Устройство для измерения флуктуаций фазы импульсного сигнала

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (1% (Н) Эсюб 01 R 2 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСИОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ (21) 3377688/18-21 (22) 06.01.82 (46) 23.05.83. Бюл. и 19 (72) П.М. Сироткин и Ф.С. Бородицкий (53) 621.317.772(088.8). (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 390464, кл. С 01 R 25/00, 1970.

-2. Кривоаеев М. И. Основы телевизионных измерений. М., "Связь!, 1976, с. 241-243. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ФЛУКТУАЦИЙ ФАЗй ИМПУЛЬСНОГО СИГНАЛА, содержащее фазовый дискриминатор, подклю енный-входами к формирователю импульсов и формирователю пилообразного напряжения, фильтр нижних частот и индикатор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повывения точности, в него введены элемент задержки, интегратор и делитель часто" ты, при этои элемент задержки вклочен между выходом формирователя импульсов и входом запуска формирователя пилообразного напряжения, выход фазового дискриминатора подключен к входу интегратора, выход которого соединен с индикатором и через фильтр нижних частот - с входом управления формирователя пилообразного напряжения, вход делителя частоты-соединен с выходом элемента задержки, а выход - с входои установки нуля интегратора.

1 0193Я

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть, в частности, использовано при построении контрольно-измерительной аппаратуры для измерения фаэовой нестабильности сигнала синхронизации телевизионных приемников.

Известно устройство для измерения флуктуаций фазы, содержащее последовательно соединенньie основной и дополнительный Фильтры, Фазовый детектор, один вход которого подключен к выходу основного фильтра, а второйк широкополосному Фильтру, соединенному со смесителем. Устройство снаб- 15

\ жено плавным гетеродином для переноса фазовых соотношений входного сигнала на промежуточную частоту 1 .

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения, 20 обусловленная тем, что собственная фазовая нестабильность плавного гетеродина переносится на промежуточную частоту. 8 результате флуктуации фазы сигнала промежуточной частоты явля-р5 ются продуктом фазовой нестабильности двух источников - исследуемого и плавного гетеродина. I

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст- 30 ройство для измерения фазовой нестабильности импульсного сигнала, содержащее фазовый дисмриминатор, соединенный одним своим входом с фор., мирователем импульсов (ограничителем), 35 схему формирования пилообразного напряжения, вход которой соединен с управлземым по частоте генератором синусоидальных колебаний, а выход - с вторым входом фазового дискриминатора, 40

Выход фазового дискриминатора через фильтр нижних частот подключен к входу управления генератора синусоидальных колебаний 2 j:

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения.

Фазовый дискриминатор формирует на своем выходе напряжение, переменная составляющая которого пропорциональ50 на флуктуациям фазы исследуемого сигнала относительно фазы пилообразного напряжения, а следовательно, фазы управляемого генератора синусоидальных колебаний. Это обусловливает жесткие требования к фазовой стабильности сигнала генератора. Последняя зависит от пол сы прозрачности фильтра нижних частот. Чем уже полоса прозрачности фильтра, тем в более низкочастотной области возможны прецизионные измерения флуктуаций фазы. Кроме того, полоса пропускания фильтра должна быть достаточно широкой, чтобы обеспечить перестройку управляемого генератора на частоту исследуемого сигнала. При значительных колебаниях частоты исследуемого сигнала удовлетворить противоречивым требованиям,, предъявляемым к фильтру нижних частот, бывает затруднительно.Компромиссное решение в выборе полосы прозрачности фильтра приводит к снижению точности измерения.

Цель изобретения - повышение точЪ ности измерений флуктуаций фазы импульсного сигнала °

Для достижения указанной цели в устройство, содержащее Фазовый дискриминатор, подключенный входами к формирователю импульсов и формирователю пилообразного напряжения, фильтр нижних частот и индикатор, введены элемент задержки, интегратор и делитель частоты, при этом элемент за-- держки включен между выходом формирователя импульсов и входом запуска формирователя пилообразного напряжения, выход Фазового дискриминатора подключен к входу интегратора, выход которого соединен с индикатором и через фильтр нижних частот с входом управления формирователя пилообразного напряжения, вход делителя частоты соединен с выходом элемента задержки, а выход - с входом установки нуля интегратора.

Формирователь пипообоазного напря- жения может быть выполйен в виде управляемого внешним сигналом источниЭ ка регулируемого напряжения, соединенного через управляемыи внешним электрическим сигналом электронный ключ,с конденсатором, генератором тока и буферным каскадом, причем вторая обкладка конденсатора заземлена.

Такое построение формирователя пилообразного напряжения обеспечивает практически безинерционное управление начальным уровнем пилообразного напряжения и высокую линейность рабочего участка этого напряжения, что повышает точностные характеристики устройства в целом.

Интегратор может быть выполнен в виде операциОнного усилителя, неинвертирующий вход которого эаземлен, а к инвертирующему входу подключен ре1019358 зистор, при этом между выходом опера ционного усилителя и его инвертирующим входом включены параллельно соединенные конденсатор и управляемый внешним электрическим сигналом элект- ронный ключ. При таком построении интегратора обеспечивается линейная зависимость тока заряда конденсатора от входного напряжения, а также прос-. тота установки нуля интегратора сиг- )о налом, воздействующим на вход управления электронного ключа.

