Измеритель группового времени запаздывания

 

Изобретение относится к радио- Нзмерительной технике и может быть рспользовано для измерения группового времени запаздьшания радиоустройств . Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей. Для достижения поставленной цели в измеритель введены: смесители 7 и 8, микропроцессор 10, регистры - информационный 9 и управления 11, коммутатор 12, синтезатор 13 частот и регистр 14 панели управления. Кроме того , измеритель содержит генератор 1 качающейся частоты, модулятор 2, де текторы 3 и 4, исследуемый объект 5, фазометр 6. При этом фазометр 6 выполнен на усилителях-формирователях 6.1 и 6.2, триггере 6.3, элементе совпадения 6„4 и счетчике 6.5 импульсов . Микропроцессор 10 содержит блок 10„1 приоритетных прерываний, центральный процессор 10.2, оперативное запоминающее устройство (ЗУ) 10.3, постоянное ЗУ 10.4 и устройство 10.5 отображения информации. 1 ил . (Л to to О5 N

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

091 (11) 4 G 04 F 10/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /:"-

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ь

CO

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3816915/24-21 (22) 27.11.84 (46) 23.04.86. Вюл. ¹ 15 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.Л.Кофанов и В.Я.Николаев (53) 621.317.34(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 5303 12, кл . G 04 F 10/06, 1976.

Соловьев Н.Н. Измерительная техника в проводной связи. Ч. III.

М.: Связь, 1971, с, 92, рис. 2.27, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ГРУППОВОГО ВРЕМЕНИ

ЗАПАЗДЪВАНИЯ (57) Изобретение относится к радио11змерительной технике и может быть использовано для измерения группового времени запаздывания радиоустройств. Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей. Для достижения поставленной цели в измеритель введены: смесители 7 и 8, микропроцессор 10, регистры — информационный 9 и управления 11 коммутатор 12, синтезатор 13 частот и ре- . гистр 14 панели управления. Кроме того, измеритель содержит генератор 1 качающейся частоты, модулятор 2, детекторы 3 и 4, исследуемый обьект 5, фаэометр 6. При этом фаэометр 6 выполнен на усилителях-формирователях

6. 1 и 6.2, триггере 6.3, элементе совпадения 6.4 и счетчике 6.5 импульсов. Микропроцессор 10 содержит блок 10.1 приоритетных прерываний, Е центральный процессор 10.2, оператив- фф ное запоминающее устройство (ЗУ) 10.3 постоянное ЗУ 10.4 и устройство 10.5 С отображения информации. 1 ил.

Г б 1

1226400

Изобретение относится к радиои мерительной технике и может быть использовано для измерения группового времени запаздывания радиоустройств.

Цель изобретения — повышение точности измерения и-расширение функцио. нальных возможностей устройства.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Измеритель группового времени запаздывания содержит генератор 1 качающейся частоты, модулятор 2, детекторы 3 и 4, исследуемый объект

5, фаэометр 6, смесители 7 и 8, информационный регистр 9, микропроцессор 10, регистр 11 управления, коммутатор 12, синтезатор 13 частот и регистр 14 панели управления.

Фаэометр 6 содержит усилителиформирователи 6.1 и 6.2, триггер

6,3 с раздельным запуском, элемент 6.4 совпадения и счетчик 6.5 импульсов.

Микропроцессор 10 содержит блок

10.1 приоритетных прерываний (БПП), центральный процессор (ЦП) 10.2, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 10.3, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 10.4 и устройство 10.5 отображения информации (УОИ).

Генератор 1 качающейся частоты соединен с модулятором 2, выход которого подключен к детектору 3 непосредственно, а к детектору 4 через исследуемый объект 5. Первые входы смесителей 7 и 8 соединены с выходами детекторов 3 и 4, а выходы — с входами фазометра б, выход которого через информационный регистр 9 подключен к системной шине данных микропроцессора 10, который посредством системной шины данных соединен через регистр 11 управления с коммутатором 12, через который второй вход модулятора 2 подключен к первым двум выходам синтезатора 13 частот, третий выход которо" го соединен с вторыми входами смесителей 7 и 8, а четвертый — с третьим входом фазометра 6, управляющий

В выход которого подключен к входу записи информационного регистра 9.

Кроме того, с системной шиной данных микропроцессора 10 соединен регистр 14 панели управления, управляющий выход которого и вход синхро.

l5

2б .25

3Q

4О

45 низации генератора 1 качающей частоты подключены к входам прерываний микропроцессора 10.

Модулятор 2 совместно с генератором 1 качающейся частоты, коммутатором 12 и синтезатором 13 частот предназначены для формирования модулированного измерительного сигнала, детекторы 3 и 4 осуществляют детектирование этого сигнала.

