Измеритель фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИИ ПРОТЯЖЕННЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащий на передающей стороне последовательно соединенные кварцевый генератор и синтезатор частоты, выход которого соединен с входными клеммами исследуемого четырехполюсника, а на приемной стороне - первый кварцевый генератор, первый смеситель, блок фазовой -автоподстройки частоты, синтезатор частоты и блок обработки сигналов, причем сигнальный вход смесителя соединен с выходными клеммами исследуемого четырехполюсника, отличающийся тем, что, с целью повышения Точности, в приемник введены второй кварцевый генератор , второй смеситель и фазовый детектор , причем выход первого кварцевого генератора соединен с гетеродинными входами первого и второго смесителей и первым входом блока фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом второго кварцевого генератора,выходом подсоединенненного к второму входу блока автоподстройки частоты и к входу син- i/ тезатора частот ;,, выходом соеди- § .ненного с сигнальным входом второго смесителя, выход которого под- j/ соединен к первому входу фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом-первого смесителя, а выход подсоединен к входу блока обработки информации. /7риемнин Ю да to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) ".. 0 1 R 2 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3613504/24-21 (22) 01.07.83 (46) 30.10.84. Бюл.9 40 (72) А.В.Бальчюнайтис и A.-A.À.Ãèëèñ (53) 621.317.373(088.8) (56) 1.Рекомендации Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии. Оранжевая книга, т.2, рекомендация 0-91.

2.Авторское свидетельство СССР

9 815674, K .G 01 R 25/00, 1979 (прототип) . (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИИ ПРОТЯЖЕННЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащий на передающей стороне последовательно соединенные кварцевый генератор и синтезатор частоты, выход которого соединен с входными клеммами исследуемого четырехполюсника, а на приемной стороне — первый кварцевый генератор, первый смеситель, блок фазовой автоподстройки частоты, синтезатор частоты и блок обработки

ÄÄSUÄÄ 1121627 А сигналов, причем сигнальный вход смесителя соединен с выходными клеммами исследуемого четырехполюсника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в приемник введены второй кварцевый генератор, второй смеситель и фазовый детектор, причем выход первого кварцевого генератора соединен с гетеродинными входами первого и второго смесителей и первым входом блока фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом второго кварцевого генератора, выходом поцсоеди не нненного к второму входу блока автоподстройки частоты и к входу син- р тезатора частотк. выходом соеди- щ .ненного с сигнальным входом второго смесителя, выход которого подсоединен к первому входу фазового детектора, второй вход которого сое- 1 динен с выходом первого смесителя, а выход подсоединен к входу блока об- Я работки информации °

1121627

Изобретение относится к фаэовым измерениям и может быть использовано в радиотехнике и связи для контроля фазовых флуктуаций четырехполюсников, особенно с территориально разнесенными входом и выходом.

Известен измеритель фазовый флуктуаций протяженных четырехполюсников, содержащий генератор испытательного сигнала, исследуемый четырехполюсник и последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр низких частот и генератор опорного сигнала (1) ° -- Недостатком измерителя является то, что на высоких частотах заметно 15 повышается погрешность измерения, обусловленная возрастанием собст венных флуктуаций высокочастотных кварцевых råíåðàòoðoâ, применяемых в качестве генераторов опорного и испытательного сигналов, а также трудностями реализации высокостабильных кварцевых генераторов вдиапаэоне; частот выше 10 Мгц,кроме того, устройство не позволяет измерять флуктуации на концах заданного временного интервала и затруднена автоматизация процесса измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению явля- ЗО ется измеритель фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников, содержащий исследуемый четырехполюс-. ник, кварцевые генераторы измерительного и опорного сигналов, синтеэаторы35 частоты, смеситель, блок фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), а также вспомогательную линию связи и блок обработки информации.

