Способ определения частоты

 

Изобретение относится к технике дискретного спектрального анализа и может быть использовано в радиолокации, измерительной технике, электросвязи. Цель изобретения - расширение диапазона определения частоты. Сущность способа определения частоты состоит в том, что предварительно разделяют с помощью фильтров входной анализируемый сигнал на М + 1 узкополосных сигналов, а формирование 2N дискретных значений в каждом из М + 1 уэкополосных сигналов, кроме нулевого , выполняют с частотой, меньшей удвоенной верхней частоты спектра сигнала отклика, одновременно получают 2N дискретных значений за счет аналого-цифрового преобразования (АЦП) нулевого узкополосного сигнала с частотой, большей удвоенной верхней частоты спектра сигнала отклика, определяют номер максимальной спектральной составляющей среди N первых составляющих спектра и по полученному номеру определяют значение частоты входного сигнала в соответствии с предложенной формулой. Устройство, реализующее способ, содержит аналоговые фильтры 2, 3, тактовый генератор 4, каналы 5 выделения спектральных составляющих, АЦП 6, блок 8 постоянной памяти, блок 9 поиска номера максимальной спектральной составляющей , блок 10 определения частоты, блок 7 дискретного преобразования Фурье. 2 ил. (Л с

(! 9) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 R 23/16

1 (У) С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4403590/21 (22) 04.04.88 (46) 07.09.91. Бюл. М 33 (71) Институт технической кибернетики АН

БССР (72) В.И.Петько, В.Е.Куконин и П.М.Чеголин (53) 621.317.757 (088.8) (56) Применение цифровой обработки сигналов: Перев. с англ./Под ред. Э.Оппенгейма, М., 1980, с. 430, 431, 444. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к технике дискретного спектрального анализа и может быть использовано в радиолокации, измерительной технике, электросвязи. Цель изобретения — расширение диапазона определения частоты, Сущность способа определения частоты состоит в том, что предварительно разделяют с помощью фильтров входной анализируемый сигнал на М+ 1 узкополосных сигналов, а формирование 2N дискретных значений в каждом из

М + 1 узкополосных сигналов, кроме нулевого, выполняют с частотой, меньшей удвоенной верхней частоты спектра сигнала отклика, одновременно получают 2N дискретных значений за счет аналого-цифрового преобразования (АЦП) нулевого узкополосного сигнала с частотой, большей удвоенной верхней частоты спектра сигнала отклика, определяют номер максимальной спектральной составляющей среди N первых составляющих спектра и по полученному номеру определяют значение частоты входного сигнала в соответствии с предложенной формулой. Устройство. реализующее способ, содержит аналоговые фильтры 2, 3, тактовый генератор 4, каналы 5.выделения спектральных составляющих, АЦП 6, блок 8 постоянной памяти, блок 9 поиска номера максимальной спектральной составляющей, блок 10 определения частоты, блок 7 дискретного преобразования Фурье. 2 ил.

1675793

«= aq2pN+(-1) К=О, N— - 1;

N=1,2...; р=0,1,2,..., —;

m=0,1,2„,, М, Изобретение относится к технике дискретного спектрального анализа и может найти применение в радиолокации, измерительной технике, электросвязи, ЦелЬ изобретения — расширение диапазона определения частоты.

Сущность способа определения частоты состоит в том, что предварительно разделяют с помощью фильтров входной анализируемый сигнал на M + 1 узкополосных сигналов, а формирование 2N дискретных значений в каждом из M + 1 узкополосных сигналов, .кроме нулевого, выполняют с частотой, меньшей удвоенной верхней частоты спектра сигнала отклика, одновременно получают 2N дискретных значений за счет аналого-цифрового преобразования нулевого узкополосного сигнала с частотой, большей удвоенной верхней частоты спектра сигнала отклика, определяют номер максимальной спектральной составляющей среди N первых составляющих спектра и по полученному номеру определяют значение частоты входного сигнала в соответствии с формулой где Af = — — дискретность спектра;

Т

К вЂ” номер максимальной спектральной составляющей;

N — количество точек дискретного преобразования Фурье (ДПФ); р — номер периода дискретного спектра

ДПФ;

m — номер выделенной частотной полосы входного сигнала;

На фиг. 1 представлено устройство для реализации способа; на фиг. 2 — диаграмма, поясняющая способ.

