RU2003114C1 - Устройство дл определени частоты узкополосных сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в системах контрол  электромагнитной обстановки, в измерительных комплексах внеполосных или паразитных узкополосных излучений. Устройство дл  определени  частоты узколопосных сигналов содержит анализатор, состо щий из каналов, входы которых соединены параллельно, каждый канал содержит полосовой фильтр, амплитудный детектор, интегратор , пороговый блок, блок совпадени  и ключ блок грубой оценки частоты, мультиплексор 3, частотный детектор, сумматоры напр жений и индикатор. 2 зл ф-лы, 1 ид

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и преимущественно может быть использовано в системах контрол  электромагнитной обстановки, а также в измерительных комплексах внеполосных или паразитных узкополосных излучений.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  частоты, включающее в себ  и повышение помехоусточивости с допустимой функциональной сложностью,

На чертеже приведена структурна  схема устройства.

Устройство дл  определени  частоты узкополосных сигналов содержит многоканальный частотный анализатор 1, состо щий из N каналов, входы которых соединены параллельно, каждый из каналов содержит полосовой фильтр 1i, подключенный к первому входу интегратора 3i через последовательно включенный амплитудный детектор 2i, выход первого интегратора 3i подключен через последовательно соединенные пороговый блок 4i. первый вход блока совпадени  5i к первому входу элект- ронного ключа. 6i. второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов сброса 8i, вход генератора синхроимпульсов 7ч подключен ко входу генератора импульсов сброса 8i, второй вход первого интегратора Зч св зан с выходом генератора , вторые входы блока совпадени  51 подключены к выходу генератора тактовых импульсов 9i, вход которого соединен с выходом генератора импульсов сброса 81, потенциальные выходы 1 соединены с информационными входами двухканзльно- го блока грубой оценки частоты 2, у которого N/2 потенциальных выходов многоканального частотного анализатора подключены к N/2-1 входам второго мультиплексора 12, N/2--1 потенциальных выходов многоканального . частотного анализатора подключены к N/2 входам третьего мультиплексора 22, выход второго мультиплексора 1г св зан со входом первого демультиплексора 32, выход третьего мультиплексора 22 св зан со входом второго демультиплексора 2г. N/2 выходов первого демультиплексора 32 подключены к N/2 адресным входам четвертого демультиплексора 32, N/2-1 выходов второго демультиплексора 42 подключены к адресным входам п того мультиплексора 62. на информационные входы четвертого 52 и п того 62 мультиплексоров подаютс  опорные напр жени , соответствующие центральным частотам и нечетных каналов, а ннфор- мационные выходы с аходами мультиплексора 3, выход которого соединен

со входом частотного детектора 4, состо щего из фазовращател  U, соединенного со входом линии задержки 24, выход которой подключен ко вторым входам первого перемножител  34 и второго перемножител  54, выход линии задержки 24 св за н с первым входом второго Зд, выход фазовращател  14 соединен через последовательно включенный первый вход первого перемножител  34

и второй и третий фильтры нижних частот 54 и 64 с первым и вторым входами фазового детектора 74, выход второго перемножител  3s св зан со входом третьего фильтра нижних частот 64, выход которого соединен со

5 вторым входом фазой ого детектора 74, выход 4 соединен с первыми входами первого 5 и второго 6 сумматоров напр жений, выходы которых соединены со входом индикатора 7, вход генератора кодов адресов

0 опроса 8 св зан с выходом генератора син- « хроимпульсов 7i многоканального частотного анализатора 1, а выход 8 с адресными входами мультиплексора 3 и двухканально- го блока грубой оценки частоты 2,

5 Работает устройство определени  частоты узкопрлосных сигналов следующим образом ,

Пусть на входы N каналов многоканального частотного анализатора поступает

0 процесс в виде аддитивной смеси М сигналов , представл ющих собой гармонические компоненты, существующие на интервале to, to + Тгк, где to начало анализа; Тгк - длительность сигнала

5м

y(t) 2, Uoi -iexp (J(Woi + p 0) i 1

Полагаем, что максимально число М известно , сигналы могут поступать одновреQ менно, но COQI 0)02 .... и водим канал попадает не более одного сигнала, Уогне- известные амплитуды 1-ых сигналов; р - неизвестные начальные фазы сигналов. Врем  анализа, за которое происходит смотр первым мультиплексором 3 всех Ы каналов определ етс  длительностью импульсов генератора тактовых импульсов 9i

Тгтм, Причем Тгти Тгк мах

В момент включени  генератора синх- 0 роимпульсов 7f, запускающего генератор тактовых импульсов 9i и генератор импульсов сброса 8i, который обнул ет интеграторы 3i после их работы в предыдущем такте, генератор 9t подает разрешающее напр - 5 жение на блоки совпадени  5i. Блоки полосовых фильтров 1i, амплитудных детекторов 2i, интеграторов 3i и пороговых блоков 4i представл ют собой энергетические обнаружители , причем дл  обеспечени  нормальной работы необходимо, чтобы врем 

интегрировани  Ти было меньше ТГк, но достаточное дл  обеспечени  заданной веро тности правильного обнаружени  Рпо. Если уровень напр жени  превышает порог 1-го порогового блока, то блок совпадени  51 выдает отпирающее напр жение на электронный ключ 6i, который подключает соответствующий полосовой фильтр 1i. Входные сигналы с выхода 1-го полосового фильтра поочередно, через первый мультиплексор 3, управл емый генератором кодов адресов опроса 8, поступают на входы фазовращател  14, линии задержки 24 и второго перемножител  Зд.

