Способ измерения частотных флуктуаций высокостабильных генераторов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

1() б 01 и 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

Ф \

° °

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВЪГ (21) 3446039/18-21

1 (22) 26.05.82 (46) 23.11.83, Бюл. 9 43 (72) С.М. Иаевский, E.K. Батуревич и A.Ñ. Милковский (53) 621.317(OI88.8) (56) 1. Аппаратура для частотных и временных измерений, Под ред, Горшкова A,Ï, M., Советское радио, 1971, с. 246.

2. Там же, с, 249. т (54 ) (57 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ . ФЛУКТУАЦИЙ ВЫСОКОСТАБИЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ, основанный на сравнении фазы исследуемого сигнала, о т— л и ч а ю tg и и с я тем, что, с

„.Я0„„1056070 . А целью повышения точности измерения частотных флуктуаций высокостабильных генераторов в диапазоне частот исследуемого сигнала, из опорного сигнала формируют равные интервалы времени, измеряют мгновенные значения фазы исследуемого сигнала через сформированные равные интервалы времени и определяют значение частотных флуктуаций как отношение разности текущего знания разности смежных иэмереннь х зна-, чений фазы исследуемого сигнала и среднего значения разностей смежных измеренных мгновенных значений фазы исследуемого сигнала к значению сформированного интервала времени„. .Я

1056070!

15 с

50

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольэовано в устройствах для измерения частотных и фазовых флуктуаций высокостабильных генераторов.

Известен способ измерения частотных флуктуаций высокостабильных генераторов путем определения с помощью частотомера длительности периода разностной частоты смешиваемых исследуемого и опорного сигналов 1 ).

Указанный способ обеспечивает недостаточно высокую точность измерения частотных флуктуаций, Это вызвано тем, что способ требует определенной и постоянной раз ности частот сравниваемых сигналов, Существующие стандарты частоты, используемые в качестве опорных генераторов, имеют фиксированные значе.ния частот выходных сигналов, Частоты исследуемых сигналов могут иметь произвольное значение, поэтому для выполнения требуемого условия необходимо применять преобразование частоты опорного сигнала В про-,: цессе преобразования частоты в преобразованную частоту неизбежно вносятся дополнительные частотные или фазовые флуктуации, создаваемые частотными преобразователями.

Наиболее близким техническим ре- шением к изобретению является способ измерения частотных флуктуа-. ций, основанный на сравнении фазы исследуемого сигнала генератора с З5 фазой сигнала опорного генератора при помощи фазового детектора 2 .

Недостатком способа является недостаточно высокая точность измерения частотных флуктаций в диапа- 40 зоне частот исследуемого сигнала

Это вызвано необходимостью равенства частот сравниваемых сигналов и, следовательно, перестройки частоты опорного генератора в диапазоне час- 45 тот исследуемого сигнала.

Целью изобретения является повышение точности измерения частотных флуктуаций высокостабильных генераторов в диапазоне частот исследуемого сигнала, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения частотных флуктуаций высокостабильных генераторов, основанному на сравнении фазы исследуемого сигнала с фазой опорного сигнала,. иэ опорного сигнала формируют равные интервалы времени, измеряют мгно« венные значения фазы исследуемого сигнала через сформированные равные интервалы времени и определяют эначенйе частотных флуктуаций как отношение разности текущего значения раэностй смежных измеренных мгновенных значений фазы исследуемого сигнала и среднего значения разностей смежных измеренных мгновенных значений фазы исследуемого сигнала к значению сформированного интервала времени, Сущность предлагаемого способа заключается в том, что частотныефлуктуации высокостабильных генераторов определяют как отношение отклонения части значения фазового набега исследуемого сигнала эа сформированный интервал времени без учета целого числа его периодов от усредненного значения указанных частей значений фазовых набегов к значению сформированного интервала времени

В предложенном способе не учитывается целое число периодов исследуемого сигнала эа сформированный интервал времени, так как отклонение фазового набега сигнала, высокостабильного генератора от усредненного значения набега эа короткие интервалы времени (при измерении кратковременной нвстабильностй "частоты ) не превышает одного его периода.