Кварцевый генератор выходом соединен с входом синтезатора частоты, первый выход которого соединен с входными клеммами исследуемого четырехполюсни" . ка, а другой выход через вспомогательную линию связи — с первым входом бло ка ФАПЧ. Выходные клеммы исследуемого четырехполюсника соединены с сигнальным входом смесителя, гетеродинный вход которого соединен с первым выходом синтезатора частоты, а выход подключен к первому входу блока обработки информации, второй вход которого объединен с вторым входом блока

ФМПЧ и подключен к второму выходу синтезатора частоты. Выход блока ФАПЧ соединен с входом кварцевого генератора, выход которого подключен к .входу синтезатора частоты (.2 .

Однако известный измеритель харак.-.. теризуется недостаточной точностью измерения фазовых флуктуаций, обус- 69 ловленной необходимостью применения вспомсй ательной линии связи, собственные фазовые флуктуации которой непосредственно входят в результат измерения. Вследствие - этого предъяв-у ляются жесткие требования к качеству вспомогательной линии: собственные фазовые флуктуации ее должны быть примерно на порядок меньше фазовых флуктуаций исследуемого четырехполюсника, Цель изобретения — повышение точности измерения фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников.

Указанная цель достигается тем, что в измеритель фазовых флуктуаций протяженных четырехнолюсников, содержащий на передающей стороне последовательно соединенные кварцевый ге-.. нератор и синтезатор частоты, выход которого соединен.с входными клеммами исследуемого четырехполюсника, а на приемной стороне — первый кварцевый генератор, первый смеситель, блок фазовой автоподстройки частоты, синтезатор частоты и блок обработки сигналов, причем сигнальный вход смесителя соединен с выходными клеммами исследуемого четырехполюсника.

В приемник дополнительно введены второй кварцевый генератор, второй смеситель и фазовый детектор, причем выход первого кварцевого генератора соединен с гетеродинными входами первого и второго смесителей и первым входом блока фаэовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом второго кварцевого генератора, выходом подсоединенного к второму входу блока фаэовой автоподстройки частоты и к входу синтезатора частоты, выходом соединенного с сигнальным входом второго смесителя, выход которого подсоединен к первому входу фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом первого смесителя, а выход подсоединен к входу блока обработки сигналов.

На чертеже приведена структурная схема измерителя фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников.

Измеритель фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников содержит исследуемый четырехполюсник 1, подключенный к выходным клеммам передатчика и к входным клеммам приемника. Передатчик состоит из последовательно соединенных кварцевого генератора 2 и синтезатора 3 частоты, выход которого является выходом передатчика. Приемник содержит первый кварцевый генератор 4 (идентичный генератору 2), синтезатор 5 частоты (идентичный синтезатору 3), первый смеситель 6, блок 7 фаэовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), блок

8 обработки сигналов, фазовый детектор 9, второй кварцевый генератор

10, второй смеситель 11. Причем сигнальный вход первого смесителя 6 является входом, приемника, гетеродинные входы смесителей 6 и 11 и первый

1121627 вход блока 7 ФАПЧ объединены и подсоединены к выходу первого кварцевого генератора 4. Выход первого смесителя б.подсоединен к первому входу фазового детектора 9, второй вход которого соединен с выходом второго смесителя 11, а выход соеди нен с входом блока 8 обработки сигналов, Вход второго смесителя 11 соединен с выходом синтезатора 5 частоты, вход которого объединен с вторым входом блока 7 ФАПЧ и подсоединен к выходу второго кварцевого генератора 10, вход которого соединен с выходом блока 7 ФАПЧ.

Блок 8 обработки сигналов измерителя фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников может быть выполнен из последовательно соединенных цифрового Фазометра, узла цифровой задержки, блока вычитания, вычислительного блока, выдающего, например, среднеквадратичное значение измеряемых фазовых сигналов.

Измеритель работает следующим образом.

Эталонные кварцевые генераторы

2 и 10 вырабатывают колебания, поступающие на синтезаторй 3 и 5 ча- . стоты, где формируются сигналы испытательной и опорной частот. Разность. фазового сдвига между колебаниями, вырабатываемыми кварцевыми генераторами 4 и 10, поддерживается постоянной с помощью блока 7 ФАПЧ, причем кварцевый генератор 4 является опорным источником сигналов.

