ЧАСТОТОМЕР
FREQUENCY METER

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к средствам оценивания статистических характеристик обнаружения радиосигналов, и может быть использовано для измерения частоты появления сигналов радиоэлектронных средств, а также проведения экспериментальных исследований.
Известен частотомер [см. Валитов Р.А., Сретенский В.Н. Радиотехнические измерения. Методы и техника измерений в диапазоне от длинных до оптических волн. - М.: Советское радио, 1970. - 712 с.: ил., с. 418], содержащий согласующее устройство, усилитель, формирующее устройство, линию задержки, селектор, кварцевый генератор, делитель частоты, амплитудный дискриминатор, декадный делитель, диодный селектор и триггер. Измерение частоты проводится путем подсчета количества периодических импульсов прямоугольной формы на калиброванном интервале времени и переводе этого числа импульсов в значение частоты.
Недостатком частотомера является низкая точность измерения числа импульсов на калиброванном интервале времени для апериодической последовательности импульсов.
Наиболее близким к заявляемому устройству является частотомер [см. Электрорадиоизмерения: Учебное пособие для радиотехнических спец. вузов / Под ред. В.И. Винокурова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1986. - 351 с.: ил., с. 148], принятый за прототип.
Частотомер содержит последовательно соединенные генератор сигнала опорной частоты, счетчик-делитель с внешним сбросом, схему управления с внешним сбросом, селектор, счетчик импульсов с внешним сбросом, индикатор. Измерение частоты проводится путем подсчета количества периодических импульсов прямоугольной формы на калиброванном интервале времени и переводе этого числа импульсов в значение частоты.
Недостатком частотомера является низкая точность измерения числа импульсов на калиброванном интервале времени для апериодической последовательности импульсов.
Технический результат состоит в повышении точности измерения числа импульсов апериодической входной последовательности импульсов за счет стробирования входной апериодической последовательностью импульсов последовательности импульсов опорной частоты.
Технический результат достигается тем, что в известном частотомере, содержащем последовательно соединенные генератор сигнала опорной частоты, счетчик-делитель с внешним сбросом, схему управления с внешним сбросом, первый селектор, счетчик импульсов с внешним сбросом и индикатор, дополнительно введены последовательно соединенные датчик режима, ключ и второй селектор, при этом первый вход ключа является входом устройства, а второй выход объединен с выходом второго селектора и соединен с первым входом первого селектора, второй вход второго селектора объединен с первым входом счетчика-делителя с внешним сбросом, второй вход которого объединен со вторыми входами схемы управления с внешним сбросом и счетчика импульсов с внешним сбросом.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройство прототип дополнительно введены последовательно соединенные датчик режима, ключ и второй селектор, при этом первый вход ключа является входом устройства, а второй выход объединен с выходом второго селектора и соединен с первым входом первого селектора, второй вход второго селектора объединен с первым входом счетчика-делителя с внешним сбросом, второй вход которого объединен со вторыми входами схемы управления с внешним сбросом и счетчика импульсов с внешним сбросом.
Известно [Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебник для вузов. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Сов. радио, 1977. - 608 с.: ил., с. 25], что апериодический сигнал представляет собой сигнал, не повторяющийся с определенным постоянным периодом следования, поэтому точность подсчета числа импульсов апериодической входной последовательности устройством прототипом осуществляется с низкой точностью.
Дополнительно введенные датчик режима, ключ и второй селектор обеспечивают функционирование частотомера в двух режимах - измерение числа периодических импульсов и измерение числа апериодических импульсов за калиброванный интервал времени. Тип входной последовательности импульсов (периодическая или апериодическая) считается известным заранее. Выбор режима осуществляется путем переключения вручную датчика режима в положение соответствующее тому или иному типу входной последовательности. При этом на ключ поступает сигнал логической единицы, подключающий вход устройства к дополнительно введенному второму селектору в режиме измерения числа апериодических импульсов или сигнал логического нуля, подключающий его напрямую к первому селектору в режиме измерения числа периодических импульсов в обход дополнительно введенного второго селектора.