Смесители 7 и 8, коммутатор 12 и синтезатор 13 частот предназначены для устранения фаэоамплитудной погрешности„ возникающей в каналах фаэометра 6 при изменении амплитуд входных сигналов в процессе перестройки частоты генератора 1 качающейся частоты, Микропроцессор 10 предназначен для решения следующих задач: считывания и расшифровки состояния органов управления через регистр 14 панели управления; управления работой коммутатора 12 путем выдачи соответствующего кода в регистр 11 управления, считывания результата измерения с выхода фазометра 6 через информационный регистр 9 и передачи его в ЦП 10.2; вычисления результатов измерений с коррекцией погрешнос. тей и записи их в ОЗУ 10.3; преобразования измерительной информации в вид>удобный для последующего ее вывода на УОИ 10.5.

Микропроцессор 10 выполнен, например, на базе микропроцессорного комплекта КР 580.

Синтезатор 13 частот осуществляет формирование сигналов с частотами

vi — Я, и3 и M +Я., а также сигнала квантующей частоты и3 и содержит, например, три системы фазовой автоподстройки частоты, синхронизируемые напряжением опорного генератора.

Устройство работает следующим образом.

Измеритель группового времени запаздывания работает в следующих режимах: в режиме измерения группового времени запаздывания с коррекцией фаэоамплитудной погрешности, режиме измерения группового времени запаздывания с коррекцией фазоамплитудной погрешности и собственной неравномерности иэмеритсля; режиме измерения приращений группового времени запаздывания, режиме сравнения измеренной характеристики группового

1226400 времени запаздывания с эталонной характеристикой.

Рассмотрим первый режим работы— режим измерения группового времени запаздывания с коррекцией фазоамплитудной погрешности, который устанавливается оператором с помощью органов управления измерителем. При этом импульс с управляющего выхода регистра 14 панели управления, в качестве котброго используется, например, регистр К 589И&12, пбступает на первый вход прерывания микропроцессора 10 (вход высокого приоритета). В результате БПП 10.1, входы которого являются входами прерываний микропроцессора 10, идентифицирует источник прерывания, в рассматриваемом случае — регистр 14 панели управления, и формирует сигнал запроса прерывания, по которому микропроцессор 10 переходит к выполнению подпрограммы анализа состояния органов управления. По этой подпрограмме, записанной в ПЗУ 10.4, микропроцессор 10 считывает и расшифровывает состояние органов панели управления через регистр 14 панели управления и устанавливает первый режим работы. Двоичный код с выхода регистра

11 управления поступает на управляющий вход коммутатора 12, устанавливая его в первое положение. В качестве коммутатора 12 используется, например, интегральная микросхема

К 590 КН1.

Выходное напряжение генератора 1 качающейся частоты 1 частотой и3, поступает на первый вход модулятора 2, например амплитудного, на второй вход которого в первом положении коммутатора 12 подается напряжение частоты + Й с первого выхода синтезатора 13 частоты. В результате на выходе модулятора 2 образуется амплитудно-модулированный измерительный сигнал с несущей частотой -, и частотой огибающей

v3+ Q . При передаче такого измерительного сигнала через исследуемый объект 5 между огибающими сигналов на его входе и выходе возникает фазовый сдвиг Ч,, пропорциональный групповому времени запаздывания исследуемого объекта 5, = 1 (u3 + S2).

Огибающие с частотой M+ A и фазовым сдвигом между ними р выделяются с помощью детекторов 4 и 3 (в рассматриваемом случае амплитудных) и подаются на первые входы смесителей 7 и 8. При .этом на вторые входы смесителей 7 и 8 подается сигнал частоты d с третьего выхода синтезатора 13 частот. В результате преобразования частот на выходе смесителей образуются сигналы с промежуточной частотой Я и фазовым сдвигом V

Фаэометр 6 выполняет измерение

1р фазового сдвига и преобразование его в цифровой код с помощью квантующих импульсов, поступающих на третий вход фазометра 6 (один из входов элемента совпадения 6.4) с четвертого выхода синтезатора 13 частот. В результате этого на инфориационном выходе фаэометра 6 (разэядные выходы счетчика 6.5 импуль:ов) формируется цифровой код И, пропорциональный фазовому сдвигу

30 где ч, — фазовый сдвиг между огибающими частоты u3 + Я

25 У- фазоамплитудная погрешность, возникающая в каналах фазометра 6 вследствие того, что в процессе перестройки частоты уровень сигналов, поступающих на один из входов фазометра 6, изменяется, т.к. коэффициент передачи K(

По окончании формирования кода пропорционального фаэовому сдвигу Ч, сигналом записи, поступающим с управляющего выхода фазометра

