Цифровой обнаружитель-измеритель частоты

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. Ж 1797127 А1 (я)з G 06 F 15/332, G 01 R 23/00

ГОСУДАРСТВЕН)ЮЕ ПАТЕНТНОЕ . ВЕДОМСТВО СССР г„(ГОСПАТЕНТ СССР) (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЩД С(I ;, .,:,.>

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

jr(вне t

1 нуль-пересечений в подпоследовательности i = 1,2,...,Q — номер подпоследовательности (фиг.1в).

Для каждой i-той подпоследовательности формируется сумма комплексных экспонент (21) 4684333/24 (22) 27.04.89 (46) 23,02.93. Бюл. М 7 (71) Научно-исследовательский институт радиотехнических измерений (72) B.А.Волохов, B.È.×åðíåíêo, А.П.Купчик и Л.А.Акулова (56) Авторское свидетельство СССР

М 830254, кл. G 01 R 23/16, 1979.

"Авторское свидетельство СССР

N. 758003, кл. G 01 8 23/СО, 1978. (54) ЦИФРОВОЙ ОБНАРУЖИТЕЛЬ-ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и радионавигации для обнаружения сигнала с неизвестной частотой и амплитудой на фоне шума и измерения частоты сигнала.

Цель изобретения — расширение putanaзона рабочих частот.

Принцип работы обнаружителя-измерителя частоты состоит в следующем.

Формируется периодическая с периодом T/N = 1/2F (1) спорная временная последовательностыi, = (и-1)Т/N, n = 1,2, .„N (фиг,1а). Фиксируются моменты t> нуль-пересечений входного узкополосного (2F/f,«1). сигнала, ближайшие следующие за опорными моментами t<>

tn ton = Ьтп <1/ н.

Последовательность {t,) разбивается на 0 подпоследовательностей {t„;) так, что

n - 0(rn-1)+I, где гп = 1.2,...,N/Q — номер в радиолокации и радионавигации для обнаружения сигнала с неизвестной частотой и амплитудой на фоне шума и измерения частоты сигнала, Целью изобретения является расширение рабочего диапазона частот.

Цифровой обнаружитель-измеритель частоты содержит компаратор, 0 генераторов тригонометрических функций, Q накопителей, квадратор, решающий блок, блок управления, два счетчика импульсов, генератор тактовых импульсов, Q блоков выборки, дешифратор, элемент НЕ, одновибратор, накапливающий сумматор и блок дискретного преобразования Фурье. 14 ил.

М а

% { — ) — . ехр { j 2 л — t t), т m=1 Т

I0 = j3, p + 1, ...,,В + I -1, (2) где Р = f„T — код начальной рабочей частоты устройства, 1/Т вЂ” шаг дискретизаци 1 частоты, Дискретное множество рабочих частот Ip/Т в (2) перекрывает поддиапазон шириной 1 /Т, и редставл я ющий (1/0)-тую часть всего putanaзона рабочих частот 2F =

=N/Т = 01 /T предлагаемого устройства.

Дискретный аналог комплексного корреляционного интеграла. аналогичный тому, что входит в (1). для всего диапазона

01/Т рабочих частот, включающего 0 под1797127

10

20

30 сел 26,1 и 26.2

50 диапазонов шириной L/Ò и для всей последовательности (т,} нуль-пересечений формируется из Y)(lp/Т) птем весового суммирования:

Y () = ) wa () (- ) Yi (),. (3) где d 1,2,...,0 — номер поддиапаэона в диапазоне рабочих частот, I4 = Ip+ (д — 1)1 = Р,p +, „.,p + 0 =1, Wa(()= ехр(-)2 л

d-1 1-1: :д — 1 I — 1}

0 коэффициенты.

Действительно, после подстановки (2) в (3) и замены Io на Ig-(d-1)3 получаем . 4 Q >

Y (— ) =, g ехр (- ) 2 л — 1,,I) ехр

Т, 1 1 Т

O 2,й (d — 1) (— 4,,I —.— )) (За)

Т 0

Учитывая, что

Ъ.1 =1ол+ Atm,i = (0(Al-1)+ I — 1) — + Atm,l

Т

01 = N и1 h,tm,)/Т < 2 F/QfH«1, приходим к выводу, что вторая экспонента в (За) равна 1. Следовательно:

4 И Y (— ) = Д ехр (- ) 2 к — 1л), т „ 1 т что совпадает с алгоритмом накопления в (1) за исключением знака аргумента, который не влияет на модуль /т(!д/Т)/.

Для фиксированного значения 1О формула (3) представляет собой 0-точечное дискретное преобразование Фурье -{ДПФ} данных YI(lp/Т), i = 1,2,...,Q.

Дальнейшие преобразования в предлагаемом устройстве, включающие формирование квадрата модуля Z(ld/Т) = I ((4/Т)1 и нахождение оценки частоты сигнала, как частоты 1(1/Т, при которой Z(ig/Т) принимает наибольшее из превысивших порог обнаружения значение, идентичны преобразованиям в устройстве-прототипе.

