Способ измерения функции изменения частоты импульсных сигналов с линейной частотной модуляцией

ОЮЗ СОВЕТСКИХОциАлистическиЕСПУБЛИК 3/ 1)5 2 ИСАН ТЕНИЯ ЛЬСТВУ АВТ аааЪ аз= во+ И,где вь - началчастоты;1) = двцп/таты,йбвщ макЧастота загетеродинируетрвется из услоточности и над ма полне сянач ий об жной ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ КОМИТЕ.ТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1095090, кл, 6 01 В 23/00, 1982,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФУНКЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСНЫХСИГНАЛОВ С ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТОТНОЙМОДУЛЯЦИЕЙ(57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использованодля измерения функции изменения частотызаполнения коротких частотно-модулированных радиоимпульсов, Цель изобретения- повышение точности измерений - достигается тем, что в способе измерения функции изменения частоты импульсныхсигналов с линейной частотной модуляцией,заключающемся в гетеродинировании линейно изменяющейся частоты заполнеИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты заполнения коротких линейно-частотно модулируемых (ЛЧМ) радиоимпульсов и оценки отклонения этой функции от линейной.Цель изобретения - повышение точности измерений.На фиг,1 приведены временные диаг- раммы, поясняющие сущность способа; на фиг.2 - функциональная схема устройства, в котором реализован предложенный способ,Суть способа состоит в следующем,Пусть исследуемый сигнал характеризуется следующими параметрами; фиг.1 а, а); 1748081 А ния исследуемых радиоимпульсов и измерения длительности измерительных интервалов, гетеродинированный сигнал преобразуется в непрерывную импульсную последовательность путем формирования калиброванной длительности по переходу через нуль амплитуды Ч-го периода сигнала заполнения и-го радиоимпульса, где и = 1,2,3, ц;о в максимальн количество периодов сигнала заполнения радио- импульса, выделяется К-я гармоника импульсной последовательности, а измерительные интервалы формируются как разность интервалов усреднения, сформированных из заданного количества импульсов К-й гармоники преобразованной импульсной последовательности и опорных интервалов, образованных из заданного количества импульсов гетеродинного сигнала, причем интервалы усреднения формируются состыкованными, а начала соответствующих интервалов усреднения и опорных интервалов совмещаются во времени, 2 ил,период следования радиоимпульсов - Тдлительность радиоимпульсов - т, частотзаполнения применяется по закону: ьное значение исследуемой рость изменения часная девиация частоты.ния радиоимпульсов астоту, которая выбиеспечения требуемойработы примененной%4 = ту) - о элементной базы. После гетеродинирования частота исследуемого сигнала описывается функцией где а го - начальное значение исследуемой частоты после гетеродинирования.Гетеродинированный сигнал преобразуется в импульсную последовательность калиброванной длительности по следующему алгоритму.Формируются импульсы калиброванной длительности ( тх ) по переходу через нуль амплитуды и периода исследуемой частоты заполнения радиоимпульса (фиг,1, а, а), т,е, в первом радиоимпульсе калиброванный импульс формируется по первому переходу через нуль амплитуды исследуемого сигнала, во втором радиоимпульсе - по второму переходу и т,д., включая формирование калиброванного импульса по последнему переходу через нуль амплитуды исследуемого сигнала. При этом )-й период импульсной последовательности описывается функцией где Т) - )-й период частоты заполнения радиоимпульса, который может быть найден из условия 1 ь сь 1 - момент времени )-го и -1)-го перехода через нуль амплитуды исследуемого сигнала, определяемые из условий(иго+ Ь 1)-1) Ъ=( 1) л 2. (4) Соотношение (1) с учетом (2)-(4) и послепроведения преобразований принимаетвид мг + 8 Ьл ) - жг + Вй ) - 1=Т+2 Ь Выделяется К-я гармоника импульсной последовательности, которая описывается соотношением О(1) -2О/(йК заев(Ктх/2Тпр) соз(К 1/Тр), (Б где О - амплитуда калиброванных импульсов,Импульсная последовательность, апределяемая (1 Н 5) выражениями, имеет малые, трудно регистрируемые изменения периода, Для увеличения этих изменений импульсная последовательность раскладываетсяв ряд Фурье;(с) = ", Ак соз(Ксос+Д 2 к), к =О выделяется К-я гармоника гармонического разложения импульсной последовательности. Поэтому при изменении периода Тпр) импульсной последовательности на величину ЛТ К-я гармоника получает приращение 15 При измерении набега фазы за единицу времени у первой и К-й гармоник более точными будут результаты измерений набега фазы у к-й гармоники. С этой целью номер гармоники к выбирается максимально возможным, Ограничением сверху номера служит требование неперекрываемости спектров К-й и к+1-й гармоник.