Устройство для определения среднеквадратичного отклонения флюктуации фазы

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ОТКЛОНЕНИЯ ФЛОКТУАЦИИ ФАЗЫ, содержащее усилительограничитель , три элемента совпадения , генератор, триггер, счетчик и индикатор, причем первые входы, первого и второго элементов совпадения объединены и подключены к выходу триггера, второй вход третьего зле- , мента совпадения соединен с выходом усилителя-ограничителяi второй вход второго элемента соединен с выходом генератора, а его выход через счетчик - с выходом-.нулевой установки триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения точности ,,.оно снабжено дополнительно вторым и третьим счетчиками, блоком задержки и вторым триггером, причем вход единичной установки второго триггера соединен с пусковым входом устройства, а выход - с первым входом третьего элемента совпадения, выход которого соединен с входом вто рого счетчика, промежуточный выход второго счетчика через блок задержкй соединен с входом единичной установки первого триггера, а выход с входом нулевой установки второго триггера, третий вход первого элемента совпадения соединен с выходом генератора , а выход - с входом третьего счетчика, выходы которого соединены с входами индикатора, при этом второй вход элемента .совпадения соединен с выходом усилителя-ограничителя .

(19) Î)) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

° NV

РЕСПУБЛИК

Я(51) 6 01 Й 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКШВ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3647916/24-21 (22) 29.09.83 (46) 23.06.85. Вюл. В 23 (72) Э.С.Кирицев, В.К..Кошелев и И.Г.Фрумсин (53) 621.317.77 (088.8) (56} Труды ТИР и ЭТа, т. ХЧ1. Изд-во

Томского университета, 1970.у

Авторское свидетельство СССР

Ф 601631, кл. G Ol R 25/00, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ОТКЛОНЕНИЯ ФЛ10КТУАЦИИ ФАЗЫ, содерхащее усилительограничитель, три элемента совпадения, генератор, триггер, счетчик и индикатор, причем первые входы первого и второго элементов совпадения объединены и подключены к выходу триггера, второй вход третьего элемента совпадения соединен с выходом усилителя-ограничителя, второй вход второго элемента соединен с выходом генератора, а его выход через счетчик « с выходом .нулевой установки триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности,,оно снабхено дополнительно вторым и третьим счетчиками, блоком задераки и вторым триггером, причем . вход единичной установки второго триггера соединен с пусковым входом устройства, а выход - с первым входом третьего элемента совпадения, выход которого соединен с входом вто рого счетчике, промежуточный выход второго счетчика через блок задержки соединен с входом единичной уста« ковки первого триггера, а выход с входом нулевой установки второго триггера, третий вход первого элемента совпадения соединен с выходом ге,нератора, а выход — с входом третьего счетчика, выходы которого соединены с входами индикатора, при этом второй вход первого элемента ,совпадения соединен с выходом усилителя-ограничителя.

1 11632 изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в фазовой радиотехнике.

Цель изобретения — повышение точ/ ности за счет введения в устройство дополнительных элементов и связей, обеспечивамцих формирование сигча-, лов, длительности которых определяются величиной флюктуации фазы и значительно превосходят длительности сиг- 1б налов в..известных устройствах. При измерении сформированных сигналов инструиЕнтальные ошибки приведут к незначительныи погрешностям при определении среднеквадратичного откло,нения флюктуации фазы.

На фиг.l приведена структурная схема устройства для определения среднеквадратичного отклонения флюктуации фазы, на фиг,2 - схема блока задержки.

Устройство содержит триггер 1, выход которого соединен с первым входом элемента 2 совпадения, второй axon KOTopoI o соединен с выхо- 25 дом усилителя-ограничителя 3, а выход — с входом счетчика 4. Выход счетчика 4 соединен с входом нулевой установки триггера 1, а промежуточный выход счетчика 4 через блок 5 задержки — с входом единичной установки триггера 6. Выход триггера 6 соединен с первыии входами элементов 7 и 8 совпадения. Второй вход элемента 8 совпадения соединен с выходом усилителя-ограничителя 3, à его третий вход объединен с вторым входом элемента 7 совпадения и соединен с выходом генератора 9. Выход элемента 7 совпадения через счетчик 10 соединен с входом нулевой установки триггера 6. Выход элемента 8 совпадения соединен с входом счетчика !1, выходы которого соединены с входами индикатора 12.

Счетчик 4 состоит из двух счетчиков и формирователя импульсов. Вход формирователя импульсов соединен с выходом первого счетчика, а его выход - с входом второго счетчика, выход которого является выходом счетчика 4. Промежуточным выходом счетчика 4 является выход формирователя импульсов. Блок 5 задержки (фиг.2 ) состоит из триггера 13/ схе мы 14 совпадения, генератора 15 высокой частоты и счетчика 16. Счетчик !l состоит as последовательно соединенных десятичных счетчиков.

79 2

Индикатор 12 состоит из дешифраторов; число которых равно числу десятичных счетчиков, входящих в счетчик 11, и такого же числа лампочек индикации. Выходы каждого дешифратора соединены с выходами соответствующего десятичного счетчика, а выходы — с входами индикаторов.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый сигнал поступает на вход усилителя-ограничителя 3 и с его выхода — на вход элементов 2 и 8 совпадения. Перед началом измерения триггеры 1 и 6 находятся в нулевом состоянии, низкие потенциалы с них поступают на элементы 2 и 8 совпадения, и сигналы на выход элементов совпадения не проходят, Счетчики 4, 10 и 11 обнулены. Измерение начинается при поступлении пускового импульса на вход едиичной установки триггера l, Высокий потенциал с триггера 1 поступает на элемент 2 совпадения и измеряемый сигнал с его выхода поступает на вход счетчика 4. С промежуточного выхода счетчика 4 на вход блока 5 задержки поступают импульсы, совпадающие с задними фронтами измеряемого сигнала. Период следования импульсов близок к интервалу корреляции фазовых флюктуаций с „.