На фиг,2 приведена структурная схема предлагаемого обнаружителя-измерителя частоты, на фиг.3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9 — примеры реализации схемы выборки, генератора тригонометрических функций. накопителя, сумматора комплексных чисел, решающего блока, накапливающего сумматора и блока управления, на фиг.10-12 — эпюры сигналов, поясняющие работу цифрового обнару-жителя измерителя, на фиг.13 и 14 приведены пример реализации ДПФ для

0 = 4 L1 пример реализации арифл1етического устройства.

Цифровой обнаружитель-измеритель (фиг,2) содержит компаратор 1, дешифратор

2, первый счетчик импульсов 3. генератор тактовых импульсов 4, схемы выборки 5.I (I

= 1,2,...,0), элемент НЕ 6, второй счетчик импульсов 7. одновибратор 8, генераторы тригонометрических функций 9.i (i

1,2„„,0), наапливающий сумматор 10, накопители 11.I (! = 1,2„...0), блок управления 12, устройство дискретного преобразования

Фурье 13, квадратор 14, решающий блок 15, вход задания порога обнаружителя, первый и второй информационные выходы — выходами обнаружителя для значений максимального отсчета спектра и кода его частоты соответственно, а выход признака обнаружения — выходом признака обнаружения сигнала обнаружителя.

Схема выборки 5Л (фиг.3) содержит последовательно соединенные 0-триггеры 16 и 17, причем входы С- и D-триггера 16 являются информационным входом и входом разрешения приема схемы выборки соответственно, а вход С- и выход 0-триггера 17 соответственно входом разрешения выдачи и выходом схемы выборки.

Генератор тригонометрических функций 9л (фиг.4) содержит регистры 18 и 19, сумматор 20, коммутатор 21, регистр 22, регистр 23, блок постоянной памяти 24.

Накопитель 11 (фиг.5) регистр 25, сумматор комплексных чисел 26,. коммутатор

27, блок памяти 28 и регистр 29.

Сумматор комплексных чисел (фиг.б) содержит два сумматора действительных чиРешающий блок 15 (фиг.7) содержит регистр 30, коммутатор 31, регистр 32 и регистр ЗЗ, узел сравнения 34. триггер 35, счетчик 36, регистр 37, регистр 38, коммутатор 39, инвертор 40.

Накапливающий сумматор 10 (фиг.8)— сумматор 41 и регистр 42.

Блок управления l2 (фиг.9) содержит 0триггер 43, D-триггер 44, счетчик 45, дешифратор 46, инвертор 47, D-триггер 48, 0-триггер 49 и сумматор 50 по модулю 2.

Блок 13 дискретного преобразования

Фурье (фиг.13) содержит 0 коммутаторов

51,1, 51.2,...,51.0, 0 цифровых линий задержки 52.1, 52.2..„,52.0, арифметический узел

53, два D-триггера 54. 55 и двоичный счетчик

56, чэел постоянной памяти 57.

Арифметическое устройство. выполняющее вычисления по {3) состоит в общем случае иэ умножителей и сумматоров и может ил1еть различную структуру, зависящую как QT числа информационных входов, так и от алгоритма реализации 0-точечного ДПФ.

В частном случае для 0 = 4 арифметическое устройства (фиг.14) содержит 44 — входовых сумматора 58...61.

Цифровой обнаружитель-измеритель частоты работает следующим Образом, 1797127

На вход компаратора 1 (фиг.l) поступает узкополосная смесь сигнала с шумом

0() А . Cos(2zf< 1+Фс)+ S(t). (4) где А — амплитуда сигнала;

f — неизвестная частота сигнала. постоянная на интервале наблюдения длительностью Т, fc (1н, 1н+ 2F);

Ф вЂ” начальная фаза сигнала;

S(t) — узкополосный шум.

Такая смесь сигнала с шумом формируется на выходе полосового фильтра с шириной полосы пропускания 2Г, равной диапазону рабочих частот обнаружителя, Компаратор формирует импульсы нульпересечений с частотой следования, равной частоте входного сигнала, Фронта импульсов нуль-пересечения совпадают с моментами пересечения входным сигналом нулевого уровня снизу вверх.

Импульсы нуль-пересечений поступают на информацлонные входы схе..л выборки

5.1, 5.2„„,5 i,...,5.0. Количество схем. выборки определяет количество формируемых ими под. последовательностей нуль-пересечений {т Д.

Импульсы тактовой частоты fT, формируемые на выходе генератора тактовых импульсов 4 поступают на счетный вход первого счетчика 3 импульсов, На выходе старшего л;гоо разряда счетчика формируется импульсный сигнал с периодом Т = 2 "/тт, определяющим длительность интервала наблюдения. По срезу этого сигнала (фиг.12а), соответствующему началу интервала наблюдения, одновибратор 8 вырабатывает импульс начальной установки ИНУ(сиг.12б).

