Калибратор девиации частоты частотно-модулированных сигналов

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в проверочных измерительных средствах - эталонах и образцовых средствах измерения. Целью изобретения является расширение диапазона модулирующих частот и индекса модуляции. Калибратор девиации ЧМ сигналов содержит генератор 1 модулирующих сигналов, аттенюатор 2, формирователь 3 интервалов времени, компаратор 4 нулевого уровня, устройство 5 выделения экстремального значения сигнала, генератор 6 ЧМ сигналов, формирователь 7 импульсов, блок 8 измерения частоты, генератор 9 образцовой частоты, элемент И 10, триггер 11 управления, триггеры 12-14 синхронизации, триггер 15 запуска, инвертор 16, триггеры 17 и 18 блокировки, временные селекторы 19-22, формирователь 23 одиночных импульсов, счетчики 24-27 импульсов, регистр 28 сопряжения. В калибраторе производится измерение частоты модулирующего сигнала, измерение средней частоты ЧМ сигнала, формирование двух интервалов времени, точно равных целому числу периодов колебаний ЧМ сигнала, измерение длительности этих интервалов и подсчет числа периодов ЧМ сигнала, укладывающихся на сформированных интервалах времени. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

- (191 (111 (11 4 С О1 Р» 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕ"ПУЛЬС ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

r1Q ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4379690/24-21 (22) 28,12.87 (46) 30.09.89, Бюл. М 36 (72) Н,И.Щербак (53) 621.317(088.8) (56) Миронов А,В. Схема синхронного детектирования сигнала частотной модуляции ПТЗ, 1982, Р 1, с, 140.

Авторское свидетельство СССР

1255952, кл. С 01 R 23/02, 1985. (54) КАЛИБРАТОР ДЕВИА15И ЧАСТОТЫ

ЧАСТОТНО-N0gVËÈÐÎВАННЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиоизмерительнои технике и может быть использовано в проверочных измерительных средствах — эталонах и образцовых средствах измерения. Целью изобретения является расширение диапазона модулирующих частот и индек— са модуляции. Калибратор девиации

ЧМ сигналов содержит генератор 1 модулирунхцих сигналов, аттенюатор 2, 2 формирователь 3 интервалов времени, компаратор 4 нулевого уровня, устройство 5 выделения экстремального значения сигнала, генератор 6 ЧМ сигналов, формирователь 7 импульсов, блок

8 измерения частоты, генератор 9 образцовой частоты, элемент И 10, триггер 11 управления, триггеры 12-14 синхронизации, триггер 15 запуска, инвертор 16. ;.риггеры 18 и 19 блокировки, временные селекторы 19-22, формирова . ель 3 одиночных имн льсо В у счетчики 24-27 импульсов, регистр 28 согряжения. Б калибраторе производится измерение частоты модулирующего сигнала, измерение средней частоты

ЧМ сигна(1а, формирование двух интервалов времени, точно равных целому числу периодов колебаний ЧИ сигнала, измерение длительности этих интервалов и подсчет числа периодов ЧИ сигнала, укладывающихся на сформированных интервалах времени. 2 ил.

3 1511703

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в поверочных измерительных средствах, эталонах и образцовых средствах измерения.

Цель изобретения — расширение диапазона модулирующих частот и индекса модуляции.

На фиг. I представлена блок-схема ,калибратора девиации частоты частотно-модулированных сигналов; на фиг. 2 — блок-схема блока измерения частоты.

Калибратор девиации частоты частотно-модулированных сигналов содержит генератор 1 модулирующих сигналов, аттенюатор 2, формирователь 3 интервалов времени, компаратор 4 нулевого уровня, блок 5 выделения экст- 20 ремального значения сигнала (экстрематор), генератор 6 ЧМ сигналов, формирователь 7 импульсов, блок 8 измерения частоты, генератор 9 образцовой частоты, элемент 10 И, триггер 11 уп- 25 равления, триггеры 12, 13, 14 синхроНизации, триггер 15 запуска, инвер гор 16, триггеры 17, 18 блокировки, временные селекторы 19-22, формирователь 23 одиночных импульсов, счетчики ЗО

24-27 импульсов, регистр 28 сопряжения .

