Измеритель фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„,SU„, 383222 (51) 4 G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ж(. ;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /ц,-К А BTOPCKOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ . й@- „, (21) 4147350/24-21 (22) 04.08.86 (46) 23.03.88. Бюл. У 11 (72) В.Б. Белоусов,-Е.В. Грохольский и В.Н. Лесняк (53) 621.317 .77(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

К - 1121627, кл. G 01 R 25/ОО, 1983.

Авторское свидетельство СССР

9 815674, кл. G 01 R 25/00;. 1979. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИЙ

ПРОТЯЖЕННЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ (57) Изобретение может быть использовано для измерения и.контроля фазовых флуктуаций и фазочастотных характеристик протяженных четырехполюсников (ПЧ). Целью изобретения является повышение точности, автоматизация измерений, расширение функцио

% нальных возможностей. Сигнал генератора 1 опорного сигнала с частотой

Я„ делится делителем 6 частоты до низкой частоты Й. Из сигналов с ча- . стотами Я и Я путем сложения и умно1 I Г жения частот в синтезаторе 2 частоты формируется выходное колебание с частотой kg где k — целое. Сформированное колебание проходит через исследуемый ПЧ 3 и поступает на измеритель 7 квадратур (ИК), практически мгновенно замеряющий квадратурные составляющие входного сигнала (ВС), по которым в блоке 11 вычисления арктангенса узла 5 обработки информации вычисляется фаза ВС. Для выделения фазовых флуктуаций ПЧ в вычитателе

12 из замеров фазы ВС вычитается постоянная составляющая, определяемая в блоке 13 усреднения и поступающая на выход ИК 7. В ИК 7 квадратурные составляющие ВС формируются на входе о и выходе 90 широкополосного фазовращателя 8 и измеряются цифровыми стробоскопическими преобразователями

9 и 10. ИК 7 запускается в момент перехода через ноль синхросигнала с частотой Я, поступающего "по вспомогательной линии связи 4 с выхода делителя 6 частоты. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1383222

Изобретение относится к радиотех-, нике и связи, в частности к фазовым измерениями, и может быть использовано для измерения фазовых флукту5 аций и фазовых соотношений в протяженных четырехполюсниках в широком диапазоне частот, особенно с территориально разнесенными входом и вы-. ходом. 10

Цель изобретения — повышение точ ности и автоматизация измерений, расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлена функциональная схема измерителя фазовых 15 флуктуаций протяженных четырехполюсников.

Измеритель фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников содер- 20 жит генератор 1 опорного сигнала, синтезатор 2 частоты, зажимы для подключения исследуемого четырехполюсника 3, вспомогательную линию 4 связи, узел 5 обработки информации, делитель 6 частоты и измеритель 7 квадратур, причем выход генератора 1 соединен с входом делителя 6 часто— ты и первым входом синтезатора 2 частоты, выход делителя 6 частоты сое- 30 динен.с вторым входом синтезатора 2 частоты и через вспомогательную линию 4 связи с управляющим входом измерителя 7 квадратур, выход синтезатора 2 частоты подключен к входному зажиму исследуемого четырехполюсника 3, выходной зажим которого подключен к сигнальному входу измерителя 7 квадратур, оба выхода измерителя 7 квадратур подключены к 40 соответствующим входам узла 5 обработки информации, оба выхода которого являются выходами измерителя.

Измеритель 7 квадратур содержит широкополосный фазовращатель 8, ци- 45 фровые стробоскопические преобразо- ватели 9 и 10, причем вход широкополосного фазовращателя 8 соединен с сигнальным входом цифрового стробоскопического преобразователя 9 и является сигнальным входом измерителя

7 квадратур, а его выход подключен к сигнальному входу цифрового стробоскопического преобразователя 10, управляющие входы цифровых стробоскопических преобразователей 9 и 10 соединены с управляющим входом измерителя 7 квадратур, а их выходы являются выходами измерителя квадратур..

