Цифровой измеритель частоты заполнения радиоимпульсов

О П И С А Н И Е ( )945819ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРвснубпни(5)М. Кл,с присоединением заявки М С 01 В 23/00 3 ЬвуаарстюыВ квмтет ФСТР ае аавэм зебуетейвтрцтй(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЦ ЗАПОЛНЕНИЯ РАДИОИМПУЛЬСОВ1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точного автоматическогоизмерения частоты заполнения импульсно-модулированных колебаний неизвестной длительности, а также одиночныхимпульсов,Известен автоматический измерительчастоты заполнения радиоимпульсов,содержащий блок синхронизации, вспомогательный счетчик, последовательносоединенные основной временной селектор, основной счетчик, индикатор, атакже последовательно соединенныеопорный генератор и вспомогательныйвременной селектор, причем первыйвыход блока синхронизации соединенс входом основного временного селек тора, второй его выход " с вторымвходом индикатора, а третий вход по" 2 еследнего подключен к выходу вспомогательного счетчика, первый и второй переключатели, детектор и блоксравнения кодов, причем первый выход 2блока сравнения кодов связан с входом опорного генератора, его второй выход соединен с блоком синхронизации, а входы подключены к вцходам основного и вспомогательного счетчиков, второй выход основного счетчика соеди" нен с первым входом первого переклю" чателя, второй вход последнего связан с вцходом вспомогательного селектора, . его третий вход подключен к выходу блока синхронизации, а его выход со .1-единен с входом вспомогательного счетчика, выход опорного генератора подключен к второму входу второго переключателя, выход последнего связан с вторым входом основного селектора, выход которого подключен к входу де" тектора1 . Однако этот измеритель обладает низким быстродействием, ограничивающим его применение для измерения частоты заполнеяия радиоимпульсов малой длительности.20 25 Наиболее близким техническим решением к изобретению является цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные формирователь и временной селектор, счетчик измеряемой частоты, последовательно соединенные генератор калиброванной частоты, вентиль и делитель частоты, а также триггер, прямой выход которого соединен с вторыми входами временного се. 10лектора и вентиля, первый блок вентилей и индикатоР 1 2Недостатками известного частотомера являются невысокая точность и ограниченное быстродействие при изме рении частоты заполнения импульсномодулированных колебаний,Цель изобретения - повышение быстродействия и точности цифрового измерителя частоты заполнения радиоимпульсов. Поставленная цель достигается тем,цто в цифровой измеритель частоты заполнения радиоимпульсов, содержащийпоследовательно соединенные формирователь и временной селектор, счетчик измеряемой частоты, последовательно соединенные генератор калиброванной частоты, вентиль и делитель частоты,а также триггер, прямой выход кото" рого соединен с вторыми входами временного селектора и вентиля, первый блок вентилей и индикатор, введены последовательно соединенные детектор огибающей радиоимпульса и диффе 35 ренцирующая цепь, последовательно соединенные первый элемент ИЛИ, регистр памяти и второй блок вентилей, а также первый, второй и третий элементы задержки и второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с первым выходом дифференцирующей цепи,ч ч второи выход которои подключен к первому входу триггера, второй вход последнего соединен с выходом второго элемента ИЛИ и входом первого элемен 45 та задержки, выход которого подключен к первому входу счетчика измеряемой частоты, второй вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, вход последнего подключен к выходу временного селектора, при этом вход формирователя соединен с входом детектора огибающей радиоимпульса, инверсный выход триггера соединен с вторым входом второго блока вентилей, выход которого подключен к входу индикатора, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом третьего 19 4элемента задержки, выход которого подключен к первому входу первого блока вентилей, второй вход которого соединенс выходом счетчика измеряемой частоты, выход первого блока вентилей подключен к второму входу ре- гистра памяти, Й входов первого элемента ИЛИ соединены с М выходами делителя частоты М-й выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на Фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу; на фиг, 3 - график зависимости относительной погрешности 1) измерения частоты цифровым измерителем частоты от длительности образцового интервала Тц; на фиг, 4 - кривые зависимости разности ЬМ, характеризующей улучшение точностных показателей цифрового измерителя частоты по сравнению с известным, от длительности радиоимпульса, частоту заполнения которого необходимо измерить,Цифровой и эмери т ель частоты з аполнения радиоимпульсов содержит последовательно соединенные Формирователь 1 и временной селектор 2, счетчик 3 измеряемой частоты, последовательно соединенные генератор 4 калиброванной частоты, вентиль 5 и делитель 6 частоты, триггер 7, блок 8вентилей, индикатор 9, детектор 10огибающий радиоимпульса, выход которого соединен с входом.дифференцирующей цепи 11, регистр 12 памяти,блок 13 вентилей,.