Цифровой измеритель частоты заполнения радиоимпульсов

О П И С А Н И Е ()945819

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 12. 01. 81 (21) 3235602/18-21 (5I)N. Кл. с присоединением заявки М

G 01 R 23/00

Р уа«Рст«е««ыВ квм«тет

CCCP ае амем «зебуете««й

«вт«рыт«Ф (23)Приоритет

Опубликовано 23.07.82. бюллетень М 27

Дата опубликования описания 25,07.82 (53) УД К621. 317. . 7(088. 8) (72) Авторы изобретения

Н.Н. Шишов и Б.С. Сиротенко (21) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЬ1 ЗАПОЛНЕНИЯ

РАДИОИИПУЛЬСОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точного автоматического измерения частоты заполнения импульсно-модулированных колебаний неизвестной длительности, а также одиночных импульсов.

Известен автоматический измеритель частоты заполнения радиоимпульсов, содержащий блок синхронизации, вспомогательный счетчик, последовательно соединенные основной временной селектор, основной счетчик, индикатор, а также последовательно соединенные опорный генератор и вспомогательный временной селектор, причем первый выход блока синхронизации соединен с входом основного временного селек тора, второй его выход - с вторым входом индикатора, а третий вход по- зв следнего подключен к выходу вспомогательного счетчика, первый и второй переключатели, детектор и блок сравнения кодов, причем первый выход

2 блока сравнения кодов связан с входом опорного генератора, его второй выход соединен с блоком синхронизации, а входы подключены к выходам основного и вспомогательного счетчиков, второй выход основного счетчика соеди" нен с первым входом первого переключателя, второй вход последнего связан с выходом вспомогательного селектора,его третий вход подключен к выходу блока синхронизации, а его выход сог 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 детектора Ql .

Однако этот измеритель обладает низким быстродействием, ограничивающим его применение для измерения частоты заполнеяия радиоимпульсов малой длительности.

9458

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 соедилей и индикатор (2 3.

Недостатками известного частотомера являются невысокая точность и ограниченное быстродействие при изме- 1 рении частоты заполнения импульсномодулированных колебаний.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности цифрового измерителя частоты заполнения радиоимпульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель частоты заполнения радиоимпульсов, содержащий последовательно соединенные формиро25 ватель 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 селектора и вентиля, первый блок вентилей и индикатор, введены последовательно соединенные детектор огибающей радиоимпульса и диффеЗ5 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, второи выход которои подключен к первому входу триггера, второй вход последнего соединен с выходом второго элемента ИЛИ и входом первого элемен45 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 нен с вторыми входами временного се- >о лектора и вентиля, первый блок венти19 4 элемента задержки, выход которого подключен к первому входу первого блока вентилей, второй вход которого соединен с выходом счетчика измеряемой частоты, выход первого блока вентилей подключен к второму входу ре=. гистра памяти, H 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 М 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 длительносTH радиоимпульса, частоту заполнения

l 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 8 вентилей, индикатор 9, детектор 10 огибающий радиоимпульса, выход которого соединен с входом дифференцирующей цепи 11, регистр 12 памяти, блок 13 вентилей,.элемент ИЛИ 14, элемент 15 задержки, элемент ИЛИ 1б, элементы 17 и 18 задержки.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии радиоимпульсов на входе цифрового измерителя частоты триггер 7 нахс дится в таком состоянии, при котором на его прямом выходе установлен сигнал нулевого уровня U< (фиг. 2), вследствие чего временйой селектор 2 и вентиль 5 закрыты. Счетчик 3 измеряемой частоты и регистр 12 памяти обнулены. При появлении на входе измерителя частоты радиоимпульса 0 детектор 10 выделяет его огибающую 0 .

Одновременно с этим на выходе формирователя 1 появляется последовательность импульсов U>, следующих с периодом измеряемой частоты fx. Тх =

9458

40

Под воздействием видеоимпульса х с выхода детектора 10 вначале на первом выходе дифференцирующей цепи 11 появится импульс, соответствующий 5 переднему фронту видеоимпульса U

5 а затем и импульс U соответствующий заднему фронту этого же видеоимпульса. Под воздействием импульса U

5> соответствующего переднему фронту ви- 10 деоимпульса, триггер 7 устанавливается в единичное состояние. При этом на его прямом выходе появится сигнал

0z одиночного уровня, открывающий временной селектор 2 и вентиль 5.

При этом импульсы О измеряемой частоты Е с выхода формирователя 1 через временной селектор 2 и элемент 18 задержки поступают на вход счетчика 3 измеряемой частоты, а им- 0 пульсы с выхода генератора 4 калиброванной частоты через вентиль 5 поступают на вход делителя 6 частоты.

Счетчик 3 начинает подсчет числа импульсов, подаваемых на его вход. На 25 вход делителя 6 частоты, представляющего собой, например, декадный делитель, поступают импульсы, следующие с частотой генератора 4 калиброванной частоты.

В делителе 6 последовательность этих импульсов преобразуется в

N последовательностей импульсов с коэффициентами деления V* = 10", где и = 1,2...,N, причем на выход дели" теля 6 проходит лишь первый из импульсов каждой последовательности.

Эти импульсы nоступают на входы первого элемента ИЛИ 14. В качестве примера на фиг. 2 представлены импульсы 0> и И„о соответственно на первом и втором выходах делителя 6, а также импульс U« 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 регист50 ра 12 и обнуляет его, а также поступает через элемент 15 на вход блока 3 вентилей. Под воздействием импульса

0„, задержанного относительно импульса О+, на время t> = 7>„ содержимое счетчика 3 переписывается в регистр 12.

