Измеритель фазовых флуктуаций сигналов

 

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВШ; ФЛУКТУАЦИИ СИГНАЛОЕГ, содержапцй первый и второй масштабно-временные преобразователи, фазоизмерительный блок, генератор считывакщих сигналов , генератор стробирующих сигналов, ;причем выходы масштабно-временных преобразователей соединены с входами фазоизмерительного блока, сигнальный вход генератора стробирукнцих сигналов соединен с входом первого масштабно-временного преобразователя, выхо генераторе считывающих сигналов Соединены с входами считывания масштабно-временных щ}еобразова-. телей, выходы генератора стробирующих сигналов соединены; со стробирзгнщиг ми входами масштабно-временных преобразователей , отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения в широком частотном диапазоне, в него введен блок обработки результатов измере НИИ, а входы масштабно-временных преобразователей соединены между собой и с входной клеммой измерителя, выход фазоизмерительного блока соединен с входом блока обработки результатов измерения, вход опорного сигнала генератора стробирующих :сигналов и вход генератора считывающих сигналов соединены с входной клеммой опорного сигнала. «И. Измеритель по п.1, о т л ич а ю щ и и с я тем, что генератор стробирующих сигналов содержит перйый и второй делители частоты,фор мироватёль коротких импульсой зйё (Л .мент ИЛИ, измеритель среднего Значения периода сигнала, управляе|Мую линию задержки , первый и второй элементы И, инвертор, кольцевой ;Пересчетный блок и триггер, причем |вход первого делителя частоты роеди|нен с входом генератора считывающих :импульсов и входной клеммой опорного :сигнала, с выходом первого-делителя 00 |частоты последовательно соединены формирователь коротких импульсов, ел ел элемент ИЛИ, упдавляемаялиния задержки , второй делитель частоты, ин00 вертор и первый элемент И, выход первого элемента И соединен с вторым входом элемента ШШ, вход триггера соединен с выходом первого делителя частоты, первый вход второго элемента И соединен с .выходом второго делителя частоты, а вторые входы обоих элементов И соединены с выходом управляемой линии и входом кольцевого пересчетного

СОЮЗ ООВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (10 зю9 G 01 R 25/00!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, « "«««««««, Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3321822/18-21 (22) 27.07.81 ,(46) 23.03.84. Бюл. У 11 (72) С.М. Маевский, Е.К. Батуревич, А.С. Милковский и А.И. Фендриков (53) 621.317.77 (088.8) (56с) 1 . Благов В.А. и др. Аппаратура для частотных и временных измерений, М., "Советское радио", 1971, с. 246-249.

2. Фендриков А.И. Исследование .и разработка методов аппаратуры для измерения фазового сдвига. Автореферат диссертации, Киев, КПИ, 1978, с. 19 (прототип). (54) (57) 1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ

ФЛУКТУАЦИЙ СИГНАЛОЕ, содержащий первый и второй масштабно-временные преобразователи, фазоиэмерительный блок, генератор считывающих сигналов, генератор стробирующих сигналов, причем выходы масштабно-временных преобразователей соединены с входами фаэоизмерительного блока, сигнальный вход генератора стробирующих сигйалов соединен с входом первого масштабно-временного преобразователя, вихры генератора считывающих сигналов соединены с входами считывания масштабно-временных преобразователей, выходы генератора стробирующих сигналов cîåäèíåíû> со стробирующи-.. ми входами масштабно-временных преобразователей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения в широком частотном диапазоне, в него введен блок обработки результатов измере ний, а входы масштабно-временных преобразователей соединены между собой и с входной клеммой измерителя, ;выход фазоизмерительного блока соединен с входом блока обработки ре зультатов измерения, вход опорного сигнала генератора стробирующих сигналов и вход генератора считывающих сигналов соединены с входной клеммой опорного сигнала.