элемент ИЛИ 14,элемент 15 задержки, элемент ИЛИ 1 б,элементы 17 и 18 задержки.Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии при отсутствии радиоимпульсов на входе цифровогоизмерителя частоты триггер 7 нахс дится в таком состоянии, при котором наего прямом выходе установлен сигналнулевого уровня Об (фиг. 2), вследствие чего временйой селектор 2 ивентиль 5 закрыты. Счетчик 3 измеряемой частоты и регистр 12 памяти обнулены, При появлении на входе измерителя частоты радиоимпульса Одетектор 10 выделяет его огибающую О .Одновременно с этим на выходе Формирователя 1 появляется последовательность импульсов О , следующих с периодом измеряемой частоты ГХ, Тх =9458 30 50 1Под воздействием видеоимпульсахс выхода детектора 10 вначале на первом выходе дифференцирующей цепи 11появится импульс, соответствующий 5переднему Фронту видеоимпульса Оа затем и импульс О, соответствующий заднему Фронту этого же видеоимпульса. Под воздействием импульса О5соответствующего переднему фронту ви Одеоимпульса, триггер 7 устанавливается в единичное состояние, При этомна его прямом выходе появится сигналО 7 одиночного уровня, открывающийвременной селектор 2 и вентиль 5.При этом импульсы О измеряемойчастоты 1 с выхода Формирователя 1через временной селектор 2 и элемент 18 задержки поступают на входсчетчика 3 измеряемой частоты, а импульсы с выхода генератора 4 калибро"ванной частоты через вентиль 5 поступают на вход делителя 6 частоты.Счетчик 3 начинает подсчет циспа импульсов, подаваемых на его вход. На 25вход делителя 6 частоты, представляющего собой, например, декадный делитель поступают импульсы, следующие с частотойгенератора 4 калиброванной частоты,В делителе 6 последовательностьэтих импульсов преобразуется вй последовательностей импульсов с коэффициентами деления Е -- 10" гдеи = 12 й причем на выход дели"теля б проходит лишь первый из импульсов каждой последовательности.Эти импульсы ,ьступают на входы первого элемента ИЛИ 14. В качестве примера на фиг. 2 представлены импульсы О и О,о соответственно на первоми втором выходах делителя 6, а такжеимпульс О 4 с выхода элемента ИЛИ 14.При появлении на первом выходе декадного делителя 6 импульса, определяющего окончание первого образцового интервала времени,в течение которого производится измерение частоты,этот импульс через элемент 14 поступает на вход установки нуля регистра 12 и обнуляет его, а также поступает через элемент 15 на вход блока 3вентилей, Под воздействием импульсаО, задержанного относительно импульса О на время Г = Х 5 содержимоесчетчика 3 переписывается в регистр 12.В том случае, когда радиоимпульсО,1 имеет большую протяженность, навход счетчика 3 продолжают поступать 196импульсы счета И и содержимое счет 4цика будет увеличиваться и после по" явления импульса И на выходе дели 9теля 6, поскольку временной селектор 2 продолжает оставаться открытым, Если до окончания действия радиоимпульса И появится очередной импульс например О , на выходе делителя 6, а знацит и на выходе элемента ИЛИ 14, то как и при появлении предыдущего импульса О с делителя 6 произой ет обнуление регистра 12 памяти импульсом О и последующий перенос импульсом И в обнуленный регистр 12 нового содержимого счетчика 3. Так будет продолжаться до тех пор, пока длится радиоимпульсПо окончании действия И 4 , а следовательно, и видеоимпульса О 2 с выхода детектора 10 под воздействием импульса Об с второго выхода дифференцирующей цепи 11 триггер 7 устанавливается в нулевое состояние, при котором на его прямом устанавливается нулевой потенциал О . Временной селектор 2 и вентиль 5 запираются, и прекращается поступление импульсов 04 измеряемой частоты на вход счетчика 3, а импульсов генератора 4 калиброванной частоты " на вход делителя 6Одновременно с этим с инверсного выхода триггера 7 подается потенциал ОВ одиночного уровня на индикаторное устройство 9, При этом содержимое регистра 12 памяти представляет собой количество импульсов измеряемой частоты, подсчитанных счетчиком 3 за обазцовый интервал времени являющий-,1 ся максимально возможным в.течение длительности радиоимпульса, Таким образом, достигается максимально возможная точность измерения частоты заполнения одиночных радиоимпульсов.Одновременно с этим импульс О с второго выхода дифференцирующей цепи 11 поступает через элемент 16 и элемент 17 на вход установки нуль счетчика 3 измеряемой частоты. Задержанный таким образом импульс О на время Т обнуляет счетчик 3. При этом установка счетчика 3 в нуль производится лишь после того, как информация с регистра 12 будет передана на индикаторное устройство 9.В том случае, когда на выходе делителя 6 будет сформирован импульс, определяющий максимально возможный для данного устройства образцовый интервал Тц, а радиоимпульс, частоту запол20 40 формула изобретения нения которого необходимо измерить, еще продолжается, прекращение цикла измерения осуществляется под воздей" ствием импульса с последнего й-го выхода делителя. Этот импульс через элемент 16 поступает на второй вход триггера 7 и устанавливает его в нулевое состояние.