В том случае, когда радиоимпульс

0 имеет большую протяженность, на вход счетчика 3 продолжают поступать

19

6 импульсы счета И и содержимое счет4 чика будет увеличиваться и после no" явления импульса И на выходе дели"У теля 6, поскольку временной селектор 2 продолжает оставаться открытым.

Если до окончания действия радиоимпульса И„ появится очередной импульс, например 0, на выходе делителя 6, а значит и на выходе элемента ИЛИ 14, то как и при появлении предыдущего импульса О с делителя 6 произой ет обнуление регистра 12 памяти импульсом 0<< и последующий перенос импульсом И в обнуленный регистр 12 нового содержимого счетчика 3. Так будет продолжаться до тех пор, пока длится радиоимпульс..

По окончании действия 0,1, а следовательно, и видеоимпульса 02 с выхода детектора 10 под воздействием импульса 0< с второго выхода дифференцирующей цепи 11 триггер 7 устанавливается в нулевое состояние, при котором на его прямом устанавливается нулевой потенциал U . 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 6 °

Одновременно 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 об1 азцовый 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 0 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 0„ на время 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 дели:теля 6 будет сформирован импульс, определяющий максимально возможный для данного устройства образцовый интервал Тц, а радиоимпульс, частоту запол20

45 формула изобретения нения которого необходимо измерить, еще продолжается, прекращение цикла измерения осуществляется под воздействием импульса с последнего й-ro 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 is 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 2S образцового интервала Тц по сравнению с известным устройством, можно оценить, определив разность Ь«) между значением относительной погрешности измерения М при оптимально выбранном значении Тц (у предлагаемого измерителя частоты) и значением относительной погрешности измерения 1). для не4 которого выбранного заранее значения

Тц (применительно к известному измеителю .

) кО=М-1)«, где М и 0„ определяются по формуле

4С -Т у «oo.- r где x " измеряемая частота; время одного измерения (обU, разцовый интервал7; 1

Мг- относительная нестабильность генератора калиброванной частоты.

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 и .

У

Ecw длительность радиоимпульса Тц окажется менее длительности интервала Тц, то измерение будет выполнено со значительной погрешностью. Если же длительность радиоимпульса Ги не менее

19 8 установленного значения Тц, то при измерениях будет допущена погрешность, превышающая ее оптимальное значение, т.е. то значение, которое достигается в случае, когда интервал Тц выбран оптимально, т.е. когда он выбран максимально возможным в течение длительности радиоимпульса.

На фиг. >t представлены кривые зависимости разности ьР,, характеризующие улучшение точностных показателей предлагаемого цифрового измерителя частоты по сравнению с известным, от длительности радиоимпульса. Кривые ,0, 0(Ги) пРивеДены ДлЯ Различных Установленных для известного частотомера фиксированных значений Тц <кривые 1, 2 и 3), Из графика видно, что с увеличением длительности интервала Тц величина Ь 9 (Т и ) уменьшается, т.е. происходит уменьшение относительной погрешности измерения.

Изобретение позволяет осуществлять автоматическое измерение частоты заполнения импульсно-модулированных колебаний неизвестной длительности, а также одиночных импульсов. При этом достигается высокое быстродействие измерений, обусловленное возможностью из- мерения частоты заполнения коротких одиночных радиоимпульсов, длительность которых Ги не менее длительности минимально возможного образцового интервала из набора образцовых интервалов, вырабатываемых измерителем частоты.

При этом предлагаемый измеритель частоты адаптируется к длительности радиоимпульса, частоту заполнения которого необходимо измерить.

Кроме того, адаптация измерителя к длительности радиоимпульса позволя"ет производить цикл измерений за максимально возможный в течение действия радиоимпульса образцовый интервал времени, что приводит к уменьшению погрешности 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 такwe триггер, прямой выход которого соединен с вторыми Входами временного

9458 селектора и вентиля, первый блок вентилей и индикатор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше" ния быстродействия и точности, в ней го введены последовательно соединенные детектор огибающей радиоимпульса и дифференцирующая цепь, последовательно 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 первым выходом дифференцирующей цепи„ второй выход которой подключен к первому входу триггера, второй вход последнего соединен с выходом второго элемента ИЛИ и входом первого элемента задержки, выход которого подкпючен к первому входу счетчика измеряемой частоты, второй вход которого соеди- нен с выходом второго элемента задержки, вход последнего подключен к выходу временного селектора, при этом вход формирователя соединен с

19

10 входом детектора огибающей радиоим-— пульса, инверсный выход триггера соединен 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 nepsoro блока вентилей подключен к второму входу регистра памяти, и входов первого элемента ИЛИ соединены с и выходами делителя частоты, И-й выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 532824, кл. G Ol R 23/00, 1975 °

2. Авторское свидетельство СССР

h» 191185, кл. G 01 R 23/00, 1967, 94 58 l9

4/fv) 7че

TiC4i а.3 д4ри) Составитель Е. Винокурова

Редактор Г. Кацалап Техреду 3. Палий Корректор О.билак

Заказ 5325/56 Тираж 717 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1110 5а Иоскаа И- Ракиская наба 8, 4/р

Фнлнал ППП "Патент, r. Уигород, ул. Проектная,