Кроме того, узел 5 обработки информации содержит блок 11 вычисления арктангенса, вычитатель 12 и блок

13 усреднения, причем оба входа узла

5 обработки информации соединены с соответствующими входами блока 11 вычисления арктангенса, выход которого соединен с первым входом вычитателя 12 и входом блока 13 усреднения, выход блока .13 усреднения соединен с вторым входом вычитателя 12, а выходами узла 5 обработки информации являются выходы вычитателя 12 и блока 13 усреднения.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал генератора 1 опорного сигнала частоты делится делителем 6 частоты до низкой частоты Я . Из частот Й и Я путем, например, прямого когерентного синтеза с использованием умножителей.и смесителей формируется выходное колебание с частотой вида kQ, где k — целое. Ввиду возрастания фазовых шумов.при умножении частоты на 20 1g К, где К— коэффициент умножения частоты, получение спектрально чистого колебания на выходе синтезатора 2 возможно при K 100-200. Формируемая при .. этом на выходе синтезатора 2 сетка частот получается довольно редкая, что, впрочем, вполне достаточно для целей измерения фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников.

Сформированное колебание проходит через исследуемый четырехполюсник 3 и поступает на измеритель 7 квадратур, который практическй мгновенно (за время, меньше 1 нс) фиксирует величину квадратурных составляющих на выходе четырехполюсника 3 в момент перехода через ноль синхросигнала, поступающего по вспомогательной линии 4 связи на вход синхронизации измерителя 7 квадратур, например, с отрицательного значения в положительное. Оцифрованные значения квадратур поступают на соответствующие входы блока 11 вычисления арктангенса узла 5 обработки информации, в котором по ним вычисляется значение фазы сигнала на выходе четйрехполюсника 3. Отсчеты фазы следуют с частотой Й, которой синхронизируется измеритель 7.

Ввиду кратности частоты входного сигнала измерителя 7 квадратур и

1383222 сигнала синхронизации при неизменной структуре измерителя и отсутствии фазовой нестабильности в четырехполюснике 3 на выходе блока 11 вычисле5 ния арктангенса будет фиксироваться в каждом замере одна и та же фаза с точностью до фазовых флуктуаций синтезатора 2 частоты и вспомогательной линии 4 связи.

Реальный четырехполюсник вносит в каждый замер фазы Ч. дополнительный

1 случайный фазовый сдвиг о"g.

1 который и выражает фазовую нестабильность четырехполюсника (фазовые флуктуации). Для выделения значений с q.èç замеров фазы ц.необходимо вы честь из них постоянную детерминиро ванную составляющую Ч.. При идеаль1 ном усреднении и фазовом шуме с нулевым средним (сРЧ=- О) 25

Ч;= Ч;

При этом фазовые флуктуации будут равны 30

В блоке 13 определяется ., а операция (1) выполняется в вычитателе

12 узла 5 обработки информации. Таким

35 образом, на выходе узла 5 обработки информации имеется не только информация о фазовых флуктуациях d ä но и усредненная информация у.о фазе

1 на выходе исследуемого четырехо полюсника 3 на момент перехода через ноль сигнала синхронизации, поступающего по вспомогательной линии 4 связи.

При переключении частоты выходного сигнала синтезатора 2 в диапазоне частот Я„(1с . Я Я, где j — номер установленной частоты, можно снять зависимость от частоты k gl,не только .фазовой нестабильности исследуемого четырехполюсника d lp, но и фазы

113 (p (k Я) на его выходе . Замкнув выход о синтезатора 2 на вход измерителя 7, можно снять и зависимость фазы на .; входе исследуемого четырехполюсника от частоты P (k Я). Фазочастотная хао рактеристика исследуемого четырехполюсника определяется выражением

Для оперативного измерения фазочастотной характеристики протяженного четырехполюсника необходимо либо иметь два измерителя 7 и два узла 5 обработки информации, причем один подключить к входу исследуемого четырехполюсника, а другой— к выходу последнего, либо зависимость фазы от частоты на выходе синтезатора 2 измерить заранее, а информацию о зависимости g (k.ф для повы— о шения автоматизации измерений записывать в ОЗУ, размещаемое для этих целей в узле 5 обработки информации.

При наличии нескольких протяженных четырехполюсников (линий связи), подключенных входом к одному синтезатору частоты, возможно измерение не только фазовых флуктуаций и фазовых сдвигов, вносимых ими на различных частотах рабочего диапазона, но и оперативное измерение их взаимных фазовых характеристик. Для этого к выходу каждого четырехполюсника подключается измеритель 7 квадратур и узел 5 обработки информации, Для работы на различных частотах достаточно лишь переключить частоту выходного сигнала синтезатора 2 ввиду кратности ее частоте взятия выборок квадратур измерителем 7.