° .2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что генератор стробирующих сигналов содержит пер:вый и второй делители частоты,фор мирователь коротких импульсов эле:мент ИЛИ, измеритель среднего значения периода сигнала, управляе;мую линию задержки, первый и втброй элементы И, инвертор, кольцевой ,пересчетный блок и триггер, причем, вход первого делителя частоты .соеди нен с входом генератора считывающих

:.импульсов и входной клеммой опорного

;.сигнала, с выходом первого делителя

;частоты последовательно соединены формирователь коротких импульсов, I элемент ИИИ, управляемая линия saдержки, второй делитель частоты, инвертор и первый элемент И, выход первого элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, вход триггера соединен с выходом первого делителя частоты, первый вход второго элемента И соединен с .выходом второго делителя частоты, а вторые входы обоих элементов И соединены с выходом управляемой линии зауфржкн н входом кольцевого пересчетного

1081558

1О блока, управляющий вход линии задерж ки соединен с выходом измерителя средйего значения периода сигнала, вход которого соединен с сигнальным

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь.зовано при измерении фазовых и частотных флуктуаций сигналов.

Известно устройство для измерения 5 фазовых флуктуаций сигналов путем сравнения частоты исследуемого сигнала с частотой опорного сигнала с помощью фазового детектора или электронно-счетного частотомера (1) .

Однако известное устройство от личается недостаточно высокой точностью, так как для их реализации в диапазоне частот исследуемого сигнала необходим перестраиваемый в таком же диапазоне опорный генератор, стабильность которого значительно хуже стабильности кварцевых генераторов фиксированных частот.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является фазометр, содержащий первый и второй масштабно-временные преобразователи, генератор стробирующего сигнала, генератор считывающего сигнала, фазоизмерительный блок, арифметический блок, блок управления, цифровой отсчетный блок, формирователь импульсов, причем входы обоих масштаб-. но-временных преобразователей соеди- 30 иены с входными клеммами исследуемого и опорного сигнала соответственно, выходы масштабно-временных преобразователей соединены с входами фазоизмерительного блока, выход которого соединен с входом арифметического блока, выходы последнего соединены с входами цифрового отсчетного блока .и блока управления, выходы блока управления соединены с 4О входами генератора стробирующих сигналов, выходы генератора считывающих сигналов соединены с входами считывания масштабно-временных преобразователей, сигнальный вход генера-. 45 тора считывающих сигналов соединен входом генератора, выходы триггера и кольцевого пересчетного блока соединены с выходными клеммами генератора стробирующих сигналов.

2 с входной клеммой исследуемого сигнала, выходы генератора стробирующих сигналов соединены со стробирующими входами масштабно-временных преобразователей, вход формирователя импульсов соединен с входной клеммой исследуемого сигнала, и выход — с вторым входом блока управления (.

При измерении фазовых флуктуаций в диапазоне частот исследуемого сигнала известным фазометром необходим перестраиваемый опорный генератор, с таким же частотным диапазоном. В генераторах с широкой полосой перестройки флуктуации, возникающие благодаря наличию цепей пере-. стройки, снижают точность измерений.

Цельизобретения †повышен точнос-; ти измерения в широком частотном диапазоне.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель фазовых флуктуаций, содержащий первый и второй масштабно-временные преобразователи, фазоизмерительный блок, генератор считывающих сигналов, генератор стробирующих сигналов, причем выходы масштабно-временных преобразователей соединены с входами фазоизмерительного блока, сигнальный вход генератора стробирующих сигналов соединен с входом первого масштабно-временного преобразователя, выходы генера= тора считывающих сигналов соединены с входом считывания масштабно-временных преобразователей, выходы генератора стробирующих сигналов соединены с стробнрующими входами масштабно-временных преобразователей, введен блок обработки результатов измерений, а входы масштабно-временных преобразователей соединены между собой и с входной клеммой измерителя, выход фазоизмерительно,го блока соединен с входом блока обработки результатов измерения, вход

1081558 4

24-1 и 24-2, фазоизмерительный блок

25 генератор 26 стробирующих сигналов.

Фазовый детектор 20 и АЦП 22 образуют фазоизмерительный блок 25,блоки 10 и 14, коммутатор 16 и АЦП 19 образуют первый масштабно-временный преобразователь < блоки !1 и 15, коммутатор 17 и АЦП 21 входят во второй

Т0 масштабно-временный преобразователь.

3 опорного сигнала генератора стробирующих сигналов и вход генератора считывающих сигналов соединены с входной клеммой опорного сигнала.