При поступлении на вход блока 5 задержки (вход единичной установки триггера 13 )импульса, триггер 13 переходит в единичное состояние и высокий потенциал с его выхода поступает на схему 14 совпадения.

Импульсы высокой частоты с генератора 15 начинают поступать на вход счетчика 16. При переполнении счетчика 16 импульс с его выхода задержанный относительно входного на интервал Т > и кратный периоду частоты принимаемого сигнала, поступает на вход нулевой установки триггера 13 и на выход блока 5. Триггер 16 устанавливается в нулевое состояние и низкий потенциал с его выхода запрещает прохождение импульсов высокой частоты через схему 14 совпадения. Величина интервала за-. держки определяется периодом импульсов высокой частоты и емкостью счетчика 16. С выхода блока 5 задержки импульсы поступают на вход единичной установки триггера 6. Высокий потенциал с три гера 6 поступает на элементы 7 и 8 совпадения.

l 163279 4 мого сигнала от номинальной длительности полупериода. Однако, если фаза принимаемого сигнала флюктуирует медленно, например, принимаемый сигнал представляет собой узкополосную смесь синусоидального сигнала с шумом, то длительности полупериодов принимаемого сигнала будут практически совпадать с номинальной длительностью. Длительность полупериода такого сигнала имеет нормальный закон распределения с математическим ожиданием, равным номинальной длительности полупериода сигнапа. Величина среднеквадратического отклонения (флюктуации длительности полупериода Ь определяется следующим .выражением:

4 а

27а ь

Пусть f = 10 кГц и дй о 10 Гц.

;Тогда при а = 3 имеем bq 0 33 (рад . а 6 0,005 мкс, а при а 2, iS,5 рад,. ЬФ0,0075 мкс.

В известном устройстве.для определения величины 5 осуществляется as,менение малых интервалов (их длительности определяются отклонениями

S0 .полупериодов принимаемого сигнала от номинальной длительности напуй1: риода ),, длительности которых близки к 4. Инструментальные ошибки при измерении столь малых интервалов э% приводят к значительным погрешностям при определении бц .

В предлагаемом устройстве измеряе-. мые интервалы определяются разностью з

Импульсы высокой частоты с генератора 9 поступают через элемент 7 совпадения на счетчик 10. Емкость счетчика 10 выбирается такой, при. которой импульс на его выходе появляется через интервал времени, равный половине периода частоты изме-: ряемого сигнала и переводит триггер 6 в нулевое состояние. На выходе триггера формируются опорные сигналы, длительность которых равна половине периода частоты измеряемого сиг нала. Опорные сигналы с триггера 6 поступают на первый вход элемента 8, на второй его вход поступает измеряемый сигнал с усилителя-ограничителя 3, а на третий вход — импульсы высокой частоты с генератора 9. При флюктуации фазы применяемого сигнала опорные сигналы частично совпадают с положительными полупериодами измеряемого сигнала. Длительности интервалов совпадения определяется разностью между интервалами, содержащими фиксированное число периодов принимаемого сигнала (длительность этих интервалов превышает также Ez.), и интервалами.,длительность которых

T „„ равна номинальной длительности того же числа периодов.

Пачки импульсов с выхода элемента 8 совпадения, соответствующие интервалам совпадения, поступают на счетчик ll и суммируются там.Время измерения (число суммируемых пачек импульсов ) задается емкостью счетчика 4. При переполнении счетчика 4 импульс с его выхода поступает на вход нулевой установки триггера 1, Низкий потенциал с триггера I поступает на элемент 2 совпадения и запрещает прохождение на его выход сигнала. Измерение фпюктуации фазы при этом заканчивается Число, зафиксированное в счетчике Il индицируется индикатором 12. Оно определяет среднюю длительность интервалов совпадейия, а последняя — среднеквадратичное отклонение флюктуации фа,зы.

Предложенное устройство для определения среднеквадратичного отклонения флюктуации фазы в отличие от известного позволяет повысить точность измерения. Действительно, для определения .среднеквадратичного отклонения флюктуации фазы в известном устройстве измеряются отклонения длительности полупериодов принимввгде a — отношение сигнал/шум принимаемой смеси; — номинальная частота принимаемого сигнала

Я! 1- нормированное значение кор Л( реляционной функции узкополосного шума при интервале, равном номинальной длительности полупериода.

Расчет R(c) производится по следующей фбрмуле:

Мп()7д 7)

R(7,) еоз (2д )

УдФt l

М где д f — ширина спектра принимаемого сигнала смеси .Величина флюктуации фазы 4 для смеси сигнал(шум рассчитывается по сле-. дующей формуле:

1 ш

I I 63279

Составитель АД1убин

Техред 3I.Êoöþáíÿê Корректор В.Вутяга

Редактор А. Сабо

Заказ 4101/46 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ 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

5 двух интервалов. Первый интервал равен суммарной длительности фиксированного числа периодов входного сигнала и превышает длительность интервала корреляции Т„ фазы принимаемого

1 сигнала (Ф„ --g-), Второй интервал равен номинальной длительности того же числа периодов сигнала.

Среднеквадратичное значение разности указанных интервалов Ьр в Г2 раэ превышает величину флюктуации фронтом принимаемого сигнала (поскольку определяется разностью положений двух независимо фпюктуарующих фронтов ). При значениях dt 3 и 2, соответствующие значения 6 примерно равны 11 и 16 мкс . При измерении интервалов близких к 4< инструментальные ошибки приводят

Ip к пренебрежимо малой погрешности

"при определении b,