СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой или для измерения разности фаз или несущей частоты сигналов.

Известен способ измерения разности фаз, в котором после усиления и ограничения двух сигналов осуществляется их фазовая демодуляция в сигналы пропорциональные SinΔϕ, CosΔϕ, преобразование их в цифровой двоичный код и вычисление разности Δϕ в цифровом виде сравнением SinΔϕ, CosΔϕ с нулем, модулей SinΔϕ, CosΔϕ между собой и вычислением (Авторское свидетельство №1506382, приоритет 22 января 1988 г., В.Н. Смирнов, А.В. Шереметьев. «Цифровой фазометр»).

Известен способ измерения частоты, в котором после усиления и ограничения сигнала осуществляется его синфазное деление на два по мощности, задержка τ одного из сигналов относительно другого, демодуляция этих сигналов по фазе и получение аналоговых сигналов близких к Sin(2πfτ), Cos(2πfτ), преобразование их в цифровой двоичный код и вычисление несущей частоты f в цифровом виде сравнением Sin(2πfτ), Cos(2πfτ) с нулем, модулей Sin(2πf), Cos(2πfτ) между собой и вычисление (В.Н. Смирнов, А.А. Ткач. «Помехоустойчивость широкополосного приемного устройства с мгновенным измерителем частоты». ОАО «ЦРИИ «Электроника», ОАО «ЦКБА». Вопросы радиоэлектроники, Серия Общетехническая. Выпуск 4. М., 2009, с. 22-23).

В реальных условиях функции y(C)=SinΔϕ и y(S)=CosΔϕ лишь близки к идеальным и, поэтому при вычислении появляется регулярная (периодическая) ошибка, имеющая восемь периодов в интервале от 0 до 360° и достигающая 8° (экспериментальные данные и результаты математического моделирования).

При демодуляции сигналов может возникнуть дополнительное смещение, которое приводит к дополнительной ошибке измерения разности фаз или частоты.

Таким образом, недостатками таких способов измерения разности фаз и измерения частоты являются повышенные ошибки измерения при наличии постоянного смещения после демодуляции сигналов по фазе и в случае неточного вычисления Sin, Cos функций, например, при линейной демодуляции.

Целью изобретения является повышение точности в способе измерения разности фаз или в способе измерения частоты сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения частоты радиосигнал усиливают и ограничивают по амплитуде, разделяют сигнал на два синфазных сигнала, один из этих сигналов задерживается по времени, отличающийся тем, что производят линейное детектирование сигнала, получают при этом функции, близкие к Sinωτ, Cosωτ и преобразуют полученные сигналы, в цифровой двоичный код, затем осуществляют вычисление, запоминание и компенсацию постоянного напряжения в отсутствие радиосигналов, формируют старшие разряды выходного кода на основе сравнения цифровых кодов обоих сигналов с нулем и между собой, и вычисляют частоту контролируемого сигнала.

Для уменьшения или исключения ошибок необходимо измерить постоянную составляющую после преобразования в двоичный код в отсутствие сигнала и компенсировать ее, а вместо функции arctg, обратную функции tg, использовать функцию обратную линейной, так как для вычисления функций, близких к Sin, Cos, часто используется линейное детектирование.

Для примера приведен расчет ошибок, возникающих из-за наличия смещения Uсм после фазового детектирования: , где Δϕ - измеряемая разность фаз; А₁⋅А₂ - амплитуды сигналов после ограничения; К - коэффициент пропорциональности. Ошибка δϕ, возникающая при сравнении с нулем, вычисляется следующим образом:

Если Uсм=0 δϕ=0

Если , то δϕ=arcsin0, 1=6,9°.

При введении компенсации Uсм δϕ=0.

Покажем также возможность вычисления с обратной линейной функцией.

На фиг. 1 показаны модули сигналов с линейным детектированием.

Разрешая систему из y₁ и y₂ можно получить . Это и есть обратная функция.

Таким образом, компенсация постоянной составляющей после демодуляции с последующим преобразованием и применение функции, обратной линейной отражают технический результат изобретения.