Генератор 1 через последовательно соединенные аттенюатор 2, генератор

6, формирователь 7 и инвертор 16 соединен с вторым входом селектора

19 и третьим входом селектора 22.

Вход инвертора 16 соединен со входами синхронизации триггеров 17 и 18, информационные входы которых соеди- щ нены соответственно с выходами триггеров 13 и 14. Информационные входы и входы установки в ноль триггеров

13 и 14 подключены к выходу триггера

15, к первому, второму, третьему, второму входам селекторов 19-22 соответственно.

Вход синхронизации триггера 14 соединен с первым выходом компаратара 4, второй выход которого соединен со входом синхронизации триггера 13, а вход подключен к выходу генератора I, первому входу формирователя 3 и входу экстрематора 5, выход которого соединен со входом синхронизации

55 триггера 12, информационный вход и вход установки в ноль которого соединен с инвертирующим выходом триггера 11, вход синхронизации которого

4 соединен с выходом элемента И и с первыми входами счетчиков 24-27, вторые входы которых соединены соответственно с выходами селекторов 1922, а выходы соединены с первой, второй, третьей и четвертой группами информационных входов регистра 28, информационные выходы которого соединены с шиной "Данные", а выход управления соединен с шиной "Запрос обслуживания 1". Вход регистра 28 соединен с выходом формирователя 23,вход которого подключен к входу установки в единицу триггера 11, к первым входам селекторов 21 и 22 и инвертирующему выходу триггера !8.

Второй вход селектора 21 соединен с первым входом селектора 20 и выходам генератора 9, третьи входы селектора

19 и 20 соединены с инвертирующим выходом триггера 17.

Информационный вход триггера 15 подключен к выходу триггера 12, вход синхронизации триггера 15 соединен с выходом формирователя 7 и с третьим входом блока 8 измерения частоты.

Второй вход 8 измерения частоты подключен к выходу формирователя 3, второй вход которого соединен с первым входом элемента 10 И и первым входом блока 8 измерения частоты, шестой вход которого соединен с выходом генератора 9.

Четвертый и пятый входы блока 8 измерения частоты соединены с шинами

"Считывание 1" и "Считывание 2" соответственно. Вход формирователя 7 соединен с шиной частотно-мадулирован— ного сигнала, вход. генератора 1, второй вход аттенюатора 2 и третий вход формирователя 3 соединены с шиной "Управление", первый и второй входы элемента 10 И соединены с шинами "Пуск 2", "Пуск 1" соответственно.

Информационный вход триггера 11 соединен с шиной лог. "0". Пятый, шестой, седьмой, восьмой входы регистра 28 соединены с шинами "Считывание 3", "Считывание 4", "Считывание 5", "Считывание 6", соответственно. Информационные выходы блока 8 измерения частоты соединены с шинои

"Данные", выход управления блока 8 измерения частоты соединен с шиной

"Запрос обслуживания 2".

Блок 8 измерения частоты состоит из инвертора 29, триггера 30, синх5 151 ронизации, формирователя 31 одиночных импульсов, элементов 32, 33 И, счетчиков 34, 35 импульсов, регистра

36 сопряжения, Шины "Данные" на выходе регистра 36 и регистра 28 являются общей шиной.

Вход инвертора 29 соединен с третьим входом блока измерения частоты и входом синхронизации триггера 30 синхронизации, информационный вход которого соединен со входом формирователя 31 одиночных импульсов и первыми входами элементов 32 и 33 И, выходы KoTopklx соединены со входами соответственно счетчиков 34 и 35 импульсов, информационные выходы котсрых соединены с информационными входами регистра 36 сопряжения, а входы сброса соединены с первым входом блока 8 измерения частоты, выход инвертора 29 соединен со вторым входом элемента 32 И, второй вход элемента 33 И соединен с шестым входом блока 8 измерения частоты, выход формирователя 31 одиночных импульсов соединен с первым входом регистра

36 сопряжения, второй и третий входы которого соединены с четвертым и пятым входами соответственно блока

8 измерения частоты, информационные выходы и выходы управления регистра

36 сопряжения соединены соответственно с информационными выходами и выходом управления блока 8 измерения частоты.