Выходной код л. первого счетчика 3 импульсов численно равен количеству импульсов тактовой частоты, поступивших на вход счетчика 3 от начала интервала наблюдения, Импульсы тактовой частоты с выхода генератора тактовых импульсов 4 поступают также на тактовый вход накапливающего сумматора 10, формирующего коды P . А. путем А-краткого суммирования кода Р начальной частоты поданного на информационный вход накапливающего сумматора. Импульсом ИНУ, поступающим на вход установки в "0" регистра 42 (фиг.8) являющийся входом начальной установки накапливающего сумматора 10, последний устанавливается в нулевое состояние в начале интервала наблюдения, Импульсы сигнала с тактового выхода

fy (Н-го (H = logz ) разряда) первогоо счет2F чика 3 импульсов (фиг,10а) поступают на счетный вход второго счетчика 7 импульсов.

По фронтам этих импульсов, образующим периодическую временную последовательность {топ) (рис.lа) происходит изменение выходного кода i счетчика 7 импульсов.

Из кодов l = 1,2,...,0 дешифратором 2

5 формируются сигналы "окна" (фиг.10б), которые подаются на входы разрешения приема блоков выборки 5.l. Длительность каждого сигнала "окно" т, = 2 /1, . 1/2F превышает период 1/fc входного сигнала, 10 что гарантирует попадание хотя бы одного импульса нуль-пересечений в "окно", Количество "окон", поступающих с каждого из 0 выходов дешифратора г на вход разрешения приема каждого блока выборки 5,l в

15 течение интервала наблюдения Т, равно

N/Q. Период следования "окон" на каждом выходе дешифратора 2 равен гн . 0

То= — 0 = (5)

На вход разрешения выдачи каждого блока выборки поступают импульсы тактовой частоты fT с выхода генератора тактовых импульсов 4 через элемент HE 6.

Блок выборки 5 (фиг.3) работает следующим образом. На синхровход 0-триггера

16 с информационного входа блока выборки поступают импульсы нуль-пересечений (фиг,llа), На вход D этого же триггера 16 с входа разрешения приема блока выборки поступают импульсы сигнала "окно" (фиг.llб) причем i-тол схеме выборки соответствует сигнал "окно" i D-триггер 16 устанавливается в состояние логической единицы фронтом первого из импульсов нуль-пересечений, поступившего во время

"окна" на синхровход этого триггера (фиг,11в). По окончании - окна" происходит переключение 0-триггер- 16 в состояние ло40 гического нуля фронтом первого следующеIo за срезом "окна" импульса нульпересечений. В D-триггере 17 происходит синхронизация выходного сигнала D-триггера 16 по фронтам сигнала тактовой частоты (фи".11г}, поступающего на синхровход

D-триггера 17 с входа разрешения выдачи блока выборки, Такая синхронизация необходима для исключения "состязаний" в последующих цепях, Таким образом, на выходе каждого блока выборки 5 формируется подпоследовательность импульсов (фиг.11д), совпадающих по фронту (без учета малой задержки в 0-триггере 17 на величину, не превышающую периода тактовой частоты) с прореженными импульсами нуль-пересечений. Временные положения фронтов выходных импульсов блоков вь,борки Бл на интервале наблюде» ич образуют Q временных подпоследовательностей (1.i) (фиг.1в). где m = 1,2„.. N/0 — порядко1797127 вый номер нуль-пересечения в подпоследовательности от начала интервала наблюдения. Период следования импульсов в каждой подпоследовательности примерно равен периоду То следования "окон", т.е, в раз больше, чем в последовательности (tn) прореженных импульсов нуль-пересечений устройства-прототипа. Благодаря этому в 0 раз увеллчивается время, отводимое генератору тригонометричевских функций для формирования комплексных

Io экспонент ехр (— J 2 л — tm,i) по каждому

МОМЕНТУ tm,l И НаКОПИтЕЛЮ ДЛЯ фОРМИРОВания промежуточных сумм, что и позволяет расширить диапазон рабочих частот по сравнению с устройством-прототипом, Каждая i-тая подпоследовательность (tm,j} поступает на вход разрешения приема 1-го генератора 9 тригонометрических функций.