В режиме измерения числа периодических импульсов частотомер функционирует следующим образом. Дополнительно введенный датчик режима переключается в положение, соответствующее подсчету числа периодических импульсов. При этом на вход последовательно соединенного с ним ключа поступает сигнал логического нуля и ключ подключает вход устройства напрямую к входу первого селектора. Измерение числа импульсов входной периодической последовательности осуществляется путем подачи ее на вход счетчика в течение калиброванного интервала времени определяемого длительностью импульса, поступающего на второй вход первого селектора с выхода схемы управления с внешним сбросом.
Длительность импульса определяется по переднему фронту моментом появления сигнала «Сброс» на входе схемы управления, а по заднему фронту заданным числом периодов импульсов опорной частоты.
В режиме измерения числа апериодических импульсов дополнительно введенный датчик режима переключается в положение, соответствующее подсчету числа апериодических импульсов. При этом на вход последовательно соединенного с ним ключа поступает сигнал логической единицы и ключ подключает вход устройства к входу второго селектора. Второй селектор обеспечивает стробирование входной апериодической последовательностью прямоугольных импульсов последовательности высокочастотных импульсов с выхода генератора сигнала опорной частоты. Этим достигается преобразование входной апериодической последовательности импульсов в периодическую последовательность импульсов с периодом следования сигнала опорной частоты. После стробирования осуществляется подсчет полученного числа импульсов сигнала опорной частоты за калиброванный интервал времени с выхода первого селектора. Таким образом, совокупность дополнительно введенных элементов и связи между ними обеспечивают повышении точности измерения числа апериодических импульсов входной последовательности.
На чертеже приведена структурная схема устройства.
Частотомер состоит из следующих функциональных узлов: 1 - датчик режима; 2 - ключ; 3 - селектор; 4 - генератор сигнала опорной частоты; 5 - счетчик-делитель с внешним сбросом; 6 - схема управления с внешним сбросом; 7 - счетчик импульсов с внешним сбросом; 8 - индикатор.
Датчик режима 1 может быть выполнен в виде кнопочного переключателя ПКн35 (Партала О.Н. Радиокомпоненты и материалы: Справочник. - К.: Радiоаматор, М.: КУбК - а, 1998. - С. 641)
Назначение остальных элементов устройства ясно из их названия, и все элементы могут быть выполнены на основе известных промышленно выпускаемых радиотехнических элементов.
Частотомер работает следующим образом.
Перед началом работы в соответствии с известным типом входной последовательности импульсов (периодической или апериодической) дополнительно введенный датчик режима вручную переключается в соответствующее положение.
1
1
1
В режиме измерения числа периодических импульсов частотомер функционирует следующим образом. В исходном состоянии до начала работы устройства первый 3.1 и второй 3.2 селекторы закрыты, на выходах датчика режима 1, генератора сигнала опорной частоты 4 и объединенных вторых входах счетчика-делителя с внешним сбросом 5, схемы управления с внешним сбросом 6, счетчика импульсов с внешним сбросом 7 сигналы логического нуля, ключ 2 в положении для работы в режиме измерения числа периодических импульсов. Работа устройства начинается с поступлением с входа внешнего сброса управляющего сигнала логической единицы. Управляющий сигнал логической единицы одновременно поступает на объединенные вторые входы счетчика-делителя с внешним сбросом 5, схемы управления с внешним сбросом 6 и счетчика импульсов с внешним сбросом 7. При этом счетчик-делитель с внешним сбросом 5 и счетчик импульсов с внешним сбросом 7 обнуляются, а на выходе схемы управления с внешним сбросом 6 формируется сигнал логической единицы, который поступает на второй вход первого селектора 3.1 и своим передним фронтом открывает его. С выхода генератора сигнала опорной частоты 4 периодическая последовательность прямоугольных импульсов опорной частоты поступает на первый вход счетчика-делителя с внешним сбросом 5. Счетчик-делитель с внешним сбросом 5 начинает накопление N периодов импульсов сигнала опорной частоты с выхода генератора сигнала опорной частоты 4 одновременно с получением управляющего импульса сброса по второму входу. При этом в течение времени накопления на выходе счетчика-делителя с внешним сбросом 5 формируется напряжение логического нуля. В это же время с входа устройства через ключ 2 на первый вход первого селектора 3.1 поступают N импульсов периодической входной последовательности прямоугольных импульсов, а с выхода первого селектора 3.1 N импульсов поступают на первый вход счетчика импульсов с внешним сбросом 7 и записываются в нем. После накопления в счетчике-делителе с внешним сбросом 5 N периодов импульсов опорной частоты, с его выхода на вход схемы управления с внешним сбросом 6 поступает сигнал логической единицы, по которому на ее выходе формируется сигнал логического нуля, поступающий на второй вход первого селектора 3.1, тем самым, закрывая его первый вход. После этого с выхода счетчика импульсов с внешним сбросом 7 накопленное количество импульсов N поступает на вход индикатора 8, где их количество делится на число N периодов импульсов опорной частоты, после чего полученное значение частоты появления импульсов отображается на нем. Вычисление значения частоты появления импульсов осуществляется в соответствии с выражением:
С поступлением очередного сигнала внешнего сброса весь процесс аналогично повторяется.