6, например, импульсом с выхода триггера 6.3, этот код записывается в информационный регистр 9 ° В ка-честве этого регистра используется, например, многорежимный .буферный регистр К 589 ИР 12. Сигналом готовности, появляющимся на выходе информационного регистра 9 по окончании записи, код N помещается в центральный процессор 10.2. Затем микропроцессор 10 через регистр 11 управления устанавливает коммутатор 12 во второе положение, в котором на второй вход модулятора 2 подается сигнал частоты ч) — Й с второго выхода синтезатора 13 частот. Работа измерителя во втором положении коммутатора 12 аналогична его работе в первом положении. Сначала с помощью генератора 1 качающейся часто1226400

Ч = - Ll + +6%, ты и модулятора 2 формируется амплитудно-модулированный измерительный сигнал с несущей частотой ), и частотой огибающей M -g затем осуществляется вьщеление огибающих 3— — Q., фазовый сдвиг g мел,цу которыми пропорционален измеряемому групповому времени запаздывания л г (u3 — g,) . После измерения и кодирования фазового сдвига на информационном выходе фазометра 6 формируется код N, пропорциональный фазовому сдвигу где Ч вЂ” фазовый сдвиг между огибающими частоты )- Й (знак фазового сдвига на входе фазометра б изменяется в сравнении с первым положением 20 коммутатора 12, так как частота M на вторых входах смесителей 7 и 8 выше частоты ) — на его первых входах).

При этом фазоамплитудная погреш- 25 ность 6 остается прежней, так как при подробном воспроизведении исследуемой характеристики группового времени запаздывания за время измерения одной ее дискретной точки, 30 т.е. в обоих положениях коммутатора

12, фаза и, следовательно, амплитуда сигнала на входах фазометра б остаются практически неизменными.

Код N результата измерения фазового сдвига Ч помещается в ЦП 10.2.

После этого микропроцессор 10 вычисляет разность двух измерений фазового сдвига в одном и в другом положениях коммутатора 12, а также произ- щ0 водит операцию деления на два полученного результата: (Ч, -Ч,)/ = ((Ч „- )+Ч, а Р))/г=(г-Ч,)/г,.

Поскольку модулирующие частоты

u3+ Q. u M — g расположены симметрично относительно частоты с)и отличаются от нее,на низкую промежуточную частоту Й, то фазовые сдви ги огибающих с частотами M + Q. u

50. .а) — Я на выходе исследуемого объекта 5 практически равны Ч ". Р, а г их сумма соответствует удвоенному значению фазового сдвига Ч огибаюо щей со средней частотой

55 о ) = ((м + a ) + (> - Д.)) /2, т. Е Ч, + V = 2, .

Таким образом, после обработки с помощью микропроцессора 10 результатов измерений осуществляется кор. рекция фазоамплитудной погрешности и в ОЗУ 10.3 помещается результирующий код М, пропорциональный фазовому сцвигу

,=(Ч,-Ч )/2 =(Р + )/2 и, соответственно, групповому времени запаздывания исследуемого объекта 5 на частоте ). генератора

1 камающейся частоты, так как

Одновременно результирующий кодй, поступает в УОИ 10.5.

Аналогично измеряется групповое время запаздывания исследуемого объекта 5 на других частотах рабочего диапазона, Следовательно, во время прямого хода перестройки частоты генератора 1 качающейся частоты в ОЗУ 10.3 помещаются коды Мо; результатов измерений группового времени запаздывания 1„в диапазоне частот, т.е. частотная характеристика группового времени запаздывания исследуемого объекта 5, которая одновременно индицируется на УОИ

1 0,5 в удобном для оператора виде.

По окончании прямого хода перестройки частоты синхроимпульс с выхода синхронизации генератора 1 качаю-; щейся частоты поступает на второй вход прерывания микропроцессора 10 (вход низкого: приоритета). В результате БПП 10.1 формирует сигнал запроса.. По этому сигналу микропроцессор 10 прекращает выполнение программы измерений, устанавливает коммутатор 12 в первое положение и после окончания синхроимпульса снова возвращается к началу программы измерений первого режима.

Рассмотрим работу измерителя во втором режиме — режиме измерения группового времени запаздывания с коррекцией фазоамплитудной погрешности и собственной неравномерности измерителя, который. устанавливается аналогично первому режиму.