Из импульсов К-й гармоники промежуточного сигнала (фиг.1 в, а) формируется последовательно следующие интервалы усреднения ту) (фиг,1 в, с), а из импульсов гетеродинного сигнала (фиг,1 в, в) - опорные интервалы то (фиг.1 в, б). При этом всегда совмещаются во времени начала сформированных интервалов гу) и тоа, их длительно сти устанавливают равными: 40где) - индекс, относящийся к)-му интервалу усреднения;пх - кбличество импульсов К-й гармоники промежуточного сигнала в интервале ус реднения;(Тпр - среднее значение периода промежуточной частоты на)-м интервале усреднения;по - количество импульсов гетеродин 50 ной частоты 1 о - 1/То в опорном интервале.Образуют измерительные интервалыкак модуль разности соответствующих интервалов усреднения и опорных интервалов (фиг.1. в, к) которые коммутируют импульсы гетеродинной частоты, Количество коммутирующихгде (Т - среднее значение периода исследуемых колебаний на )-м интервале усреднения,Если коэффициент по выбрать иэ условия(12) т.е. получаемый код пропорционален периоду исследуемых колебаний.Этот код преобразуется в напряжение(фиг,1 в, о), а затем визуализируется, Одновременно визуализируется и код, рассчитанный по соотношениям (1)-(13) дляидеального радиоимпульса,Таким образом, способ позволяет перейти от последовательности радиоимпульсов к последовательности калиброванныхимпульсов, осуществить умножение частотных изменений, сформировать код, пропорциональный периоду следования импульсовчастоты заполнения радиоимпульсов, Приэтом код Йк измеряется при т) г, чтообеспечивает значительное повышениеразрешающей способности измерений ипропорциональное повышение точности измерений, Динамические погрешности снижены за счет учета в результирующихоценках длительности каждоо периода исследуемых колебаний, исключения частотных детекторов.Функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ, приведена на фиг,2.Устройство содержит смеситель 1, гетеродин 2, осциллограф 3, первый усилитель4, блок задержки 7, первый счетчик 8, запоминающий блок 9, устройство сравнения10, формирователь импульсов 11, второйсчетчик 12, фильтр 13, второй делитель 14,второй коммутатор 15, второй усилитель 16,третий делитель 17, триггер 18, первую19, вторую 20 входные шины и выходнуюшину 21.(пк Т/К-поТ 0)/То = 0то функция (11) принимает вид Кк 1 = (Тпхl(КТ 0),Элементы соединены следующим образом,Второй вход смесителя 1 подключен квыходу гетеродина 2, а выход смесителя 15 соединен с входом первого усилителя 4, выход которого соединен с вычитающим входом первого делителя 7, а выход псрвогоделителя 7 соединен с входом формирователя импульсов 11, выход которого через10 фильтр 13, второй усилитель 16 соединен свычитающим входом третьегоделителя 17,выход третьего делителя 17 подключен кпервому входу триггера 18, а также к входамзаписи кодов второго 14 и третьего 17 дели 15 телей, вычитающий вход второго делителя14 соединен с выходом гетеродина 2, выходвторого делителя 14 соединен с вторым входом триггера 18 и входом обнуления второгосчетчика 12, выход триггера 18, соединен с20 выходом гетеродина 2, выход второго коммутатора 15 соединен со счетным входом(13) второго счетчика 12, информационный выход которого соединен с входом устройствасравнения 10, второй вход которого соеди 25 нен с выходом запоминающего блока 9,вход выборки запоминающего устройства 9через блок задержки 5 соединен с второйвходной шиной 20, вход первого счетчика 8соединен со второй входной шиной 20, а30 выход соединен с адреснымвходом запоминающего устройства 9 и с информационнымвходом первого делителя 7, вход записи кодов которого соединен с выходом блока задержки 5, информационный выход35 устройства сравнения 10 соединен с входомЦАП 6, выход которого соединен с входомосциллографа 3, первая входная шина 19 соединена с первым входом смесителя 1, входная шина 21 подключена к информационному40 выходу устройства сравнения 10.