Генератор 9 тригонометрических функций предназначен для формирования комплексIo ных экспонент ехр(- ) 2 л — tm.i) из кодов

Т л. текущего времени и Р А, поступающих с выходов счетчика 3 импульсов и накапливающего сумматора 10 соответственно на вход кода времени и вход задания частоты генератора 9 тригонометрлческих функций, В начале интервала наблюдения в течение первого периода сигнала "окно 1" фронтами прореженных и синхронизированных в блоках выборки 5л импульсов нуль-пересечений в моменты времени сц, производлтся запись кодов ).ц = сц/Л t и /3 . Л1 = ф/Л t) t1 i, где л .ц — код текущего времен,1 на выходе счетчика 3 импульсов в момент времени t1.t в регистры 18 и 22 генераторов 9 тригонометрических функций (фиг.4) cooTBGTGTBBH но. Погрешность представленля моментов времени сц кодом Лц не превышает периода At = 1/fT тактовой частоты и может быть получена достаточно малой, т.е. меньше чем флуктуацил мо;лентов времени с, под действием шумов Я(с), путем увеличения такто-вой частсты 1т. В начале 2-го периода сигнала "окно 1" нулевым уровнем сигнала с третьего тактового выхода блока управления 12 (фиг.12ж) коммутаторы 21 генераторов 9 тригонометрических функций устанавливаются на пропускан;е выходного сигнала регистса 22 ко входу регистра 23.

В зто время фронтом синхроимпульса со второго тактового выхода блока 12 (фиг.12г) . содер.кимов регистра 22 записывается в регистр 23. Оронтом сигнала с третьего тактового выхода блока упра" ления 12 содержимое регистрз 18 записывается в регистр 19, а уровнем логической единицы этого сигнала коммутатор 21 подключает вход регистра 23 к выходу сумматора 20. Содержимое регистра 23, которым после первого синхроимпульса со второго тактового выхо5 да блока управления 12 является код

Р Ац поступет на второй вход сумматора

20, где суммируется с кодом Ац, поступающим на первый вход сумматора с выхода регистра 19. Запись результата сложения

10 осуществляется вторым синхроимпульсом со второго тактового выхода блока управления 12, отсчитываемым от начала периода сигнала "окно 1", Результат сложения

Р л.ц +4 i с выхода регистра 23 поступает на второй вход сумматора 20, где образуется сумма {Pkt,i +i(1,i) + Лц записываемая в регистр 23 третьим синхроимпульсом со второго тактового выхода блока управления 12. И так далее в течение периода сигнала "окно

1". Таким образом, в течение второго периода сигнала "окно 1" на выходе регистра 23 образуются последовательно коды Р Лл,;Р +Лц;Р.Л +2Лц:...;

25 ф Л1.1 + (— ") -ц, ", ф Лц + (L — 1) Й,l; где I = 1,2....,L — номер синхроимпульса со второго тактового выхода блока управления

12, отсчитываемый от начала периода сигнала "окно 1". В это же время в регистрах

18 и 22 фронтами импульсов нуль -пересечений сг,i -фиксируются коды лг,i =сг,1/Лс и P ).г; = ф/At) сг,j соответственно.

В течение третьего периода сигнала

"окно 1" на выходе регистра 23 образуются кодыp 4;;ЯЛг,; +4,i /3.4,i +21.г,i

УЗЛг,j+(I — 1)4л, ....Pk, +(— 1)Лг., а в регистрах 18 и 22 фиксируются коды лз = сз,1/A с и p4,> = ф/Л t) сз;ь В течение (m+1)-го периода сигнала "окно 1" на выходе регистра 23 образуются коды

Kl,m, ф-km,j+(I-1)Q, =fp+(I 1)1 Х х =(с i 1= =о, =12,...,1:

Io = P, P +, ..., P+ L — - 1. (6)Эти коды последовательно подаются с выхода регистра 23 на вход постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 24, на выходе которого каждому коду К1,,,; ставится в соответствие код комплексного числа

At At

ЕХр (— 1 2 Л вЂ” Kl,m,j) = COS 2 Л вЂ” Kl

Т о — j sin 2 л — Ki п,i =ехр (- j 2 л — с,j).

T Т

Причем каждая из двух квадратурных частей комплексного числа считывается с половины рззрядов выхода ПЗУ 24.

Код K; i можно представить как сумму двух чисел.

1797127

Т

Kl,m,i Г! лп,l — + al.m, l

At (7)

ГдЕ rl,п1,i In t(К,m,l )= 0,1,2,...

At

T Т

a,,m.l = Kl,m,l — Г1,m,i — < —;

Лt

1М(х) — целая часть числа X.

Т

Слагаемое п, l можно отбросить, т.к. на выходе постоянного запоминающего устройства 24

h,t Т

sin 2 л--(rl. — +аi,„,i) ht

- з1п (2 x ri,m,i + 2 m ai, .i) =

h,t

Т в!и 2 й1.т,!

h,t (8)

COS 2 X (ll.m.l +ai,m,i) =

Al Т

-COS 2 К--„-й,m,i (9)

At вследствие периодичности функций sin х и cos х с период 2л. Отсюда следует. что в накапливающем сумматоре 10, счетчике 3 импульсов, а также в сумматоре 20 генератора 9 тригонометрических функций достаточно иметь

А разрядов для ограничения обьема перечисленных узлов величиной 2 = Т/At.