Физически повышение точности измерения обусловлено тем, что в формировании выходного напряжения фазового 15 дискриминатора участвуют. задержанный и незадержанный сигналы одного (испытуемого уисточника, т.е. сигналы,. не претерпевшие дополнительных изменений периода. Действие обратной связи в устройстве приводит к такому изменению начального уровня (но не периода ) пилообразного напряжения, при котором из входного сигнала фазового дискриминатора исключаются и постоян- 25 ная и переменные составляющие сигнала, лежащие в полосе прозрачности фильтра нижних частот.

При этом в известных устройствах сигнал, несущий информацию о Фазовых флуктуациях, является результатом взаимодействия двух сигналов: исследуемого и местного генератора, имеющегособственную фазовую нестабильность.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения флуктуаций фазы импульсного сигнала; на фиг. 2 - диаграммы напряжений в отдельных точках устройства.

Предлагаемое устройство для измерения флуктуаций фазы импульсного о сигнала (фиг. 1) включает в себя фазовый дискриминатор 1, соединенный одним своим входом с выходом формирователя 3 пилообразного напряжения. При этом фазовый дискриминатор 1 45 может быть выполнен, например, на полевом транзисторе, на сток которого подано напряжение пилообразной формы с шормирователя 3, в цепь затвора подан исследуемый импульсный SO сигнал с формирователя 2 импульсов, в цепи истока включен конденсатор с заземленной обкладкой.

Формирователь 2 импульсов может быть выполнен в виде одновибратора. 5у

Фазовый дискриминатор 1 соединен с аходом интегратора 4, выход которого подключен к индикатору 5,например осц. ллографу, и через фильтр 6 нижних частот к входу управления. начальным уровнем пилообразного напряжения формироват ля 3. При этом: фильтр 6 нижних частот может быть выполнен в виде активного фильтра на базе операционного усилителя. Выход формирователя импульсов ооединен с входом элемента 7 задержки, представляющей собой эквивалент длинной линии, и входом делителя 8 частоты, например блокинг-генератора. Выход элемента 7 задержки соединен с входом запуска формирователя 3 пилообразного напряжения, а выход делителя 8 частоты подклочен к входу установки нуля интегратора 4.

Предлагаемое устройство для измерений флуктуаций фазы импульсного сигнала работает следующим образом.

Исследуемый сигнал подается на формирователь 2 импульсов, с выхода которого поступает на один из входов фазового дискриминатора 1 и через элемент 7 задержки на вход запуска формирователя 3 пилообразного напряжения. Время задержки сигнала эле— ментом 7 задержки должно удовлетворять соотношению где ь — время задержкй сигнала;

T0 - номинальное значение периода сигнала; „с, — HaKci flbHoe значение колебаний периода исследуемого сигнала.

Напряжение пилообразной формы с формирователя 3 пилообразного напряжения поступает на второй вход фазового дискриминатора 1. При этом начальный (верхний ) уровень пилообразного напряжения регулируется сиг" налом, поступающим на вход управления формирователя 3 по цепи обратной связи с выхода фильтра 6 нижних частот. Фазовый дискриминатор 1 формирует напряжение, пропорциональное флуктуациям периода (но не фазы ) исследуемого сигнала. Интегр тор 4 в течение фиксированного интервала времени, определяемого периодом сигнала на входе установки нуля, осуществляет операцию интегрирования по времени входного сигнала и формирует напряже" ние, пропорциональное флуктуациям фазы исследуемого сигнала. Это напря1 унт

14 = 1

5 1019 жение подается,на индикатор 5 и в цепь обратной связи. Действие обратной связи исключает из выходного сигнала фазового дискриминатора 1 постоянную составляющую, которая привела бы к насыщению интегратора 4, а также низкочастотные составляющие, лежащие в полосе прозрачности фильт ра б нижних частот. Установка интегратора 4 в нуль производится сигналом,в поступающим на вход установки нуля с делителя 8 частоты. Коэффициент де-. ления частоты определяется из соотношения где - коэффициент деления частоты; .,Тинт - требуемое время интегрирова- щ ния.

Обозначения на фиг. 2: 9 и 10. диаграммы напряжений на выходах формирователя 2 импульсов и элемента 7

358 6 задержки соответственно; 11 - диаграм. ма напряжения на выходе формирователя 3 йилообразного напряжения (при этом штриховой линией условно показано изменение начального (верхнего ) уровня пилообразного напряжения под воздействием сигнала обратной связи ); 12 - диаграмма напряжения на выходе фазового дискриминатора 1; 13диаграмма напряжения на входе установки нуля интегратора 4; 14 - диаграмма выходного напряжения интегратора.

Точность измерения фазовых флуктуаций предлагаемым устройством в указанном диапазоне частот составляет

5 -103. Повышение точности является следствием того, что погрешность измерения предлагаемого устройства частотно независима. Поэтому в его результирующей погрешности отсутствует составляющая, обусловленная частотной зависимостью от спектра флуктуаций фазы. 1019358

Составитель С. Иороэов

Редактор . В. Данко Техред О.Неце Корректор B. Гирняк

Заказ Зб95/39 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113835 Иосква Ж-35 Рачшская наб. 6. 4/5 ю13 «ъвf в А ък ь ю Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Г