При этом также, как и для рассмотренного случая, потенциалом с обрат- О ного ( второго) выхода триггера 7 разрешается перенос информации с выхода регистра 12 памяти на индикаторное устройство 9. Прошедший через элемент 16 и задержанный элементом 17 15 задержки импульс конца образцового интервала, снимаемый с последнего выхода делителя 6 частоты, воздействуя на счетчик 3, устанавливает его в нулевое состояние, подготавливая его к очередному циклу измерения,Улучшение точностных показателей предлагаемого цифрового измерителя частоты заполнения радиоимпульсов с автоматическим выбором длительности 25 образцового интервала Тц по сравнению с известным устройством, можно оценить, определив разность Ь 0 между значением относительной погрешности измерения М при оптимально выбранном значении Тц (у предлагаемого измерителя частоты) и значением относительной погрешности измерения 1) для некоторого выбранного заранее значения Тц (применительно к известному измеителю .)гдеМ и 4 определяются по Формуле4 с .1. У 100 М где 1 " измеряемая частота;время одного измерения 1 обЦразцовый интервал 7;Мг- относительная нестабильностьгенератора калиброваннойчастоты,При ручном выборе интервала Тц установленное значение образцового интервала Тц может быть как больше, так и меньше длительности радиоимпульса, частоту заполнения которого необходимо измерить. Это обусловлено тем, что перед. измерениями неизвестна длительность этого радиоимпульса Си, бсли длительность радиоимпульса Тц окажется менее длительности интервала Тц, то измерение будет выполнено со значительной погрешностью. Гсли же длительность радиоимпульсаГи не менее 19 8установленного значения Тц, то при измерениях будет допущена погрешность,превышающая ее оптимальное значение,т.е, то значение, которое достигаетсяв случае, когда интервал Тц выбран оптимально, т.е. когда он выбран максимально возможным в течение длительности радиоимпульса,На Фиг.представлены кривые зависимости разности ЬРхарактеризующие улучшение точностных показателейпредлагаемого цифрового измерителячастоты по сравнению с известным, отдлительности радиоимпульса, КривыеЬ 0 Ги) приведены для различных установленных для известного частотомерафиксированных значений Тц кривые 1,2 и 3), Из графика видно, что с увеличением длительности интервала Тц величина Ь 9 (Ти ) уменьшается, т.е. происходит уменьшение относительной погрешности измерения,Изобретение позволяет осуществлятьавтоматическое измерение частоты заполнения импульсно-модулированных колебаний неизвестной длительности, а также одиночных импульсов. При этом достигается высокое быстродействие измерений, обусловленное возможностью из-мерения частоты заполнения короткиходиночных радиоимпульсов, длительностькоторых Ги не менее длительности мини"мально возможного образцового интервала из набора образцовых интервалов,вырабатываемых измерителем частоты.При этом предлагаемый измеритель частоты адаптируется к длительности радиоимпульса, частоту заполнения которогонеобходимо измерить.Кроме того, адаптация измерителяк длительности радиоимпульса позволя".ет производить цикл измерений за максимально возможный в течение действиярадиоимпульса образцовый интервал времени, что приводит к уменьшению по"грешности измерения частоты, а следовательно, и повышению точности измерений. Цифровой измеритель частоты заполнения радиоимпульсов, содержащий последовательно соединенные формирователь и временной селектор, счетчик измеряемой частоты, последовательно соединенные генератор калиброванной частоты, вентиль и делитель частоты, а также триггер, прямой выход которого соединен с вторыми Входами временного9458селектора и вентиля, первый блок вентилей и индикатор, о т л и ч а ю " щ и й с я тем, что, с целью повьве" ния быстродействия и точности, в неВго введены последовательно соединенные детектор огибающей радиоимпульса и диФФеренцирующая цепь, последова" тельно соединенные первый элемент ИЛИ, регистр памяти и второй блок вентилей, а также первый, второй и третий,щ элементы задержки и второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с пер-вым выходом дифйеренцирующей цепивторой выход которой подключен к первому входу триггера, второй вход по з следнего соединен с выходом второго элемента ИЛИ и входом первого элемен" та задержки, выход которого подкпючен к первому входу счетчика измеряемой частоты, второй вход которого соеди- в нен с выходом второго элемента задержки, вход последнего подключен к выходу временного селектора, при этом вход Формирователя соединен с 1910входом детектора огибающей радиоим-: - пульса, инверсный выход триггера со" единен с вторым входом второго блока вентилей, выход которого подключен к входу индикатора, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом третьего элемента задержки, выход которого подключен к первому входу первого блока вентилей, второй вход ,оторого соединен с выходом счетчик из" меряемой частоты, выход первого бло" ка вентилей подключен к второму входу регистра памяти, й входов первого элемента ИЛИ соединены с й выходами делителя частоты, И"й выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 53282 Ь, кл. С 01 В 23/00, 19752. Авторское свидетельство СССРУ 191185, кл. 0 01 В 23/00, 1967,Редакто Заказ 5 Кац66 Аного комитета СССРений и открытийРауаская наб, д. 1/5юъе итЛю е йУжгород, ул. Проектн 7 По писное НИИ 110 Д 5 илиал Составит и Техреб 3 Тираж 71 Государстве делам изобре Москва Ж"35аъ П "Патент 1, Е. Винокурова Корректор О, Била