Калибратор девиации частоты частотно-модулированных сигналов работает следующим образом.

В калибраторе используется принцип измерения девиации частоты, согласно которому производится измерение частоты модулирующего сигнала: измерение средней частоты частотномодулированного (ЧМ) сигнала; формирование двух интервалов времени, точно равных целому числу периодов колебания ЧИ сигнала и расположенных на периоде сигнала модуляции таким образом, что начало обоих интервалов располагается в окрестности точки перехода модуляционной составляющей фазы ЧИ сигнала через ноль (соответственно перехода сигнала модуляции через максимум), а концы интервалов располагаются в окрестности точек перехода модуляционной составляющей фазы ЧИ сигнала через максимум и минимум (соответственно пе1703 6

pexopа сигнал- модуляции через ноль

Р отрицательном и положи, ельцом на правлении); измерение длительностей

5 этих интервалов подсчет числа периодов ЧМ с ..гналав, укладываюшихся на сформированных интервалах времени„

По результатам «тих измерений определяется sëà÷åíèe Аг по соотношениям

10 ь, ч, Af=F

sin(6»43,з)-sin 8î

L4„sinH -а4 sin9n ы (cos8„-1)-ь4 „(соя О,;1) где Ь4,„=2 ь-Q Т„6< > 2 „-Ы,Т„.— значения набега модуляционной составляющей фазы ЧМ сигнала за интервалы времени Т„„Т„;

F — частота модулируюшего сигнала;

ЙК вЂ” значение девиации частоты; среднее значение частоты М .".игнала;

Т,„, Т значе,-ие сформированных интервалов времени

b„=AT,, „=ОТ,„,< =2-,Ь, (г,=2 f.m,n — количество периодов ЧМ сиг30 нала на интервалах Т,, Т .

По шине "Управление" на входы управления генератора 1, аттенюатора

2, формирователя 3 - .оступают коды установки необходимых режимов перечисленных устройств, т.е. для генератора 1 установки частоты модуляции, для аттенюатора — затухания, для формирователя 3 — длительности

40 формируемого интервала Времени вы раженной числом периодов, сигнала модуляции. По шинам "Считывание" на входы блока измерения 8 частоты и регистра 28 поступают сигналы управле45 ния, по которым на шине "Данные" поочередно устанавливаются коды измеренных счетчиками величин. Блок 8 измерения частоть: производит измерение необходимых для расчета девиации ча50 стоты средней частоты ЧИ сигнала и частоты сигнала модуляции. Регистр 28 сопряжения обеспечивает временное хранение информационных кодов, поступающих со счетчиков импульсов, последовательную выдачу их на шину "Данные" типа "общая шина", временную синхронизацию калибратора со счетно-решающим устройством посредством сигнала "Запрос обслужи1511703 ванне". В качестве счетно-решающего устройства может быть использована любая микро-ЭВМ (Например, "Электроника ДЭ-28", "Электроника-60").