Устройство содержит вход 1, аналоговый фильтр 2 нижних частот, М полосовых аналоговых фильтров 3, тактовый генератор

4, М + 1 каналов 5 выделения спектральных составляющих, каждый из которых включает аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, блок 7 ДПФ и блок 8 постоянной памяти, блок 9 поиска номера максимальной спектральной составля.ощей, блок 10 определения частоты.

Устройство работает следующим образом, 5

Измеряемый гармонический сигнал поступает на вход аналогового фильтра 2 нижних частот и на объединенные входы полосовых аналоговых фильтров 3. Сигналы с выходов фильтров 2 и 3 поступают на АЦП

6 каналов 5 выделения спектральных составляющих. Все АЦП 6 работают на тактовой частоте Е, задаваемой тактовым генератором 4. С выходов АЦП 6 дискретизированные отклики фильтров 2 и 3 в виде последовательности чисел поступают на входы блоков 7 ДПФ. Эти блоки по 2N временным отсчетам получают N спектральных составляющих, лежащих в диапазоне частот от 0 до 0.5 F, ко орые подаются на соответствующие входы блока 9 поиска максимальной спектральной составляющей.

Последний находит номер К максимальной спектральной составляющей, которая присутствует только в одном из M+ 1 каналов .

5 выделения спектральных составляющих.

При этом на блок 9 с блоков 8 постоянной памяти приходят коды порядковых номеров каналов 5 выделения спектральных составляющих и коды номеров периодов р, определяющих полосы пропускания соответствующих фильтров 2 и 3, Причем для нулевого канала m = 0 и р = О. Для остальных каналов m = 1, 2, 3,.„, M, р = 1, 2, M

3,..., —, При этом, как ВИДНО из фиг. 2, ОДНО значение р приходится на два соседних значения m, т,е. р= 1 для m =1,2; р= 2 для m =3,4 и т,д.

С блока 9 номер К максимальной спектральной составляющей вместе с соответствующими кодами m и р поступают на блок

10 определения частоты, который находит истинную частоту по формуле (1).

Значения р и m начинаются с нуля, так как формула включает и нулевой канал, не осуществляющий переноса высОкочастотных колебаний в область более низких частот, для которого р и m равны нулю, Частота среза аналогового фильтра 2 равна 0,5F, а полоса пропускания аналоговых полосовых фильтров 3, как зто указывалось, лежат в пределах от pF до pF + 0 5F (p = 1, 2, 3, ...).

Дискретное пр=образование Фурье 2N временных отсчет .в производится за время

= ЛТ (ЛТ = — ), т,е, за время между двумя

F соседними временными отсчетами, осуществляя таким образом скользящее ДПФ.

Таким образом, разделение с помощью аналоговых фильтров входного сигнала на

M + 1 узкополосных сигналов, получение в

1675793

10 fo= hff2pN+(— 1) К1, Составитель А,Орлов

Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк

Редактор Н.Бобкова

Заказ 2999 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 каждом из них кроме нулевого 2N дискретных значений путем аналого-цифрового преобразования с частотой, меньшей удвоенной верхней частоты спектра сигнала отклика, определение номера максимальной составляющей спектра ДПФ среди N первых составляющих спектра и определение значения частоты по полученному номеру с использованием формулы (1) позволяет расширить диапазон однозначного определения частоты.

Формула изобретения

Способ определения частоты, основанный на формировании дискретных значений сигнала путем определения номера максимальной спектральной составляющей, полученной с помощью дискретного преобразования Фурье, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона определения частоты, перед формированием дискретных значений сигнала осуществляют . узкополосную аналоговую фильтрацию сигнала с полосой пропускания pF +.0,5F(где р -1,2, 3,... F— частота дискретизации), а номер максимальной спектральной составляющей опре5 деляют среди N первых составляющих спектра и по полученному номеру определяют значение частоты входного сигнала в соответствии с формулой где Л f = — — дискретность спектра;

Т

m — номер выделенной частотной поло15 сы входного сигнала;

Т вЂ” временной интервал рассмотрения входного сигнала; р — номер периода.ДПФ;

N — количество точек ДПФ, 20 N =1,2,...; р 1,2,..., М/2;

m-1,2,..., М;

К О,N — 1.