1
1
1
В режиме измерения числа апериодических импульсов частотомер функционирует следующим образом. В исходном состоянии до начала работы устройства первый 3.1 и второй 3.2 селекторы закрыты, на выходе датчика режима 1 сигнал логической единицы, на выходах генератора сигнала опорной частоты 4 и объединенных вторых входах счетчика-делителя с внешним сбросом 5, схемы управления с внешним сбросом 6, счетчика импульсов с внешним сбросом 7 сигналы логического нуля, ключ 2 в положении для работы в режиме измерения числа апериодических импульсов. Работа устройства начинается с поступлением с входа внешнего сброса управляющего сигнала логической единицы. Управляющий сигнал логической единицы одновременно поступает на объединенные вторые входы счетчика-делителя с внешним сбросом 5, схемы управления с внешним сбросом 6 и счетчика импульсов с внешним сбросом 7. При этом счетчик-делитель с внешним сбросом 5 и счетчик импульсов с внешним сбросом 7 обнуляются, а на выходе схемы управления с внешним сбросом 6 формируется сигнал логической единицы, который поступает на второй вход первого селектора 3.1 и своим передним фронтом открывает его. С выхода генератора сигнала опорной частоты 4 периодическая последовательность прямоугольных импульсов опорной частоты одновременно поступает на первый вход счетчика-делителя с внешним сбросом 5 и второй вход второго селектора 3.2. Счетчик-делитель с внешним сбросом 5 начинает накопление N периодов импульсов сигнала опорной частоты с выхода генератора сигнала опорной частоты 4 одновременно с получением управляющего импульса сброса по второму входу. При этом в течение времени накопления на выходе счетчика-делителя с внешним сбросом 5 формируется напряжение логического нуля. В это же время с входа устройства через ключ 2 на первый вход второго селектора 3.2 поступает импульс апериодической входной последовательности прямоугольных импульсов и открывает его на свою длительность. При этом в течение этого времени через второй вход второго селектора 3.2 на первый вход первого селектора 3.1 с выхода генератора сигнала опорной частоты 4 проходит N импульсов. После этого с выхода первого селектора 3.1 N импульсов поступают на первый вход счетчика импульсов с внешним сбросом 7 и записываются в нем. После накопления в счетчике-делителе с внешним сбросом 5 N периодов импульсов опорной частоты, с его выхода на вход схемы управления с внешним сбросом 6 поступает сигнал логической единицы, по которому, на ее выходе формируется сигнал логического нуля, поступающий на второй вход первого селектора 3.1, тем самым, закрывая его первый вход. После этого с выхода счетчика импульсов с внешним сбросом 7 накопленное количество импульсов N поступает на вход индикатора 8, где их количество делится на число N периодов импульсов опорной частоты, после чего полученное значение частоты появления импульсов отображается на нем. Вычисление значения частоты осуществляется в соответствии с выражением (1).
С поступлением очередного сигнала внешнего сброса весь процесс аналогично повторяется.