Перед началом калибровки устанавливается посредством шины "Управление" требуемая частота модулирующего сигнала, минимальное затухание аттенюатора 2, длительность измери- 10 тельного интервала, времени формирователя 3. В исходном состоянии триггеры 17, 18 блокировки установлены в такое состояние, что селекторы 1922 открыты по третьему, третьему, первому, первому входам соответственно, а триггер 15 запуска устанавливается в состояние закрывающее селекторы 19-22 по первому, второму, третьему, второму соответственно. 20

По переднему фронту импульса "Пуск-1" поступающему с одноименной шины на вход элемента 10 И, производится обнуление счетчиков 24-27, а также счетчиков блока 8. По заднему фронту 25 этого импульса производится запуск формирователя 3, на выходе которого формируется импульс, длительность которого равна целому числу периодов сигнала модуляции, поступающего ЗО на первый вход формирователя от генератора 1. По приходу переднего франта этого импульса на вход блока 8, последний производит измерение значений F u f.. Данный процесс измерения с будет рассмотрен ниже при описании работы блока 8„ На третий вход блока 8 от формирователя 7 поступает нормированные по амплитуде и крутизне фронта прямоугольные импульсы ЧМ 4О сигнала, среднюю частоту следования которых необходимо измерить, а на шестой вход блока 8 поступают импульсы от генератора 9 в качестве меры. По окончании сформированного на выходе формирователя 3 импульса на выходе управления блока 8 устанавливается сигнал ."Запрос обслуживания 1", который поступает в счетнорешающее устройство. По сигналам

"Считывание 1", "Считывание 2", поступающим на входы блока 8 по одноименным шинам, блок 8 выставляет на шине "Данные", полученные в результате измерения коды, которые используются в дальнейшем для расчета значений

f, F. Повторное измерение этих величин осуществляется аналогично после повторной подачи импульса "Пуск-1", По заднему фронту импульса "Пуск1", который через элемент 10 И поступает на вход синхронизации триггера ll, последний устанавливается в состояние лог. "0" и на его инверсном выходе устанавливается уровень лог. "l, который подготавливает к переключению триггер 12. Первый импульс, пришедший с экстрематора 5 на вход синхронизации триггера 12, после установления на его информационном входе уровня лог. "1" переключает его в единичное состояние, тем самым подготавливает к переключению по переднему фронту импульса ЧМ от формирователя 7 триггер 15 запуска.

Уровень лог. "1", установленный на выходе триггера 15, открывает селекторы 19-22 по первому, второму третьему, второму входам соответственно, Импульсы ЧМ сигнала от формирователя 7 через инвертор 16, селекторы

19, 22 поступают на входы счетчиков

24, 27 соответственно, где формируются коды m n.

Импульсы генератора 9 через селекторы 20, 21 поступают соответственно на входы счетчиков 25, 26, где формируютея коды Т, Т„, Инвертор 16 исключает возможность появления ложных срабатываний счетчиков импульсов на фронтах-формируемых интервалов Т, Т„, Уровень лог. "1" поступает также с выхода триггера 15 на входы триггеров 13, 14, подготавливая последние к переключению. В момент перехода сигнала модуляции через ноль в отрицательном направлении, т.е. при отрицательном значении его производной, на первом выходе компаратора 4 формируется перепад напряжения, который переключает триггер 13 в единичное состояние, подготавливая тем самым к переключению триггер 17, который переключается по переднему фрон-ту импульса ЧМ сигнала от формирователя 7 в состояние, закрывающее селекторы 19, 20 по третьим входам.На этом заканчивается процесс измерения ша Т1 а

В момент перехода сигнала модуляции через ноль B положительном направлении на втором выходе компаратора 4 формируется перепад напряжения; который переключает в единичное состояние триггер 14 подготавливая к переключению триггер 18. По передl 51 i ÞÇ

Значение частоты сигнала модуля-ции определяется по соотношению: где Р— число периодов сигнала модуляции, укладывающееся на длительности измерительного интервала времени (задается оператороь: перед началом измерения путем залиси в формирователе 3).

В калибраторе девиации частоты часТоТНо-модулированных сигналов минимальное значение Г при Одном и том же времени измерения уменьшается B я . 1 g 2 (- - ) — --) раз, где Х вЂ” частота генератора 9 образцовой частоты, N - число независимых измерений за время измерения Т„, что приводит к расширению диапазона модулирующих часто т, Одно временно в К =1, 8 - -Я

Х Я с или K =I 8 - -- раз увеличивается

f, п индекс модуляции P=ar/F.

