Устройство для измерения фазовых флуктуаций

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИИ, содержащее входной усилитель и последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель низкой частоты, входной интегратор , ёлок вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, квадратор, выходу ной интегратор и индикатор, о т л и чающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения фазовых флуктуации, в него введены последовательно соединенные блок выделе- . ния тактовой частоты, первый дели:тель частоты, формирователь времен:ного интервала и .времяамплитудный ;преобразователь и последовательно , : соединенные блок синхронизации, блок подстройки частоты, генератор опор:ной частоты, второй делитель частоты; I и формирователь импульсов запуска,. ;при этом выход входного усилителя соединен с вторым входом формирователя временного интервала и входом блока вьщеления тактовой частоты, выход которого соединен с вторым ВХОДОМ блока подстройки частоты, третий вход которого соединен с ; первым входом второго делителя частоты, второй вход которого соединён ;с вторым входом первого делителя (Л iчастоты и с вторым выходом блока с ;синхронизации, а выход формироваi теля импульсов запуска соединен с ;вторым входом времяамплитудного преобразователя, выход которого со« iдинен с входом фильтра нижних час: тот. , . . - (Х со м э

/

- СОЮЗ СНИХ

С ЕСНИХ

РЕСПУБ ИН

« (1Е а) 1 11 H 04 В 3/46

Х

Ю«««

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3540085/18-09 :тель частоты, формирователь времен(22) 10.01.83 . :ного интервала и .времяамплитудный (46) 30.03.84. Бюл. У 12 ., преобразователь и последовательно (72) В.С. Симонов и А.Г. Сакенко,--. соединенные блок синхронизации, блок (53) 621.395.664(088.8) . :, подстройки частоты, генератор опор(56) 1.Авторское свидетельство СССР :ной частоты, второй делитель частоты: 9. 944122, кл. Н 04 В 3/46, 1980. ;и формирователь импульсов запуска,.

2. Авторское свидетельство СССР:,при этом выход .входного усилителя

У 902272, кл. Н 04 В 3/46, 1980 . . . соединен с вторым входом формирова(прототип). теля временного интервала и входом (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ блока выделения тактовой частоты, ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИЙ, содержащее вход- выход которого соединен с вторым ной Усилитель н последовательно сое- входом блока подстройки частоты, диненные фильтр нижних частот, уси- . третий вход которого соединен с литель низкой частоты, входной инте-. .;первым входом второго делителя часгратор блок вычитания, второй вход тоты, второй вход которого соединен которого соединен с выходом усилите- с вторым входом первого делителя ля низкой частоты, квадратор, выход .:. частоты и с вторым выходом блока ной интегратор и индикатор, о т л и -. .. синхронизации, а выход формироваа ю щ е е с я тем, что, с целью : теля импульсов запуска соединен с расширения диапазона измерения фазо- -, :вторым входом времяамплитудного вых флуктуаций, в него введены после-, преобразбвателя, выход которого сое довательно соединенные блок выделе- :-.динен с входом фильтра нижних часния тактовой частоты, первый дели1083376

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано для измерения интенсивности фазовых флук туаций в процессе настройки, технической эксплуатации и нормирования электрических параметров оборудования линий связи.

Известно устройство для измерения фазовых флуктуаций, содержащее блок выделения тактовой частоты, f0 блок подстройки частоты и последовательно соединенные блок согласования, фазовый детектор и индикатор 1).

--- †. Однако данное устройство осуществляет измерение фазовых флуктуа- 15 ций только в пределах половины периода и точность измерения его не- . высока,; так как.осуществляется не по информационному импульсному сигналу, а по сигналу выделителя 20 тактовой частоты, на "который с какойто степенью приближения переносятся фаэовые флуктуации реального сигнала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату 25 к предлагаемому является устройство для измерения фазовых флуктуаций, содержащее входной усилитель и последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель низкой частоты, щ входной интегратор, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, квадратор, выходной интегратор и индика-. r2q35

Недостатком известного устройства является невозможность измерения фазовых флуктуаций вьнпе 180 .

Цель изобретения — расширение диа; пазона измерения фазовых флуктуаций.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения фазовых флуктуаций, содержащее входной усилитель и последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель низкой частоты, входной интегратор, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, квадратор, выходной интегратор и индикатор, введены последовательно соединенные блок выделения тактовой частоты, первый делитель частоты, формирователь временного интервала и времяамплитудный преобразователь и последовательно соединенные блок синхронизации, блок подстройки частоты, генератор опорной частоты, второй делитель частоты и формирователь импульсов запуска, при этом выход входного усилителя соединен с вторым входом формирователя временного интервала и входом блока выделения тактовой частоты, выход которого соединен с вторым входом блока подстройки частоты, третий вход которого соединен с пер,вым входом второго делителя частоты, второй вход которого соединен с вторым входом первого делителя частоты и вторым выходом блока синхронизации, а выход формирователя импульсов запуска соединен с вторым входом времяамплитудного.преобразователя, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения фазовых флуктуаций содержит входной усилитель 1, блок 2 выделения тактовой частоты, формирователь 3 временного интервала. блок 4 подстройки частоты, первый делитель 5 частоты, генератор 6 опорной частоты, блок 7 синхронизации, второй делитель 8 частоты, формирователь 9 импульсов запуска, времяамплитудный преобразователь 10, фильтр 11 нижних частот, усилитель 12 низкой частоты, входной интегратор 13, блок 14 вычитания, квадратор 15, выходной интегратор 16 и индикатор 17.