Для измерения квадратур измерителем 7 в цифровом стробоскопическом преобразователе 9 запоминается и оцифровывается выборка иэ входного сигнала, поступающего на сигнальный вход измерителя 7, а в цифровом стробоскопическом преобразователе 10 — из того же входного сигнала, но сдвинутого по фазе на 90 широкополосным фазовращателем 8. Запоминание выборок в цифровых стробоскопических преобразователях 9 и 10 происходит в момент перехода через ноль, например, с отрицательного значения в положительное сигнала, поступающего на управляющий вход измерителя 7. Цифровые коды со стробоскопических преобразователей 9 и 10 поступают на соответствующие выходы измерителя квадратур.

Цифровые стробоскопические преобразователи, как правило, реализуют с применением генератора стробирующих импульсов, диодного смесителя, компаратора, регистра последователь5 1383222 ь

772 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, ного приближения с генератором тактовых импульсов и цифроаналогового преобразователя.

Для повышения быстродействия и уменьшения габаритов блока 11 вычи5 сления арктангенса его можно выполнить с применением постоянного запоминающего устройства, в которое занесена таблица у.(X;Y .), рассчитанная, по формуле

Ef.= arctg--

1

Измеритель фазовых флуктуаций и фазовых соотношений в протяженных четырехполюсниках позволит получить более высокую точность измерения фазовых флуктуаций за счет исключения источников дополнительных погрешностей, какими являются дополнительные 20 эталонный генератор и синтезатор частоты в известном измерителе. Измеритель обладает более широкими функциональными возможностями, так как дает возможность измерять фазочастотные характеристики линий связи и взаимные фазовые характеристики линий связи, подключенных к одному источнику, облегчает автоматизацию

1 измерений при исследовании протяженных четырехполюсников, так как в отличие от известного измерителя нет необходимости в одновременном управлении частотой территориально разнесенных синтезаторов частоты.

Экономический эффект от внедрения изобретения заключается в удешевлении устройства sa счет .исключения из состава измерителя дорогостоящих блоков второго эталонного генератора, второго синтезатора частоты и цифрового фазометра.

Формула изобретения

1. Измеритель фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников, содержащий генератор опорного сигнала, синтезатор частоты, зажимы для подключения исследуемого четырехполюсника, вспомогательную линию связи и узел обработки информации, включающий вычитатель, причем выход синтезатора частоты подключен к входному зажиму исследуемого четырехполюсниВНИИПИ Заказ 1290/41 Тираж ка, а его первый вход — к входу генератора опорного сигнала, о т л и-ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и автоматизации измерений, расширения функциональ- . ных возможностей путем обеспечения возможности измерения фазочастотных характеристик, в него дополнительно введены делитель частоты и измеритель квадратур, причем вход делителя частоты соединен с выходом генератора опорного сигнала, а его выход— с вторым входом синтезатора частоты и через вспомогательную линию связи с управляющим входом измерителя квадратур, сигнальный вход измерителя квадратур подключен к выходному зажиму исследуемого четырехполюсника, а оба его выхода — к соответствующим входам .узла обработки информации, выходы которого являются выходами измерителя фазовых флуктуаций.

2. Измеритель по п. 1, о т л и— ,ч а ю шийся тем, что в узел обработки информации дополнительно введены блок вычисления арктангенса и блок усреднения, причем оба входа узла обработки информации соединены с соответствующими входами блока вычисления арктангенса, выход которого соединен с первым входом вычитателя и входом блока усреднения, выход блока усреднения соединен с вторым входом вычитателя, а выходами узла обработки информации являются выходы вычитателя и блока .усреднения.

3. Измеритель по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, измеритель квадратур содержит широкополосный фаэовращатель, первый и второй цифровые стробоскопические преобразователи, причем вход широкополосного фазовращателя соединен с сигнальным входом первого цифрового стробоскопического преобразователя и является сигнальным входом измерителя квадратур, а его выход подключен к сигнальному входу второго цифрового стробоскопического преобразователя, управляющие входы цифровых стробоскопических преобразователей соединены с управляющим входом измерителя квадратур, а их выходы являются выходами измерителя квадратур.