Генератор стробирующих сигналов содержит первый и второй делители частоты, формирователь коротких импульсов, элемент ИЛИ, измеритель среднего значения периода сигнала, управляемую линию задержки, первый и второй элементы И, инвертор,кольцевой пересчетный блок и триггер, причем вход первого делителя час;тоты соединен с генератором счетных импульсов и входной клеммой опорного сигнала, с выходом первого делителя частоты последовательно соединены формирователь коротких импульсов, элемент ИЛИ, управляемая линия задержки, второй делитель частоты, инвертор и первый элемент И, выход первого элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, вход триггера соединен с выходом первого делителя частоты, первый вход второго элемента И соединен с выходом второго делителя частоты, а вторые входы обоих элементов И соединены с выходом управляемой линии задержки и входом кольцевого пересчетного блока управляющий вход линии задержки соединен с выходом измерителя среднего значения периода сигнала, вход которого соединен с сигнальным входом генератора, выходы триггера и кольцевого пересчетного блока соединены с выходными клеммами генератора

:стробирующих сигналов.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит первый де- литель 1. частоты, формирователь 2 коротких импульсов, элемент 3 ИЛИ, управляемую линию 4 задержки, первый элемент 5 И, измеритель 6.среднего значения периода сигнала,второй делитель 7 частоты, второй элемент 8 И, инвертор 9, блоки 10 и 11 элементов И, кольцевой пересчетный блок 12, триггер 13, блоки 14 и 15 элементов выборки-хранения, коммутаторы 16 и 17, генератор 18 считывающих сигналов, первый цифроаналоговый преобразователь 19, фазовый детектор 20, второй цифроаналоговый преобразователь 21, аналогоцифровой преобразователь 22,блок 23 обработки результатов измерения, масштабно-временные преобразователи

Вход блока 23 обработки результатов измерения соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя

15 (АЦП) 22, вход которого соединен с выходом фазового детекгора 20, а входы последнего соединены с выходами цифроаналоговых преобразователей (IIAII) 19 и 21-. Входы ЦАП 19 и 21

20 соединены с выходами коммутаторов

16 и 17. Входы коммутатора 16 соеди" иены с выходами блока 14 элементов выборки-хранения, а входы коммута.тора 1? соединены с выходами блока

15 элементов выборки-хранения,сигнальные входы блоков 14 и 15 элемснтов выборки-хранения соединены между собой и с входной клеммой устройства. Управляющие входы блоков элементов выборки-хранения 14 и 15

30 соединены с выходами элементов И блоков 10 и 11 соответственно, первые входы элементов И блоков.10 и

11 соединены между собой и выходом кольцевого пересчетного блока 12.

З5 Вторые входы элементов И блока 10 соединены между собой и с первым выходом триггера 13, а вторые входы элементов И блока 11 соединены между собой и с вторым выходом тригге40 ра 13. Третьи входы одноименных элементов И блоков 10 и 11 попарно соединенй между собой и с выходами кольцевого пересчетного блока 12.

Первый делитель 1 частоты, формиро45 ватель 2 коротких импульсов, элемент ИЛИ 3, управляемая линия 4 задержки, второй делитель 7 частоты, инвертор 9 и первый элемент И 5 соединены последовательно. Второй вход элемента ИЛИ 3 соединен с выходом первого элемента И 5, а второй вход последнего соединен с входом второго элемента И 8, выходом управляемой линии задержки и входом кольцевого пересчетного блока 12. Второй вход второго элемента И 8 соединен с выходом делителя 7 частоты. Управляющий вход линии 4 задержки соединен

1081558

45 с выходом измерителя, среднего зна- чения периода сигнала 6, вход которого соединен с входной клеммой исследуемого сгггнала. Вход генератора считывающего сигнала 18 соеди- 5 нен с входной клеммой опорггого сиг-! нала, а выход — с входами коммута тора 16 и 17.