Формула изобретения

Калибратор девиации частоты частотно-модулированных сигналов, содержащ ы генератор модулирующих сигналов., аттенюатор, генератор ЧИ сигналов, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, четыре временных селектора, три счетчика импульсов, элемент И, формирователь интервала времени, формирователь

ОДИНОЧНЫХ ИМПУГ1ЬСОВр ВЫХОД ПЕРВОГО И второго временных селекторов соеди"е с входом первого и второго счет ков импульсов соответственно, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона модулирующих частот и индекса модуляции, в него введены блок измерения частоты, генератор образцовой частоты, блок выделения экстремального значения сигнала, инвертор, семь триггеров, регистр сопряжения, компаратор нулевого уровня, четвертый счетчик импульсов, входы управления генератора модулирующих сигналов, формирователя интервала времени, аттенюатора соединены с шиной "Управление", выход генератора модулирующих сигналов соецинен с первым входом формирова геля интервала времени, входом атте

tQ

ЗО

4О

5G

55 нюатора, входом компаратора нулевого уровня, входом блока выделения экстремальных значений сигнала, выход которого соединен с входом синхронизации первого триггера, выход которого соединен с информационным входом второго триггера, а информационный вход и вход установки в "0" соединены с инвертирующим выходом третьего триггера„ вход установки в

"1" которого соединен с входом формирователя одиночных импульсов, первыми входами первого и второго временных селекторов, инвертирующим выходом четвертого триггера, информационный вход третьего триггера соединен с шиной логического нуля, а вход синхронизации соединен с входами сброса первого, второго, третьего и четвертого счетчиков импульсов и выходом элемента И, первый вход которого соединен с входной шиной "Пуск 2", а второй вход соединен с входной шиной "Пуск 1", первым входом блока измерения частоты и вторым входом формирователя интервала времени, выход которого соединен с входом блока измерения частоты, третий вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, входом синхронизации второго триггера, входом инвертора-, входами синхронизации четвертого и пятого триггеров, четвертый и пятый входы блока измерения частоты соединены с шиной "Считывание 1" и

"Считывание 2" соответственя:, шестой вход соединен с выходом генератора образцовой частоты, первым вхоДОМ третьего и вторым входом второго временных селекторов, первый и второй выходы компаратора нулевого уровня соединены с входом синхронизации шестого и седьмого триггера соответственно, выход второго триггера соединен с первым входом четвертого, вторым входом третьего, третьим входом второго и вторым входом первого временных селекторов, с информационными вхоцами и входами установки в

"0" шестого и седьмого триггеров, выход которых соединен с информационным входом четвертого и пятого триггеров соответственно, третий вход первого и четвертого временного селектора соединен с выходом инвертора, инвйртирующий выход пятого триггера соединен с третьим входом четвертого и третьим входом третьего временных

1511703

14 фиг.2

Составитель И,Минкин

Редактор А.Долинич Техред И. кдык Корр е к тор Т .Малец

Заказ 5899/49 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 селекторов, выход аттенюатора соединен с входом генератора частотно модулированных сигналов, выход которого соединен с шиной частотно-модулированного сигнала, выход третьего и четвертого временных селекторов соединен с входом третьего и четвертого счетчиков импульсов соответственно, информационные выходы первого, второго, третьего, четвертого счетчиков импульсов соединены с первой, второй, третьей и четвертой группами информационных входов регистра сопряжения, пятый, шестой, седьмой и восьмой входы которого соединены с шингмн .читывание 3", Считывание

4", "Считывание 5", "Считывание 6" соответственно, а девятый вход соеди5 нен с выходом формирователя одиночных импульсов, информационные выходы регистра сопряжения соедичень. с шиной "Данные . ; выход управления соединен - шиной "Запрос обслуживания 1", информационные выходы блока измерения частоты соединены с шиной

"Данные", а выход управления блока измерения частоты соединен с шиной

15 "Запрос обслуживания 2".