Коды ехр (- )2 л — al.,l) =ехр(- j 2

Л1

Т о

«Л — tm.l) С ВЫХОДа ПОСТОЯННОГО ЗаПОМИНаЮТ щего устройства 24, являющегося выходом . Рго генератора 9 тригонометрических функций, поступают на информационный вход

I-ãî накопителя 11, где фиксируются в регистре 25{фиг.5) синхраимпульсом со второго тактового выхода (фиг,12г) блока управле. ния 12. Во время второго периода сигнала

"окно 1", когда на выходе генератора тригонометрических функций формируются, а в регистре 25 фиксируются коды ехр {- ) 2 к-Т ац i), I - 1.2,....L, высоким уровнем curAt . нала с четвертого тактового выхода блока управления 12 (фиг.12з) коммутатор 27 накопителя 11, устанавливается на пропускание выходного сигнала регистра 25 ко входу данных оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 28, Эти коды записываются в

03У 28 низким уровнем сигнала со второго тактового выхода блоха управления 12. поступающего на вход записи ОЗУ 28 по адресам (I-1) = 0,1.....{(-1) формируемым на адресном выходе блаха управления 12 и поступающим на адреснь.A вход ОЗУ 28. Причем в половину разрядов ОЗУ записывается

At кад COS 2 Л-1 -al,1.;. а в другуЮ пОлсвину

10 подключает вход данных ОЗУ 28 к выходу сумматора 26 комплексных чисел. Высоким . уровнем первого, считая от начала периода сигнала "окно 1", синхраимпульса со второ15 го тактового выхода блока управления 12

ОЗУ 28 переводится в режим считывания информации па нулевому адресу. Извлеченная по этому адресу в начале третьего периода сигнала "окно 1" пара кодов соз 2х

20 At At хл — al,ц и sin 2 al,1,i с выхода ОЗУ28

Т Т поступает на вход регистра 29, где фиксируется фронтом синхраимпульса, поданного на синхронизирующий вход регистра 29 с

25 первого тактового выхода блока управления 12 (фиг.12д). С выхода регистра 29 код

Ь|

exp (— ) 2 л-т- a>,l,i) подается на второй вход сумматора 26 комплексных чисел, На пер30 вый вход сумматора в это время подается код ехр {-j 2 л — а1,2,l), зафиксированный в

h,t

"Т регистре 25 фронтол1 сигнала са второго тактового выхода блока управения 12 (фиг,12г).

At разрядов — sin 2 л -1= al 1 л Период повторения кодов адреса равен периоду То повторения сигнала "окно 1". 8 течение третьего периода сигнала "окно 1". когда на выходе генератора 9 тригонометрических функций

ht формируются коды ехр (— j 2 л — ai,g i), низТ ким уровнем сигнала с четвертого тактового выхода блока управления 12 коммутатор 27

Сумматор 26 комплексных чисел состоит из двух сумматоров 26,1 и 26.2 (фиг.6). На первые входы сумматоров 26,1 и 26,2,являющиеся первым входам сумматора 26, поступают соответственно действительная и мнимая составляющие выходного кода рсгистра 25

ht Лт

exp{-j 2л-1-ai,ä,i) = сов 2 т- а1 2.1—

Лt — jsln 2 л — а л

Т

На вторые входы сумматоров 26.1 и

26.2, являющиеся вторым входам сумматора 26. поступают соответственно действительная и мнимая составляющие выходного

Ле кода,регистра 29,т.е. cos 2 т — а11; и slnx

Т

Ле х2л -(al ц.

Результаты суммирования с выходов сумматоров 26.1 и 26.2 я".лчющихся выходом сумматора 26 кол1плексных чисел.

At Ле

cos 2 д - - al,ц + cos 2 л: — l -.1, и

1797127

Лй At

sin 2 л-Г- а1,1,i+ в1п 2 л-1- а1,г,i, через коммутатор 27 подаются на первый вход ОЗУ и записываются rto нулевому адресу низким уровнем сигнала со второго тактового выхода блока управления 12. Переходом от низкого уровня к высокому второго от начала периода сигнала "окно 1" синхроимпульса со второго тактового выхода блока управления 12 адрес ОЗУ (сигнал с адресного выхода блока управления 12) увеличивается на 1 и становится равным единице, а в регистре 25 формируется очередной код ехр(— J 2л — аг,г,i). По адресу единица из

A1.

Т

At

ОЗУ 28 считывается код ехр (— j 2 л = - аг i), фиксируемый в регистре 29. По этому же адресу записывается и новый результат суммирования комплексных чисел

At At ехр (— ) 2 л — аг,1, ) + ехр (— ) 2 л- — аг,г.1).

Т

И так далее в течение всего третьего и последующих периодов сигнала "окно 1". К концу (п1+1)-го период сигнал "окно 1" в 1том ОЗУ 28 по нулевому адресу будут записаны комплексные результаты накопления.

