Спосіб підвищення точності вимірювань несучої частоти сигналів багатоканальним вимірником

Спосіб підвищення точності вимірювань несучої частоти сигналів багатоканальним вимірником, що містить набір каналів, що перекриваються по частоті - фільтрів з амплітудними детекторами і граничними пристроями, і перший атенюатор на вході вимірника, який відрізняється тим, що в нього 3 частоти в число каналів n = np раз менше, ніж пошуковий при тій же чутливості і точності. Багатоканальний вимірник, як і пошуковий, має максимальну погрішність виміру частоти, обумовлену половиною смуги пропущення одного каналу. Істотними недоліками багатоканальних вимірників частоти є багатозначність вимірів при великому рівні сигналу і складність схеми і настроювання каналів. Пропонований спосіб дозволяє підвищити точність вимірів частоти багатоканальним вимірником при незмінному числі і параметрах канальних фільтрів за рахунок використання енергетичної надмірності сигналу. Метою корисної моделі є підвищення точності виміру несущої частоти сигналу багатоканальним вимірником. Ціль досягається тим, що у багатоканальний вимірник, що містить набір каналів, які перекриваються по частоті каналів - фільтрів з амплітудними детекторами і граничними пристроями й атенюатор на вході вимірника, уводиться додатково послідовно з'єднаний з першим другий відліковий атенюатор, розрахований на загасання, що не перевищує вибірковості по сусідньому каналу й відградуйований у значеннях виправлення до частоти настроювання каналу, причому, першим атенюатором установлюється загасання, при якому спрацьовує лише один канал, а відліковим атенюатором установлюється загасання, при якому спрацьовує граничний пристрій сусіднього каналу, при цьому на шкалі загасань (замість або поруч) нанесена шкала виправлень до частоти настроювання каналу. Сутність корисної моделі полягає в тому, що спосіб використовує апріорно відому залежність відношення рівнів частотних характеристик сусідніх каналів на будь-якій частоті від значень відповідних разстроєк по частоті (виправлень), можливість нормування рівня сигналу до граничного рівня і можливість оцінки відношення рівнів частотних характеристик сусідніх каналів, пов'язаного із загасанням відлікового атенюатора і з вимірюваною частотою разстройки каналу. Принцип вимірів запропонованим способом наступний. При цілком уведеному загасанні відлікового атенюатора вручну або автоматично зменшується загасання першого атенюатора до спрацьовування граничного пристрою одного з каналів, що відповідає вимірюваній частоті. Після цього вручну або автоматично вимикається загасання відлікового атенюатора до спрацьовування граничного пристрою сусіднього каналу. Показання відлікового атенюатора можуть бути проградуйованими одночасно в децибелах відношення частотних характеристик сусідніх каналів на частоті сигналу і (або) безпосередньо у виправленнях до частоти настроювання першого каналу, що спрацював. Значення виправлень можуть відповідати довільним частотним характеристикам, вони однозначно визначаються за залежностями від відношення рівнів частотних характеристик, аналогічним зазначених далі, по таблицях і інших даних, навіть якщо частотні 28738 4 характеристики каналів відрізняються між собою. Розрахуємо шкали вимірника. При першому спрацьовуванні граничного пристрою рівень сигналу на виході фільтра і на вході граничного пристрою 1-го каналу: Smiâûõ = Uïîð³ = ʳ(f - fi )Sm³âõ , де ʳ(f ) - АЧХ і-го каналу, Smiâõ - рівень сигналу на вході і-го каналу, Uïîð³ = Uïîð³ -1 - граничний рівень. При другому спрацьовуванні граничного пристрою сусіднього (і-1)-го каналу рівень сигналу на його виході також дорівнює граничному при ідентичних каналах: Sm (i-1)âûõ = Uïîð = ʳ-1 f - f(i-1) Sm(i-1)âõ , ( ) ʳ-1(f - fi-1) = Ki (f - (fi - Df )) = K i (Ï - Df ) , де Df = f - fi, Ï = Dfk . Очевидно, що Sm (i-1)âõ більше за рівнем, ніж Smiâõ на величину зменшеного загасання а відлікового атенюатора. Одержали систему рівнянь (1) і (2), з якої випливає, що Sm(i -1)âõ ʳ(Df ) =à= . S vibõ Ki -1(Ï - Df ) Тому що АЧХ каналів звичайно - дзвонові криві типу ì (f - f )2 ü ï i ï ,то K i (f ) = Km exp íзалежність ý 2Ï 2 ï ï î þ частоти від параметра а має вигляд: 1ö æ ÷ ç 2÷. Df = Ï lnç a / e ÷ ç ÷ ç ø è Для трикутної форми АЧХ : f - fi ö æ K (f ) = K m ç 1 ÷. Ï ø è З формули (3) одержимо : Df 1П П а= (П - Df ) = Df - 1 1П , Таким чином, залежно від параметра а наступна: П Df = a +1 . Згідно рівняння (3) можна визначити такі шкали вимірників для будь-яких АЧХ каналів, навіть неідентичних. Такі шкали можна визначити й експериментальним шляхом. Можна і не уводити відліковий атенюатор у вимірник, максимальне загасання якого, або динамічний діапазон, не перевищує вибірковості фільтрів по сусідньому каналу. Тоді виправлення до частоти настроювання буде визначатися різницею загасань у децибелах при першому спрацьовуванні граничного пристрою одного каналу і при другому спрацьовуванні граничного 5 28738 пристрою сусіднього каналу, як описано вище. Однак, виміри при цьому будуть більш грубими, тому що динамічний діапазон першого атенюатора значно більший. Приклад реалізації способу Нехай є np =30 каналів. Смуга пропущення кожного каналу П=10Гц. Помилка вимірів частоти прототипом тоді наступна: Df = 5Ãö . 1 Час спостереження tH = = 0,1ñ . Той же Ï результат по точності можна одержати пошуковим, а потім спостережним вимірником при тій же смузі пропущення, але максимальний час спостереження (пошуку) у нього більший: більш ніж tH = 30t = 3c . Використання запропонованого способу для багатоканального вимірника при відношенні сигнал/шум по потужності q, рівному 10, дозволяє зменшити середньоквадратичну погрішність sf 1 оцінювання частоти не менш, ніж у Ï / (qe )2 разів, тобто, у 1,92 разу, а при q=100-у 13,1 разу. Дійсно, дисперсія вимірів у цьому випадку дорівнює sf 2 = sш 2 К m2 [a¢f ]2 = П2 eq , де згідно (4) 1 æ Df ö a (f ) = e 2 expç - ÷ è П ø. Зменшення середньоквадратичної погрішності в n разів рівносильне, як відомо, тому, що використовуються для вимірів усі n незалежних вимірників, вартість яких у n разів більша. 6