Из сигнала опорного высокостабильного генератора формируют равные интервалы времени, которые являются интервалами определения частотных флуктуаций, характеризующих нестабильность частоты исследуемого сигнала Через каждый сформиро- ванный интервал времени определяют мгновенные значения фазы ф(1 ) исследуемого сигнала и находят значения разностей каждый двух смежных мгновенных значений фазы исследуемого сигнала Полученные таким образом значения разностей гсмежных мгновенных значений фазы исследуемого сигнала представляют собой часть фазового набега исследуемого сигнала за время С без учета целого числа п его периодов

Ф(Ф +. ) — Ф(С > ) = д7, Ф(1 ), где лТ; C>(t ) — полный фазовый набег исследуемого сигнала эа интвервал времени

i 1 t j+1

При отсутствии частотных флуктуаций исследуемого сигнала .значение указанной разности имеет неизменное значение„

По М значениям указанной разнос- .ти смежных мгновенных значений фазы исследуемого сигнала находят ее среднее арифметическое значение

1 056070

25

ВНИИПИ Заказ 9293/36

Тираж 710 Подписное

Филиал ППЛ "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

М где dГ„Ф(t;). — усредненное по N реализациям значение фазового набега сигнала на интервале времени

Значение М выбирает=я из условия

N ь pi T icxx где Т„„с„„— период самой низкочастотной состав.пяющей анали зируемых частотных флуктаций, Частотные флуктуации дФ определяют как отношение разности текущего значения разности смежных 15 мгновенных значений фазы исследуемого сигнала и усредненного значения разности смежных мгновенных значений фазы исследуемого сигнала" к значению сформированногс интер- вала времени E (e(t;„)-e(t;))- (,Ä)-e(t;)

heY

На чертеже приведено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Из сигнала опорного генератора

1 формируют с помощью делителя 2 частоты и формирователя 3 импульсов 30 короткие импульсы с перибдом следования, равным требуемому интервалу определения частотных флуктуаций исследуемого сигнала Изме ритель 4 мгновенных значений фазы сигнала в моменты прихода на его управляющий вход коротких импульсов с выхода формирователя измеряет мгновенные значения текущей фазы выходного сигнала иеследуемого.генератора 5, Измеренные мгновенные

:значения текущей фазы исследуемого сигнала поступают через коммутатор

6 в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ 1 7, в котором в каждый момент времени хранятся,"коды двух

45 смежных мгновенных значений фазы исследуемого сигнала Арифметическое устройство 8 вычисляет значения разностей смежных мгновенных значений фазы исследуемого сигнала, 50 которые с выхода арифметического устройства через коммутатор поступают в ОЗУ 7, В ОЗУ 7 постоянно хранятся- коды М последовательных значений разностей смежных мгновен- 55 ных значений фазы исследуемого сигнала, среднее значение которых вычисляется арифметическим устрой-. ством и хранится также в ОЗУ„ Арифметическое устройство вычисляет разность последнего записанного в ОЗУ 7 значения разности смежных мгновенных значений фазы исследуемого сигнала и среднего значения, а также производит деление полученной разности на значение сформирован.ного интервала времени, Полученные при этом значения частотных флуктуаций последовательно записываются в выходной регистр 9, В каждом цикле вычислений новое М-е вычисленное значение разности смежных мгновенных значений фазы исследуемого сигнала записывается в ОЗУ вместо (М- N)-r.o значения с соответствующей коррекцией среднего значения . Устройство 10 управления синхронизирует работу коммутатора, ОЗУ 7, арифметического устройства и выходнОго регистра

Согласно предлагаемому способу измерение частотных флуктуаций высокостабильных генераторов осу ществляют в широком частотном диапазоне относительно сигнала опорного генератора фиксированной частоты, в качестве которого может быть применен стандарт частоты, отличающийся наивысшей стабильностью, При этом отпадает необходимость в перестраиваемом в широком частотном диапазоне высокостабильном опорном генераторе, создание которого является самостоятельной сложной технической задачей.

Измерение мгновенных значений текущей фазы исследуемого сигнала может быть осуществлено путем запоминания мгновенных значений сигнала и последующего вычисления значения фазы сигнала с помощью вычислителя тригонометрических функций, Запоминание мгновенных значений сигнала может быть осуществлено с высокой точностью известными методами, например с помощью стробоскопического преобразователя, работающего в диапазоне частот до десяти гигагерц.

Следовательно, предлагаемый способ позволяет измерять с высокой точностью частотные .флуктуации высокостабильных генераторов в широком частотном диапазоне исследуемых сигналов без применения перестраиваемого а таком же диапазоне опорного генератора, частотные флуктуации которого, вызванные в основном наличием цепи перестройки частоты, ограничивают точность измерения противопоставляемого способа,