At At ехр(-)2 л а1,1.)+ ехр (-).2 л — а1,2.i)+ +

Т. Т

h,t по первому адресу ехр (- j 2 л — - а1,п i);

Лt Лt

- ехр (- j 2 л — аг,1, ) + ехр (- ) 2 л-т аг,г,1}+

Т

Л1

+ ... + ехр(-j 2л — аг., };

Т по (1-1}-му адресу

exp() 2лТ Я,1,1)+ 8xp() 2 л — Я,г,))+

Ьт At

Т

+ ... + ехр(— ) " а1,„ ), (10) .2zAt, Т

К началу второго перио а сигнала "окно

1" на следу1ощем после рассматриваемого интервала набл одения (Т, 2Т}, в 1-том 03У28 будут содержаться комплексные результаты накопления, hVa — Т ехр (- j 2 л — г „,i =

Wo

=, Р ехр (- j 2 л — t i} = Yi (— } (11)

Т Т

Во время второго периода сигнала "окно 1" на следующем после рассматриваемого интервала наблюдения при высоком уровне синхрж пульсов со второго тактоBofo выхода блока управления 12 производится считывание резуль1атое накопления из всех L <1дресов I-того 03У 28 через регисTð 29, выход hoTорого siàляется выxoдом накопителя 11, а при низком уровне синхроимпульсов с второго тактового выхода блока управления 12 — запись е ОЗУ 28 выходных о

5 данных ехр (— ) 2 л — tl.i) регистра 25, подаТ ваемых на вход данных ОЗУ 28 через коммутатор 27 и соответствующих первому нуль-пересечению 1-той подпоследовательности следующего интервала наблюдения, 10 т.е. обработка нуль-пересечений по (2) осуществляется в реальном масштабе времени.

jo

Выходные данные Yi (— } всех Q накопиТ телей 11 поступают на 0 информационных

15 входов блока 13 дискретного преобразования Фурье, Импульсом нача lbHoA установки (фиг.12б) поступившим в начале интервала наблюдения на установочный вход блока ДПФ произвелась установка

20 низкого уровня сигналов на выходах триггеров 54, 55, а также обнуление двоичного счетчика 56. Низким уровнем сигнала на выходе триггера 54 коммутаторы 51.1,...,51.0 установлены на пропускание

25 сигналов с информационных входов блока

ДПФ на цифровые линии задержки. (ЦЛЗ)

52.1,...,52.Q. Переходом от низкого уровня к высокому сигнала на выходе r-того (r = 1оцгх

x2L) разряда двоичного счетчика, свидетель30 ствующим об окончании прохождения всех

L-отсчетов во время второго "окна" (фиг.12ж) на интервале наблюдения через коммутаторы 51.1,...,51.Q, производится переключение триггера 54.

35 Высоким уровнем сигнала с выхода триггера 54 коммутаторы 51.1,...,51.Q устанавливаются на пропускание сигналов с выходов арифметического устройства.

Поочередно появляющиеся после этого на

40 ° l, выходах ЦЛЗ данные Yi (— } участвуют в выТ числении по программе, хранящейся в ПЗУ

57, арифметическим устройством 53 спект4 ра У (— }, отсчеты которого переписываются

Т в освобождающиеся по мере вычислений ячейки цифровых линий задержки

52.1,...,52.Q.

По окончании вычисления всех Q комплексных отсчетов спектра на тактовом выходе ПЗУ формируется переход от низкого уровня к высокому сигнала, приводящий к переключению триггера 55. Высокий уровень сигнала с выхода триггера 55 поступа- >5 ет, кэк и двоичный код с выхода счетчика 56, на адресный вход ПЗУ 57 и переьодится это

ПЗУ от программы вычисления спектра к программе, по которой арифметическое устройство пропускает без изменений на еы13

1797127

14 поочередная выгрузка отсчетов комплекс- 10

° !4 ного спектра Y (— ) .

Т

° !4

Действительные ВеУ (— ) и мнимые 4 Ух

Т !

4 !4 15 х(— ) части спектра Y (— } последовательно

Т . . Т для всех частот I4/T с выхода устройства 13

ДПФ поступают на вход квадратора t4.

Квадратор 14 может быть реализован на постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), на одну половину адресных входов которого

° !4 подается действительная Re Y (— ), а на друТ

° !4 ъ (4 гую половину — мнимая Im Y (— ) части Y (— ) .

Т . Т

На выходе квадратора образуется последовательность чисел

2 (— }= (R Y { — )) + fjY (— ))

ld !4 г - ld г

Т Т Т поступающая на первый информацион- 30 ный вход решающего блока 15. . Одновременно с выгрузкой чисел Ух !

4 х(— ) иэ устройства 13 для ДПФ на его выхо.Т де синхронизации выдачи формируется высокий уровень сигнала, поступающего на установочный вход решающего блока 15.