Устройство работает следующим образом.

Линейный сигнал с исследуемой линии связи поступает на входной усилитель 1, в котором происходит усиление и нормирование его по амплнтуде, а с выхода входного усилителяв блок 2 выделения тактовой частоты и одновременно на второй вход формирователя 3 временного интервала.

Блок 2 выделения тактовой частоты представляет собой генератор гармонических колебаний, синхронизируемый. импульсами, поступающими с входного усилителя 1. Сигнапы с блока 2 поступают на блок. 4 подстройки частоты и первый делитель 5 частоты, Блок 4 подстройки частоты предназначен для сравнения частот сигналов блока 2 выделения тактовой частоты и генератора 6 опорной частоты и выдачи управляющего напряжения на изменение частоты генератора 6. Конечная цель такого изменения состо-.

3 1083 ит в уравнении частоты сигналов rer нератора 6 опорной частоты с частотой сигналов блока 2 вьщеления тактовой частоты. Первый делитель 5 частоты предназначен для деления час- 5 тоты сигналов блока 2 выделения тактовой частоты.

Генератор 6 опорной частоты пред- ставляет собой кварцевый генератор,частота которого подстраивается с поМощью варикапа, управляемого с блока 4 подстройки частоты. Два входа блока 4 используются для подачи на него сигналов блока 2 вьщеления тактовой частоты.и генератора 6 опор ной частоты, а отдельный (первый) вход — для подачи сигнала "Подстройка" с блока 7 синхронизации. Блок

4 подстройки частоты содержит два делителя, узел сравнения кодбви цифро- 20 аналоговый преобразователь. По сигналу "Подстройка" с блока 7 синхронизации начинается процесс подстройг ки частоты генератора 6 опорной частоты до частоты блока 2 выделе- 2 ния тактовой частоты.

Подстройка осуществляется следующим образом.

Сигналы блока 2 выделения тактовой частоты.и генератора 6 опорной частоты в блоке 4 подстройки частоты делятся до единиц герц делителями, входящими в состав этого блока, и поступают на узел сравнения кодов. Раз -. ность значений кодов поступает на

35 цифроаналоговый преобразователь, Постоянное напряжение, отображаю.щее разность частот, поступает на генератор 6 опорной частоты. Подстройка осуществляется только во 4О время действия сигнала "Подстройка", после прекращения которого частота генератора 6 опорной частоты остается постоянной и неизменной. Следом за сигналом Подстройка" с блока 7 4> синхронизации на вторые входы первого и второго делителей 5 и 8 частоты поступает сигнал "Измерение", разрешающий их работу. Первый де-. литель 5 осуществляет деление час50 тоти сигналов блока 2 вьщеления тактовой частоты, а второй делитель 8сигналов генератора 6 опорной частоты.Деление обоими делителями осуществляется одновременно до частоты 2Щ где ٠— максимальная частота фазовой модуляции. Сигналы с первого делителя 5 частоты посту-, пают на формирователь 3 временного

376 4 интервала, равного периоду сигнала и с частотой 2КЯ.

На второй вход формирователя 3 временного интервала поступает сигнал с выхода входного усилителя 1.

С помощью формирователя 3 осуществляется стробировани6 импульсов с ли; нии, т.е. выборка импульсов с линии ,с определенной частотой, определяемой максимальной частотой фазовой мо дуляции.

Сигналы со второго делителя 8 частоты поступают на формирователь

9 импульсов запуска, с помощью которого осуществляется формирование импульсов запуска с частотой также 2ЕЯ и длительностью Т„/2, где Т вЂ” период повторения импульсов генератора 6 опорной частоты.

Импульсы в формирователе 9 импульсов запуска формируются за несколько периодов до формирования сигнала временного интервала. Это время определяется диапазоном измерения фазовой флуктуации. Если ожидаемое значение размаха фазовой флуктуации составляет до двух периодов тактовой частоты, то формирование импульсов запуска осуществляется за один период тактовой частоты до момента формировайия временного интервала, а если ожидаемое значение размаха составляет до четырех периодов тактовой частоты, то формирование импульсов запуска осуществляется за два периода .тактовой частоты и т. д, Сигналы формирователя 9 импульсов запуска и формирователя 3 временного интервала поступают на времяамплитудный преобразователь 10, состоящий из формирователя временного интервала, генератора пилообразного напряжения и блока выбооки и хванения С помощью сигналов, поступающих на входы времяамплитудного преобразователя 10, осуществляется формирование временного интервала, пропорционального временной разности их прихода. Сигналы временного интер( вала поступают на генератор пилообразного напряжения, где осуществляется преобразование длительностей временных интервалов в напряжение. уровни, напряжений каждого цикла преобразования поступают на блок выборки и хранения, где осуществляется запоминание и слежение sa ux текущим амплитудным значением.