На выходе фазовращател  имеем

UoSln( t+ #4+Tj)UoCOS(ute| t

+ Ui)

на выходе линии задержки 24

Ui3 U0 sln(ffioi -t+ Ш Ъ + 0 тогда на выходе первого перемножител  44 получим

,,2

Ui- (2ftJbrt + Woi- Гз + 2р|}-sinw oi тз 3

на выходе второго перемножител 

.,2

Ua - cosftXM -та -cospu)ort+ft oft3 -t-2# fJJ

после фильтров нижних частот 54, 64 имеем

U2 U14 СОэГГз

У2ф

US

cos GJoi г%

окончательно 74

отклик фазового детектора

ифд - arctg . .. Woi гз

COSUfel ТЗ

Тогда uJoi -$Ј , где тз величина задержки 24 известна и выбираетс  из значени  ширины полосы анализа частот одного канала многоканального частотного анализатора 1.

Таким образом, частотный детектор 4 осуществл ет точное определение частоты GJoi. В то же врем  видно, что незнание номера полосового фильтра (канала), а котором присутствует сигнал, приводит к неоднозначности отсчета. Если же така  информаци  присутствует, кроме того есть информаци  о четности - нечетности номера канала, то по вл етс  возможность использовать как положительную, так и отрицательную ветви дискриминационной харак теристики.

С этой целью вводитс  двухканальный блок грубой оценки частоты 2, который ра- 5 ботает следующим образом: выходы блоков совпадени  четных поочередно коммутируютс  вторым мультиплексором 12. а выходы блоков совпадени  нечетных каналов коммутируютс  третьим мульти0 плексором 22. Первый и второй демультип- лексоры 32 и 42 преобразуют номер канала в цифровой двоичный код, которые затем подаютс  на адресные входы четвертого 52 и п тВго 6z мультиплексоров. На информа5 ционные входы четвертого 52 и п того 62 мультиплексоров подаютс  эталонные напр жени , соответствующие значени м центральных частот полосовых фильтров каналов . В сумматорах 5 и 6 происходит сум0 мирование напр жени  с выхода фазового детектора 8з и соответствующего информационного входа четвертого 52 и п того 62 мультиплексоров. Результат индицируетс  индикатором 7.

5 Следует отметить, что последовательное включение блоков 12, За, 52 и 22, 42, 62 двухканального блока грубой оценки частоты 2 приводит к возможности синхронизацииработы блоков первого

0 мультиплексора 3, четвертого 52 и п того 62 мультиплексоров от генератора кодов адреса опроса 8, который в свою очередь синхронизируетс  как и блоки 4t, 3i, 5i, 9i от генератора синхроимпульсов 7i, что в свою

5 очередь приводит к синхронизации устройства в целом. Как следствие из этого исключени  по вление аномальных ошибок с блоков совпадени  5i, т.к. происходит разв зка адресных входов мультиплексора

0 мультиплексоров 5г, 62 и выходов 52, считывание ftfet происходит лишь в момент подачи сигналов от генератора кодов адресов опроса 8, исключа  тем самым по вление псевдооценок AflJbi.

5 Генератор кодов адресов опроса 8 последовательно выдает двоичный код 000...01,000...10,000...11...,111...11, которые поступают на адресный вход мультиплексора 3, который последовательно исключает

0 выходы электронных ключей 6i каналов, причем адрес 000...01 соответствует подключению выхода электронного ключа первого канала многоканального частотного анализатора 1,000...10-2-го канала и

5 111...11-N-ro канала.

Напр жение с выхода электронных кг-о- чей 6i представл ет собой

Do exp 0(tttei -t + ) + n(t), t€ ti, tz U(t)T

n(t), t 6 tl, 12 3

где Uo - ампл гуда сигнала; №ы - неизвестна  частота;

n(t) - белый гаусеоеский шум; - TV™ - длительность импульсов сенеиатора так- 5 товых импульсов. В описании за вки дл  простоты анализа n(t) можно пренебречь,

Соотеетстаенно по вышеприведенным кодам адресов опроса срабатывают мультиплексоры 1г, За, Зз, 62 л демультиплексоры 10 32,4й, Причем выходы блоков совпадени  Si нечетных каналов подключены к мультиплексору 1а, выходы блоков совпадени  5i четных каналов ко входам мультиплексора 2з,15