Перед выгрузкой на выходе синхронизации выдачи устройства 13 ДПФ устанавливается низкий уровень сигнала, которым производится обнуление двоичного счетчика 36, регистра 30 и триггера 35 решающего блока (фиг.7). Этим же уровнем коммутатор

31 устанавливается на пропускание кода порога 2ло с входа задания порога решающе45 го блока 15 на информационный вход регистра 32, а коммутатор 39 устанавливается на пропускание синхроимпульсов с тактового входа решающего блока на синхронизирующий вход регистра 32. Перед вы- 50 груэкой отсчетов Y (— ) иэ устройства 13 для !

4 Т

ДПФ производится запись кода порога Zppp в регистр 32 выходными импульсами коммутатора 39. Высоким уровнем сигнала с выхода синхронизации выдачи устройства

ДПФ, коммутатор 31 устанавливается на пропускание выходных данных регистра 30 на информационный вход регистра 32. а ходе сигналы с k-тых (k = 2,3.....Q), входов и их подачу вновь на входы линий задержки, т.е. сумматор 58 (фиг.14) переводится в режим поочередного пропускания на выход отсчетов спектра со всех входов. Таким образом, через Q L периодов тактового сигнала, управляющего продвижением отсчетов через цифровые ликии задержки и арифметическое устройство, произойдет коммутатор 39 устанавливается на nporiyскание сигнала с выхода схемы сравнения

34 на синхронизирующий вход регистра 32.

l4

Входные данные Z (— ) решающего блоТ ка 15 фиксируются в регистре 30 фронтами синхроимпульсов (фиг.12д) с первого тактового выхода блока управления 12, поступающих на тактовый вход решающего блока

15. С выхода регистра 30 данные Z (— ) nol4

Т ступают на первый вход схемы сравнения

34, где сравниваются с кодом порога Zppp, постуйающим с выхода регистра 32 на второй вход схемы сравнения. Если число Zl4 (— ) в регистре 30 превышает код порога, то

Т выходной сигнал схемы сравнения 34 устанавливается в состояние высокого уровня.

Переходом от низкого уровня к высоком, выходного сигнала схемы сравнения 34, прошедшего через коммутатор 39 на синхрониэирующий вход регистра 32, производится запись содержи -.ого регистра 30 в регистр 32, после чего устанавливается низкий уровень выходного сигнала схемы ср внения. Этим же импульсом с выхода схемы сравнения 34 производится запись вь:.ходного кода счетчика 36 в регистр 37. Все !

4 последующие значения Z (— ) сравнивэются

Т уже с превысившим порог значением 2 !

4 (— ) эаместившим код порога в регистре 32.

Т

Выходной код счетчика 36 изменяется под воздействием синхроимпульсов, по тупающих с первого тактового выхода блока управления 12 на тактовый вход решаю цего блока 15, и на каждом шаге сравнения соответствует номеоу l4 рабочей частоты I4/Т, !

4 т.е. номеру отсчета 2 (— ) поступающего на

Т схему сравнения 34.

По окончании выгрузки всех 0 . L отсче° !4 тов Y (— ) в регистре 32 оказывается эапиТ санным наибольшее значение, а в регистре

37 — соответствующий ему номер 14, Коды

Z(I4/Т) и 1, переписываются в регистры 33 и

38 соответственно срезом сигнала, прошедшего через инвертор 40 с выхода синхронизации выдачи устройства 13 ДПФ, т.е. по окончании выгрузки.

Триггер 35 переводится в состояние логической единицы первым иэ выходных импульсов схемы сравнения 34, полученных во время выгрузки отсчетов из устройства 13 для ДПФ. Высокий уровень выходного сигнала триггера 35 свидетельствует о наличии

1797127

40

55 отсчетов, превышающих пороговое значение Znop т,е. об обнаружении сигнала, Блок управления работает следующим образом.

Синхроимпульсы на первом и втором тактовых выходах блока управления 12 (фиг,9) формируются в делителе частоты, состоящем из D-триггеров 43, 44 (фиг.12д,г) на счетные входы которых поданы импульсы тактовой частоты с тактового входа блока управления (фиг,12в). B начале интервала наблюдения импульсом ИНУ (фиг.12б), поступающим на входы установки триггеров

43, 44 со входа начальной установки блока управления 12, производится начальная установка этих триггеров. По окончании импульса ИНУ на выходах триггеров 43, 44, являющихся первым и вторым тактовыми выходами блока управления соответственно, формируются периодические импульсные последовательности с периодом Т = . -E/fT. В начале интервала наблюдения импульсом ИНУ производится также начальная установка двоичного счетчика 45, после чего происходит периодическое изменение выходного кода (1-1) счетчика 451-1 = О, 1...,L-1 (фиг.12е) под воздейстзием выходных импульсов триггера 44. Периодически изменяющийся код(1-1) с выхода счетчика 45 поступает на адресный выход синхронизатора 12, а также на вход дешифратора 4б, который формирует на выходе, являющемся третьим тактовым выходом блока управления 12, импульсный сигнал {фиг.12ж), низкий уровень которого образуется при коде 1-1 = 0 на выходе счетчика 45 и по времени совпадает с началом сигнала "окно 1".