Устройство работает следующим образом. го

Из высокостабильного сигнала фиксированной частоты, в качестве которого может быть взят выходной сигнал стандарта частоты, с помощью первого делителя частоты 1 и форми- . 15 .рователя коротких 2 импульсов формируют импульсы, период следования которых равен требуемому интервалу определения фазовых флуктуаций.Каждый сформированный короткий импульс. 2гг проходит через элемент ИЛИ 3, управляемую линию 4 задержки, первый элемент И 5 на другой вход элемента ИЛИ 3. В результате многократной рециркуляции короткого импульса 25 в указанном контуре.на выходе управляемой линии задержки получают последовательность коротких импульсов с периодом следования Т =t<+t +t>, где » - значение задержки сигнала в управляемой линии 4 задержки, и - значение задержки сигнала в и первом элементе И 5, t — значение задержки сигнала s элементе ИЛИ 3.

Выходным кодом измерителя 6 среднего значения периода сигнала ус ганавливается значение задержки, вносимое управляемой линией задержки, при котором значение периода следования рециркулированных импульТ р сов поддерживается равным Т где Т вЂ” среднее значение периода

1 исследуемого сигнала эа время

Т.Э Т„

Второй делитель частоты 7, второй элемент И 8 и инвертор 9 служат для выделения из последовательности рециркулированных импульсов серии иэ и импульсов и срыва после этого процесса рециркуляции. При поступлении п-1 рециркулированных импульсов на вход второго делителя

7 частоты на его выходе устанавливается потенциал, разрешающий прохождение и-го короткого импульса

55 через второй элемент И 8 на вход установки в "0" второго делителя частоты. Выходной сигнал второго делителя 7 частоты инвертируется инвертором 9 и поступает на второй вход первого элемента И 5, запрещая при этом прохождение через нее и-го короткого импульса. Последний и-ый короткий импульс полученной серии импульсов проходит через второй элемент И 8 и устанавливает второй делитель частоты в исходное, нулевое состояние. Сформированные серии из и импульсов поступают на первце входы элементов И первого 10 и.второго 11 блоков элементов И а также на вход кольцевого и-разрядного пересчетного блока 12, у которого один из разрядов установлен в состояние логической единицы, а остальные — в состояние логического нуля.

При воздействии серии коротких импульсов на вход кольцевого пересчетного блока разрешающий уровень логической единицы появляется последовательно на выходе каждого его разряда и поступает последовательно е на третий вход каждого из п элементов И первого и второго блоков элементов И 10 и 11. На вторые входы элементов И первого и второго блоков

10 и 11 поступает сигнал соответственно с прямого или инверсного выходов триггера 13, на вход которого подается выходной сигнал первого делителя частоты. При этом каждый импульс иэ серии коротких импульсов проходит через один из элементов И блоков 10 и 11 на управляющий вход соответствующего элемента выборки хранения первого 14 или второго 15 блоков элементов в зависимости от состояния триггера. Таким образом триггер, кольцевой пересчетный блок, первый и второй блоки элементов И 10 и 11 образуют распределитель коротких импульсов каждой серии на управляющие входы первого или второго блоков элементов выборкихранения. Для устранения погрешности запоминания элементы выборки хранения могут быть выполнены цифровыми.

Исследуемый сигнал поступает на сигнальные входы всех элементов выборки-хранения, которые осуществляют запоминание значений исследуемого сигнала в моменты прихода на их управляющие входы коротких импульсов.

Первая и вторая группы элементов выборки хранения производят запоминание и значений исследуемого сигнала, равномерно.распределенных

1081558

2Х 1

ЮЫШН Заказ 1543/40 Тираж 711 Подписное

Фианщ ШШ Читает", г, Уигородда.Проектная, 4 внутри одного его периода. Интервал времени между периодами исследуемого сигнала, запомненными первой .и второй группами элементов выборки-хра кения, равен интервалу определения фазовых флуктуаций. Выходные кодовые сигналы, первой группы элементов выборки хранения поступают на соответствующие входы первого коммутатора

16, а выходные кодовые сигналы вто" рой группы .элементов выборки-хранения подаются на» соответствующие входы второго коммутатора 17. На управляющие входы первого-и второго коммутаторов поступают выходные сиг налы генератора 18 считывающих сигналов, на вход которого подается опорный сигнал. При последователь5 ном подключении входов коммутаторов к входам цифроаналоговых преобразователей 19 и 21 на выходах последних 11 = 20, Ay " 0,01о

Таким образом; предложенное тех ническое решение позволяет повысить точность измерения в широком частотном диапазоне без перестраиваемого высокостабильного опорного генера- тора.