На вход исследуемого четырехполюсника от синтезатора 3 частот подается измерительный сигнал

15 04(tl=KХ смЬ0 (1+)nE1(t)+)t) „(t))s nLu)nt+ Г1(»)

Г2() Х() смь 1 где ш =м п 01 02

20 см6 промежуточная частота; коэффициент пере,дачи смесителя 6;

Yñìü — Фазовые Флуктуации, вносимые сме25 сителем 6.

ТаК как кварцевые генераторы 2 и

10, синтезаторы 3 и 5 идентичны, то можно считать,. что сигнал на выходе синтезатора 5 аналогичен выражению (1) и отличается параметрами, обозначенными волной. Так на выходе смесителя 11

I 6l») СМ2 1t" 1(» ) )+ + „„()-ЧГ2И

45 где Кф4 — коэффициент передачи фазового детектора;

)(„(()Г t),42/ tj — ° мгновенные Фазовые сдвиги сигналов 04(»)и

0Ь(t ) частоты (в„, по50 даваемых на входы фазового детектора 9. (t)=K„U (1+m< (tl m (tl)s (w t V (tl V(tl) 55 (2) где коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника)Щ

)„(t),V„(t) — амплитудные и фазовые флуктуации, вносимые исследуемым четырехполюсником 1. 65

О (tl=0 (1 т (1))в1 (w t ° ) (t)), (1) где)))б1(»), Ч,.1(») — амплитудные и фазовые Флуктуации, вносимые кварцевым генератором 2) м) „-- круговая частота сигнала синтезатора 3 частот.

На выходе исследуемого четырехполюсника (линии связи) получается сигнал

На гетеродинный вход первого смесителя б поступает сигнал от первого кварцевого генератора 4

U (t) 029+)v) 2(Ц)з)+ 2 + )Г2()) 1 ()

Ф где т (») 1У,, (tl - амплитудные и фазовые флуктуации сигнала первого кварцевого генератора 4.

При 0 2>>0 на выходе первого ()1 1 смесителя б вйделяется сигнал разностной частоты где y «(t ) —. Фа з овые флуктуации, вносимые вторым смесителем 11.

Сигнал на выходе фазового детектора 9 определяется выражением

)),(tl=KtÄ (V,(и,t)-V,(„t)), (Ы

1 Д) Г1 Г2 Х() СМЬ(2 (u„ t}=Yã1(t)-Ч„2(t)+Vсм,2() (а) При равенстве фазовых, флуктуаций синтезаторов 3 и 5 и смесителей 6 и

11 выходной сигнал фазового детектора 9, согласно выражениям (6) †(8) равен

01 Ю )С((((») . (9) 1121627

Составитель Ю.Макаревич

Редактор К.Волощук Техред С.Мигунова КорректорО.Луговая

Заказ 7976/36 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

Иэ выражения (9) следует, что измерительный сигнал содержит только фазовые флуктуации исследуемого четырехполюсника. Как показывает аналогичный. анализ, проведенный для прототипа, выходной сигнал фаэометра определяется выражением

tl, (tl = @+<(V„(tl+q й(), (col где Ч „ — фаэовые .флуктуации, вносимые вспомогательной линией связи, которые существенно увеличивают погрешность измерения.

Для дальнейшей обработки сигнала

4 Д(4) используется блок 8 обработки сигналов, Блок может быть выполнен в соответствии с алгоритмом расчета среднеквадратичного отклонения фазовых флуктуаций или коротковременной нестабильности частоты, 5

Положительный эффект в предлагаемом измерителе достигается за счет того, что в приемник измерителя введены новые функциональные узлы фазовый детектор, второй кварцевый генератор и второй смеситель, позволяющие исключить вспомогательную линию связи, влияние ее собственных фазовых флуктуаций на результат измерения и тем самым повысить точность измерения,