В этом режиме измерение выполняется в два этапа. На первом этапе осуществляется измерение собственной неравномерности измерителя (калибровка). При этом исследуемый объект

5 отключается от измерителя, а детектор 4 подключается непосредственно к выходу модулятора 2. Работа

1226400

В четвертом режиме проводится сравнение измерений характеристики группового времени запаздывания исследуемого объекта 5 с эталонной хаоактеристикой, размещенной, например, в ПЗУ 10.4. В этом режиме микропрои, цессор 10 вычисляет отклонения и „ устройства на этом этапе полностью соответствует его работе в первом режиме. Коды 1 „ результатов измерения собственной неравномерности

5 группового времени запаздывания измерителя „ в диапазоне частот (частотная характеристика) помещаются в ОЗУ 10.3, На втором этапе исследуемый 10 объект 5 снова подключается к измерителю и осуществляется измерение группового времени запаздывания

J включающее в себя групповое время запаздывания исследуемого объекта л и собственную неравномерность измерителя,„ ° Работа устройства на втором этапе аналогична его работе на первом этапе. Коды соответст .

1 вующие ;, помещаются в ОЗУ 10.3. 20

Микропроцессор 10 вычисляет значения группового времени запаздывания исследуемого объекта 5 в диапал зоне частот „ = — „ и помещает

К4 соответствующие им коды М „. в ОЗУ 25

10. 3. Полученные результаты поступают в УОИ 10.5. Кроме того,. по желанию оператора в УОИ 10.5 может быть введена частотная характеристика собственной неравномерности измерителя. З0

Таким образом, в результате учета собственной неравномерности измерителя дополнительно повышается точность измерения.

В третьем режиме работы — режиме измерения приращения группового времени запаздывания 6 1 „, который устанавливается аналогично первым двум режимам, определяется изменение групп пового времени запаздывания к; в 40 диапазоне частот относительно выбранного значения,, например, на к исходной частоте генератора 1 качающейся частоты. При этом используются результаты измерений, полученные во 45 втором режиме работы. Микропроцессор л

10 вычисляет разности hi определяет их знак и помещает соответствующие им коды в ОЗУ 10.3. Затем результаты вычислений поступают в УОИ 10,5. результатов измерения второго режил ма относительно эталонных.А . а J определяет их знак, а также помещает соответствующие им коды в ОЗУ 10.3. Затем микропроцессор 1О выводит результаты вычислений в УОП 10.5 для индикации.

Для дополнительного повьппения точности измерения осуществляется усреднение результатов измерений, которое выполняется программным способом одинаково во всех четырех режимах работы. Для этого микропроцессор 10 накапливает в ОЗУ 10 ° 3 и результатов измерений одной точки частотной характеристики группового времени запаздывания исследуемого объекта 5, производит операции суммирования результатов этих измерений и деления полученной суммы на

L .

Г где — усредненное значение группового времени запаздывания в исследуемой точке характеристики, значение rpynnoaoro времени

Д! запаздывания, полученное в

i -ì измерении, — число измерений.

Аналогично осуществляется измерение других точек частотной характеристики исследуемого объект 5.

Кроме рассмотренной выше амплитудной модуляции измерительного сигнала в устройстве может использоваться балансная или частотная модуляция. При этом функционирование устройства не изменяется, а изменяется только принцип формирования измерительного сигнала и выделение сигналов мсдулирующих частот, т.е. изменяются модулятор 2 и детекторы 3 и 4.

В измерителе группового времени запаздывания уменьшается фазоамплитудная погрешность путем обработки с помощью микропроцессора результатов двух измерений, полученных при разных частотах модулирующего сигнала, т.е. повышается точность измерений, а также обеспечивается измерение одним устройством группового времени запаздывания, его приращения и сравнение характеристик исследуемого и эталонного объектов, т.е.

1226400 расширяются функциональные возможности предлагаемого устройства. Кро. ме того, благодаря"применению микропроцессора дополнительно повышается точность измерения путем исключения собственной неравномерности устройства из результата измерения, Формула изобретения

Составитель M.Êàòàíoâà

Техред И.Попович Корректор Т.Колб

Редактор Е.Папп

Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2130/46

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Измеритель группового времени запаздывания, содержащий генератор качающейся частоты, соединенный с модулятором, выход которого подключен к одному детектору непосредственно, а к другому через клеммы для подключения исследуемого обьекта, а также фазометр, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей, в него введены два смесителя, информационный регистр, микропроцессор, регистр управления, коммутатор, синтезатор частот н регистр панели управления, причем первые входы смесителей сое. динены с выходами соответствующих детекторов, а выходы — с входами фазометра, выход которого через информационный регистр подключен к системной шине данных микропроцессора, который посредством системной шины

10 данных соединен через регистр управления с. коммутатором, выход которого соединен с модулятором, а двумя другими входами коммутатор соединен с первыми двумя выходами синтезато15 ра частот„ третий выход которого соединен с вторыми входами смесителей, а четвертый — с третьим входом фазометра, управляющий выход которого подключен к входу записи информа2О ционного регистра, кроме того, с системной шиной данных микропроцессора соединен регистр панели управления, управляющий выход которого и выход синхронизации генератора ка2S чающейся частоты подключены к входам прерываний микропроцессора.