В начале интервала наблюдения импульсом И НУ (фиг.126), поступающим с входа начальной установки блока управления

12 на входы установки триггеров 48, 49, производится установка высокого уровня выходных сигналов этих триггеров. Вторым и третьим от начала интервала наблюдения выходными импульсами дешифратора 46, поступающими на синхронизирующие входы триггеров 48, 49, через инвертор 47, производится поочередный перевод выходных сигналов этих триггеров к низкому уровню. обусловленному заданием низкого уровня на входе триггера 48. Выходные сигналы триггеров 48 и 49 поступают на входы ñóèматора 50 по модулю 2, на выходе которого, являющемся четвертым тактовым выходом блока управления 12, формируется сигнал

{фиг,12з), высокий уровень которого сохраняется только в течение второго периода сигнала "окно 1", отсчитываемого от начала интервала измерения.

Формула изобретения

Цифровой обнаружитель-измеритель частоты. содержащий компаратор, генератор тригонометрических функций, накопитель, квадратор, решающий блок, блок управления, первый и второй счетчики, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика и тактовому входу блока управления, первый тактовый выход которого подключен к тактовому входу решающего блока и входу разрешения выдачи накопителя, второй тактовый выход блока управления подключен к входу разрешения приема накопителя и входу разрешения выдачи генератора тригонометрических функций, выход которого подключен к информационному входу накопителя, адресный вход которого подключен к адресному выходу блока управления, третий и четвертый тактовые выходы которого подключены к установочным входам соответственно генератора тригонометрических функций и накопителя, выход квадратора подключен к информационному входу решающего блока, первый и второй информационные выходы которого являются выходами устройства для значений соответственно максимального отсчета спектра и кода его частоты, информационным входом и входом задания значения порога обнаружителя-измерителя являются соответственно вход компаратора и вход задания значения порога решающего блока, выход признака обнаружения которого является выходом признака обнаружения устройства, информационный выход первого счетчика подключен к входу. кода времени генератора тригонометрических функций, а один разряд информационного выхода первого счетчика подключен к счетному входу второго счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, в него введены 0 блоков выборки, 0-1 генераторов тригонометрических функций, 0-1 накопителей, дешифратор, элемент НЕ, одновибратор, накапливающий сумматор и блок дискретного преобразования Фурье, информационный выход которого подключен к входу квадратора, информационный выход второго счетчика подключен к входу дешифратора, i-й (i = 1 Q) выход которого подключен к входу разрешения приема i-го блока выборки, информационный вход которого подключен к выходу компаратора, выход I-ro блока выборки подключен к входу разрешения приема i-го генератора тригонометрических функций, вход задания начальной частоты которого подключен к выходу накапливающего сумматора, информационный вход которого яв18

1797127

I E I I !

Е,г iru,<)... „

I 1 I с=/,г в

Egz!

I

/у g

1

1 !

3. ляется входом задания начальной частоты устройства. вь1ход К-го (К = 2,Q) генератора тригонометрических функций подключен к информационному входу К-га накопителя, . адресный вход которого подключен к адрес- 5 ному выходу блока управления, первый тактовый выход которого подключен к тактовому входу блока дискретного преобразования Фурье и входу разрешения выдачи К-го накопителя, вход разрешения 10 приема которого соединен с входом разрешения выдачи К-го генератора тригонометрических фуйкций и подключен к второму тактовому выходу блока управления, третий и четвертый тактовые выходы которого под- 15 . ключены к установочным входам соответственна K-го генератора тригонометрических функций и К-го накопителя, информацианФ

«У - r

0) л л нь1й выход первого счетчика подключен к входу кода времени К-го генератора тригонометрических функций, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу накапливающего сумматора и входу элемента НЕ, выход которого годключен к входу разрешения выдачи i-того блока выборки, выход старшего разряда первого счетчика подключен к входу адновибратора, выход которого подключен к установочному входу накапливающего сумматора и входам начальной установки блока управления и блока дискретного преобразования Фурье, i-й информационный вход которого подключен к выходу l-io накопителя, а выход синхронизации выдачи блока дискретного преобразования Фурье подключен к входу разрешения приема решающего блока.

А- ),— „М -, ° - ° (Ф-/) — 7

7 T Т

1797127

1797127

Фиг. 7

1797127

6) Г1 П 1П ПГ

Ъ

1

1! ! !

1 д) ! 1 !

1 о к

° ° e

° ° е. ж) Фиг. 12 б)

У

4 flfUl jl.ПД ПЛ

:2 !

l Ф д)

eJ

1

: !

/ !

l

- Фиг. I4

Составитель В.Черненко

Редактор Т.Куркова Техред M.Màðãåíòàë Корректор Л.шпиль

Заказ 654 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.ГarapL.ía, i С1