Пусть сигнал обнаружен в 1-м и 4-м каналах . По адресу 000.,.01 с выхода генератора кодов адресов опроса 8 подключаетс  первый вход мультиплексора 12, если в 1-м канале сигнал отсутствовал, то на выходе 20 блока совпадени  51 будет логический ноль, тогда на выходе 12 тоже будет ноль, соотаетстеенно и на еыходах демультиплек- сора За тоже будет комбинаци  000.,.00. так как выходы демультиплексора За под ключ е- 25 ны к адресным входам мультиплексора 5г, тогда по адресу 000.„00 на выходе 5г будет логический ноль. Дл  рассматрйпаемого случа  овыхода 5i 1-го канала имеет логическую единицу тогда по адресу 000,,.01 на 30 выходе мультиплексора 1,2 будет сигнал лервого его входа, т.е. логическа  единица, соответственно на выходах демультиплексора Зг будет комбинаци  000.01, по этому адресу мультиплексор ба подключит 35 первый свой вход, на который подаетс  опорное напр жение пропорциональное .соответственно с фазового детектора 7д снимаетс  напр жение uUi пропорциональное частоте лежащей в пределах foi 40

«A «JAfiSfoi где АГФ - полоса

пропускани  полосоеого фильтра i-го канала .

Таким образом, сумматор выдает носто- 45  нное напр жение пропорциональное сумме Uo(r oi) AU( Afoi) и добавки AU{foi) с фазового детектора 7$, индикатор 7 с про- градуированной шкалой преобразует это напр жение в отсчет частоты и индицирует 50 его,

Таким образом, с выходов демультимп- лексоров 52 и ба имеетс  ступенчатое напр жение Uoi пропорциональное частотам

foi. Если сигнал обнаружен в 4-м канале многоканального частотного анализатора 1, то на выходе блока совпадени  5i четвертого канала по вл етс  логическа  единица и на втором входе мультиплексора 22 имеем логическую единицу, а на адресном входе 2z комбинацию 000.,.100, следовательно, на выходе AZ подключен второй вход мультиплексора 22, на адресном входе демультиплексора 42 также присутствует комбинаци  000...100, по этому адресу на выход мультиплексора 62 подключен второй вход 62, на который подаетс  опорное напр жение пропорциональное частоте fo4 + Afo4 и индицируетс  на индикаторе 7.

Техническое преимущество предлагаемого изобретени  в сравнении с прототипом состоит в том, что

а)в частотном детекторе, в отличие от существующих устройств используетс  как пр ма , так и обратна  ветви, что позвол ет увеличить крутизну дискриминационной характеристики в полосе одного фильтра в 2 раза, а значит увеличить точность измерени  частоты в 2 раза, т.к. дисперси  оценки частоты имеет вид

rf- 1

-t т ,

Sqlx

где S-крутизна дискриминационной характеристики;

qex входное отношение сигнал/помеха по напр жению;

б)так как на входе фазового детектора 4 частота анализируемого сигнала всегда переноситс  на нулевую частоту, а неизвестна  частота преобразуетс  в неизвестную фазу, то по вл етс  возможность использовани  в фазовом детекторе фильтра нижних частот и увеличить отношение сигнал/шум QBX в К-раз, где К - коэффициент фильтрации . Итак, если дл  известных устройств

о.. -

Siqfx S1 К

1

Дл  предлагаемого

образом выигрыш равен о& оГ

2SiKqgx

таким

2К, .

(56) Зарубежна  радиоэлектроника, 1987, № 15, с. 89.

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ УЗКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее последовательно соединен- ные многоканальный частотный анализатор , мультиплексор и частотный детектор, индикатор, генератор опроса каналов, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексора, а выходы много- канального частотного анализатора - с информационными входами мультиплексора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности определени  частоты узкополосных сигналов, в него введены двухканальиый блок грубой оценки частоты , два сумматора напр жений, первые входы которых соединены с выходами каналов блока грубой оценки частоты, вторые входы - с выходом частотного детектора, а выходы сумматора напр жений соединены с индикатором, адресные входы блока грубой оценки частоты соединены с адресными входами мультиплексора , информационные входы каналов блока грубой оценки частоты соединены соответственно с нечетными и четными потенциальными выходами многоканального частотного анализатора, выход синхронизатора которого соединен с выходом генератора опроса,

2. Устройство по п.1, отличающеес 

5 0

0

тем, что многоканальный частотный анализатор содержит N параллельных каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные полосовой фильтр, амплитудный детектор, первый интегратор , пороговый блок, блок отпадени  и электронный ключ, входы полосовых фильтров  вл ютс  входом устройства, вторые входы блоков совпадени  соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а вторые входы первых интеграторов - с пы- ходом генератора импульсов сброса, выход генератора синхроимпульсов через последовательно соединенный генератор импутьсов сброса соединен с входом гене- рэтора тактовых импульсов

3. Устройство по п.1, отличающеес  тем. что двухканальный блок грубой оценки частоты состоит из второго и третьего мультиплексоров, выход второго мультиплексора подключен к входу первого де- мультиплексора,выходтретьего

мультиплексора - к входу второго демуль- типлексора, выходы первого демультип- лексора подключены к адресным входам четвертого мультиплексора, выходы второго демулыип ексора подключены к адресным входам п того демультип эксопа, информационные входы четвертого и п того мультиплексоров соедике-ны с источниками опорных напр жений.