Второй 14 и третий 17 делители содержаткаждый двоична-десятичные реверсивныесчетчики 23 и хроссирровочное поле 24,Устройство для измерения параметров45 импульсных сигналов с линейной частотноймодуляцией работает следующим образом,Перед началом проведения измерений ус. танавливают коэффициенты деления второго14 (п 0) и третьего 17 (пх) делителей, Эти коэф 50 фициенты рассчитывают с учетом соотношений (7) и (1 2). Длительность выходного сигналаформирователя импульсов 11 выбирают посоотношению (6) с учетом необходимости получения максимальной амплитуды требуемой55 гармоники промежуточного сигнала,На входную шину 20 поступают импульсы, синхронные с первыми импульсами измеряемого импульсного ЛЧМ- сигнала(фиг.1 а, с). Эти импульсы поступают на счетный вход первого счетчика 8, на информационном выходе которого устанавливается код коэффициента деления первого делителя 7. Этот код, задержанный в блоке задержки 5 импульсом, записывается в первый делитель 7, 5Исследуемый сигнал через смеситель 1 и первый усилитель 4 поступает на вычитающий вход первого делителя 7,После того, как поступающие на вычитающий вход делителя импульсы измеряемого 10 сигнала (фиг,1 а, а) выберут код предварительной установки нуля, на выходе первого делителя 7 появится импульс управления формирователем импульсов 8.15Выходной сигнал первого делителя 7преобразуется формирователем импульсов11 в последовательность калиброванныхимпульсов (фиг,1 а, в), после чего фильтр 13и второй усилитель 16 осуществляют выделение требуемой гармоники промежуточного сигнала.На выходе третьего делителя 17 из импульсов к-й гармоники калиброванной импульсной последовательности (фиг.1 в, а) 25формируется последовательность импульсовусреднения, следующих с периодом г у 1 (7),Импульсы усреднения, поступая на входы записи второго 14 и третьего 17 делителей, осуществляют синхронизацию их 30работы. Из импульсов гетеродинного сигнала на входе второго делителя 14 формируется последовательность опорных импульсов,задержанная относительно последовательности импульсов, задержанная относительно 35последовательности импульсов усредненияна опорный интервал т о (8),Импульсы усреднения устанавливаюттриггер 18 в единичное состояние и опорные импульсы - в нулевое. В результате на 40выходе формируется последовательностьизмер.ительных интервалов (фиг.1 в, е) (9),которые коммутируют на выход второгокоммутатора 15 выходные импульсы гетеро.дина 2, Количествокоммутируемых импульсов определяется соотношением (13), .В торой счетчик 12 устанавливается в нулевое. состояние импульсами усреднения,поэтому он подсчитывает количество коммутируемых импульсов каждым измерительным интервалом.Полученный код в устройстве сравнения 10 вычитается из эталонного кода, записанного в запоминающем блоке 9, Результат вычитания в виде цифрового кода подается на ЦАП и преобразуется в аналоговый сигнал, амплитуда .которого определяет отклонение измеряемого ЛЧМ- сигнала от. номинального значения, и визуализируется осциллографом 3.С целью возмокности использования цифровых индикаторов к информационному выходу устройства сравнения 10 подключена выходная шина 21,Формула изобретения Способ измерения функции изменения частоты импульсных сигналов с линейной частотной модуляцией, заключающийся в гетеродинирозании линейно изменяющейся частоты заполнения исследуемых радиоимпульсов и измерении длительности измерительных интервалов, от л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, гетеродинированный сигнал преобразуется в непрерывную импульсную последовательность путем формирования калиброванной длительности по переходу через ноль амплитуды и-го периода сигнала заполнения и-го радиоимпульса, где и = 1, 2, Зо; о - максимальное количество периодов сигнала заполнения радиоимпульса, выделяется К- я гармоника импульсной последовательности, а измерительные интервалы формируются как разность интервалов усреднения, сформированных иэ заданного количества импульсов К-й гармоники преобразованной импульсной последовательности и опорных интервалов, образованных из заданного количества импульсов гетеродинного сигнала, причем интервалы усреднения формируются состыкованным, а начала соответствующих интервалов усреднения и опорных интервалов совмещаются во времени.1748081 Н,Горват Корректор Т.Па Редакт СССР льский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 роиэводственно-и Фиг. 2Составитель А.АвакянТехред М.Моргентал акаэ 2502 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, РаПодписноеетениям и открытиям иская наб 4/5