающий входы первого реверсивного счетчика подключены соответственно к выходам первого и второго временных селекторов, а суммирующий и вычитающий входы второго реверсивного счетчика - соответственно к выходам третье-четвертого временных селекторов, от ча ющееся тем,что,с целью повышения точности измерения и расширения области применения, в него дополнительно введены первый управляемый делитель частоты, задатчик модулирующей 5 частоты, задатчик номера гармоники, формирователь квазисинусоидального напряжения и последовательно соединенные второй и третий управляемые делители частоты, кодовые входы которых подключены 10 соответственно к выходам задатчиков модулирующей частоты и номера гармоник, причем вход второго управляемого делителя частоты соединен с выходом опорного генератора, а выход через формирователь кви зисинусоидального напряжения - с первымвходом формирователя строб-импульсов и входом первого управляемого делителя час-, тоты, выход которого подключен к пятому входу формирователя измерительных ин тервалов времени, второй вход формирователя строб-импульсов соединен. с выходом третьего управляемого делителя частоты.