Измерение частоты импульсного сигнала, ...кто-нибудь встречался с такой задачей? (+) Опции

[TheMad]

... Надо померить частоту импульсного сигнала. В общем случае - по одному радиоимпульсу, который может возникнуть на любой частоте от 1220 до 1300 МГц, длительность импульса 300 мкс. Таких импульсов может возникнуть несколько одновременно, тогда если получится измерить частоту наибольшего по уровню, то будет хорошо. Необходимая точность измерения - плюс-минус 50 кгц вполне достаточно, но не больше. Уровень входного сигнала может быть от -70 дбм до где-то 0 дбм.
Пока в замученный мозг приходит только одна идея-гетеродинирование вниз фильтрация, усиление-ограничение, счет.
Буду благодарен за любые идеи по поводу, даже самые бредовые на первый взгляд.

[khach]

Ну зачем тут килобаксы? Нет, если это для настройки, то конечно лучше купить прибор. Только время отклика спектроанализатора надо смотреть и возможность внешней синхронизации с с импульсом. А так нужен почти обычный гетеродинный частотометр. Можно пределать готовые модуля на этот диапазон частот. Ставим детектор начала импульса. При появленни импульса запускаем генератор пилы, который перестраивает опорный генератор. При появлении сигнала на выходе смесителя на гармониках-останавливаем свип, если есть время- точно подстраиваемя по фазовому детектору. По окончании импульса запоминаем (аналогово) напряжение перестройки опорного генератора. И медленно и печально меряем частоту опорного генератора и умножаем на номер гармоники ( т.к диапазон узкий). Из новых деталей- только ждущий ГЛИН с памятью и детектор начала импульса.
Время свипа ГЛИНа конечно должно быть короче длительности импульса.
Единственно отличие от начальных условий- померяем частоту импульса с наименьшей (наибольшей) частотой, в зависимости от направления свипа.

[blackfin]

Ну зачем тут килобаксы?

Да, на первый взгляд все логично.
Но лучше еще раз воспользоваться калькулятором..

Итак, что мы имеем?
1. полоса сигнала на входе смесителя: 1300 МГц – 1220 МГц = 80 МГц.
2. частота гетеродина (ГКЧ) на входе смесителя от: (1220 - ПЧ) МГц, до: (1300 - ПЧ) МГц.
3. поскольку каждый канал имеет ширину: 50 кГц, то всего каналов: 80 МГц / 50 кГц = 1600.
4. время сканирования всей полосы: 300 мкс.
5. считая, что зеркальный канал на выходе смесителя отсутствует
(т.к. мы грамотно выбрали частоту ПЧ и поставили на входе приемника полосовой фильтр с ПП от: 1220 МГц, до: 1300 МГц),
на выходе смесителя мы получим множество радио-импульсов в полосе частот от: ПЧ, до: (ПЧ + 80 МГц).
6. следовательно, чтобы измерить частоту пришедшего импульса, между выходом смесителя и усилителем ПЧ,
на частоте ПЧ нам придется поставить полосовой фильтр с шириной полосы пропускания: 50 кГц.
7. скорость нарастания колебаний на выходе этого фильтра будет ограничена временем: 1/50 кГц = 20 мкс.
8. меж тем, при времени сканирования: 300 мкс, на каждый канал шириной 50 кГц приходится 300 мкс / 1600 = 0,1875 мкс,
что на порядок меньше времени необходимого для нормальной работы фильтра.

Не трудно заметить, что проблема возникает как результат последовательной фильтрации всех 1600 каналов за время 300 мкс.
При параллельной фильтрации с помощью банка из 1600 фильтров этой проблемы не возникает.
Естественно, такое количество фильтров возможно реализовать только с помощью алгоритмов ЦОС,
на что и было указано в самом первом ответе.

[khach]

на выходе смесителя мы получим множество радио-импульсов в полосе частот от: ПЧ, до: (ПЧ + 80 МГц).
6. следовательно, чтобы измерить частоту пришедшего импульса, между выходом смесителя и усилителем ПЧ,
на частоте ПЧ нам придется поставить полосовой фильтр с шириной полосы пропускания: 50 кГц.
7. скорость нарастания колебаний на выходе этого фильтра будет ограничена временем: 1/50 кГц = 20 мкс.

Пункт 6 - неверно. Нет необходимости ждать 20 мкс, чтобы обнаружить наличие импульса. Двухпороговый компаратор сработает за сотни наносекунд (нет необходимости ждать полной амплитуды, достаточно из шумов выйти). А когда импульс обнаружен и сканирование остановлено и началась точная стабилизация частоты опорного генератора, то этот интервал определяется постоянной времени петли ФАПЧ. Эта постоянная времени действительно около 20 мкс. Т.е через 3 тау импульс может заканчиваться-генератор уже стабилизировался по частоте.

[blackfin]

Пункт 6 - неверно.

Еще раз повторюсь.

Сумма двух импульсов:

x(t) = cos(2*pi*F*t), и
y(t) = cos(2*pi*(F+200kHz)*t),

одновременно пришедших на вход Вашей схемы ФАПЧ, равна:

s(t) = x(t)+y(t) = cos(2*pi*F*t)+cos(2*pi*(F+200kHz)*t) = 2*cos(2*pi*(F+100kHz)*t)*cos(2*pi*100kHz*t).

Первый множитель - быстро осциллирующий множитель с частотой F+100kHz,
которой ФИЗИЧЕСКИ НЕТ на входе фазового детектора ФАПЧ.
Второй множитель - медленно меняющаяся амплитуда s(t) и поскольку
фазовый детектор по определению изменение амплитуды игнорирует,
Ваша схема ФАПЧ "подстроится" к частоте F+100kHz, что приведет
к ошибке в измерении частоты за пределами допуска +/- 50 кГц.