Э 10833,76 " б.

С выхода времяамплитудиого преоб. разователя "10 напряжение, пропорциональное величинам фазовых отклонений, поступает через фильтр 11 Миж" них частот йа усилитель 12 низкой 5 частоты, имеющий равномерные амплитудно-частотные характеристики s полосе частот фазовых. флуктуаций. В результате выходной сигнал,усилите-, ля 12 низкой частоты отображает мено- 1О венные значения фазовых флуктуаций импульсов, приходящих на устройство с линии связи»

Во входном интеграторе 13, блоке

14 вычитания, квадраторе 1S и выход-. ном интеграторе 16 осуществляется усреднение величин фазовых флуктуаций в следующей последовательности: вычисляется среднее значение P(t) фазовых флуктуаций, определяются 20 разности VÄ(t)- q (t), где 4 Д (t) текущее значение фазы, вычисляются значения PP; (t) — 9 (t)) и подсчитывается.величина среднеквадратичес-. кого значения фазовых флуктуаций по. формуле

30 где и — число измерений.

Напряжение на выходе выходного интегратора 16 измеряется с помощью индикатора 17.

Если в измеряемой линии отсутствуют фазовые флуктуации, то импульсы с входного усилителя 1, прошедшие через формирователь 3 временного интервала на времяамплитудный преобразователь 10, следуют стабильно во времени, При этом генератор 6 опорной частоты на время измерения не перестраивается, следовательно, час" тота его остается неизменной, и импульсы с формирователя 9 импульсов, запуска также следуют стабильно во времени. В этом случае на выходе времяамплнтудного преобразователя 10 формируется постоянное напряжение, определяемое расфазировкой сигналов входного усилителя 1 и генератора 6 ,опорной частоты. Это значение постоянного напряжения определяет среднеарифметическое значение раз, ности фаэ, а поскольку отклонения, от среднеарифметического значения SS отсутствуют,то индикатор 17 показывает нулевое среднеквадратическое значение фаэовой флуктуации.. Рассмотрим случай, когда в измеряемой линии имеется фаэовая модуляция и значение высбкочастотной флук..1 туации (от сотен килогерц до десятка мегагерц) составляет доли периода, а значение низкочастотной флуктуации (от единиц герц до сотен килогерц) — десятки периодов.

Поскольку блок 2 выделения тактовой частоты синхрониэируется сигналами с линии, .то фаза колебаний сигналов на его выходе в какой-то степени следит за фазой флуктуирующего сигнала с линии. Блок 2 выделе-ния тактовой частоты в диапазоне возможных значений частот модуляции способен следить за фазой сигналов с линии. Следовательно, и формирователь 3 временного интервала будет . отслеживать изменения фазы сигнала с линии.

Формирователь 3 временного интервала выполнен таким образом, что длительность формируемых им сигналов равна периоду сигнала с линии. Кроме того, моменты формирования их выбраны таким образом, что временное положение импульсов линии, поступающих на формирователь 3 временного интервала, соответствует середине формируемых им сигналов. Поскольку длительность сигналов формирователя 3 временного интервала в два раза больше длительности сигналов с линии, то если даже отдельные сигналы флуктуируют с большей величиной, чем среднестатистический импульс линии, все равно они проходят на времяамплитудный преобразователь 10. Частота же сигналов генератора 6 опорной частоты остается неизменной, н моменты появления сигналов с формирователя

9 импульсов запуска на времяамплитудный преобразователь 10 остаются стабнльныыю во времени. На выходе времяамплитудного преобразователя

10 появляется переменное напряжение> повторяющее характер фазовой флуктуации. Фильтр 11 нижних частот выделяет составляющую модулирующей частоты, которая поступает на обработку и подсчет среднеквадратического значения фазовой флуктуации.

Измерения возможны как с помощью тестового сигнала, подаваемого в линию, так и по реальному сигнапу без перерыва связи в линии. Для этого достаточно, чтобы генератор 6

7,108И76 8 опорной частоты перестраивался в диа- Технико-зкономическая эффектив1 назоне тактовых частот линни связи. ность предлагаемого устройства заПри работе по реальным сигналам ключается в обеспечении измерений не в каждые моменты формирования среднеквадратической величины фазовременного интервала на времяампли- g вых флуктуаций в диапазоне до 10Т тудный преобразователь 10 поступают с погрешностью 1-23, причем диапаимпульсы с лйнии и запоминается пре. зон частот измеряемого параметра дыдущее значение напряжения. составляет от 10 Гц до 3,5 МГц.

Составитель В. Слепаков

Редактор Т. Иермелштейн Техред М.Кузьма Корректор А. Знмокосов

Заказ 1789/53 Тираж 635. Подписное

ЭНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,- Раушская наб., д. 4/5

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