Способ определения отклонения частоты от номинального значения

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить разрешающую способность и сократить время измерения. Устройство, реализуюрхее способ, содержит делители 1 и 2 с переменным коэффициентом деления , релейно-фазовый детектор 3, формирователь 4 импульсов управления, блоки 5 и 6 управления, определитель 7 разфазировки, счетчик 8 времени п вычислитель 9 отклонения частоты. Способ используется в том случае, когда необходимо измерять в течение короткого времени очень малое отклонение частоты от номинала, а частоты измеряемого и эталонного сигналов генератора различны и их наибольший делитель много меньше любой из частот. I ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

t (19) (И) А1 (58 4 G Ol R 23 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4098ii., Л4-21 (22) 26.05.86 (46) 07.01.89. Бмл. N- l (72) М.Н.Колтунов и Э.И.Табачник (53) 621.3)7 (088,8) (56) Меры частоты высокой точности, Методы и средства поверки. ГОСТ

9.441-81. ! (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ

ЧАСТОТЫ ОТ НОМИНАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить разрешающую способность и сократить время измерения, Устройство, реализунмчее способ, содержит делители l и 2 с переменным коэффициентом деления, релейно-фазовый детектор 3, формирователь 4 импульсов управления, блоки 5 и 6 управления, определитель

7 разфазировки, счетчик 8 времени и вычислитель 9 отклонения частоты.

Способ используется в том случае, когда необходимо измерять в течение короткого времени очень малое отклонение частоты от номинала, а частоты измеряемого и эталонного сигналов генератора различны и их наибольший делитель много меньше любой из частот. 1 ил.

1449923 (ОРС), к входам счетчика 8 времени (СчВр) подключены выход ДПКД 1 и дополнительные выходы блоков 5 и 7, а, 5 выходы блоков 5 и 6 соединены с управляющими входами ДПКД, выходы же

СчВр 8 соединены с управляющими входами блоков управления 5 и 6, а специальный выход блока управления 5 подключен к входу ОРС 7, выходы которого соединены с входами вычислителя 9 отклонения частоты (ВОЧ).

Способ и работа устройства для его реализации рассматривается на

15 примере сличения эталонной частоты

Г = 5 МГц и измеряемой частоты f „ а

8448 кГц + ЬГ, где Ьà — отклонение частоты от номинального значеи ния, определяется с точностью 10

Предварительно определяют коэффи" циенты деления ДПКД. Для выбора этих коэффициентов используют алгоритм

Евклида, 25

М = q,N + г,„1056 = 1 х625+431, q, = 1

Я = с г + г, 625 = lх431+194, с1 = 1 г =qã +r„,431

194 =

?xl94+43, q = 2

4х43+22, qд = 4

2? = 1х21+1, q = 1

21 = 21x 1+0, с1 = 21

С помощью неполных частных определяют коэффициенты деления, при которых различие периодов поделенных сигналов минимально и равно одному кванту. 50

1 квант = — — —— и

11 P2 = с1 с1 + 1;

P =q,;A х с1 е

6?5 8448 10

+ Рк-2 1

Рк- с1 к

Йк = Йк-, Чк+Цк при К 3, Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для сличения стабильных источников частот с высокой точностью и может быть использовано в радиоизмерительной технике, технике средств связи и в метрологии, в случае, когда необходимо измерять в течение короткого времени очень малое отклонение частоты от номинала, а частоты сигналов измеряемого и эталонного генераторов различны, Цель изобретения — повышение разрешающей способности и сокращение времени измерения, На чертеже приведена блок-схема устройства для реализации способа определения отклонения частоты от номинального значения.

Выход измеряемого генератора Г„ подключен к счетному входу первого делителя 1 с переменным коэффициентом деления (ДПКД), и выход эталонного генератора,f. к второму ДПКД 2, выходы же ДПКД подключены к входам релейно-фазового детектора 3 (РФД) и к формирователю 4 импульсов управления (ФИУ), а выходы РФД 3 подключены к другим входам ®ИУ 4, выходы которого подключены к тактовым вхо"

1 дам блоков 5 и 6 управления, а также к определителю 7 расфазировки

= 0,19 нс.

1056 5 10

Оч евидно, ч то ср авн ение ч а стоты

Г и Г„= f + f может происхо-э из -и— дить лишь,. -на общей для них частоте сравнения f . В данном случае

f. = 8 кГц, Чтобы получить частоту с

Г, f необходимо разделить íà N =

= 625, а Г„э íà M = 1056.

Определяют по алгоритму Евклида неполные частные q; (r — остаток) Коэффициент деления находится путем решения целочисленного уравнения первой степени с двумя неизвестными

N,m-Мп=+1, где и и m искомые величины, Величина m получается из рекурентного значения Р, à и из рекурентного значения g,, 1449923

ЗО

40

50

22

13

26 мкс ь ь

2,60417 мкс, я

1„„

В данном случае

Р= 1,0<=1;Р =2,И =1;

p, = 2 х 2 + 1 = 5; n. = lх2+1=3

Р = 5х4+2 = 22; A4 = Зх4+1 = 13

Р = 22хl+5 = 27; A = 13хl+3="16

Р = 27xl+22 = 49; Яq = 16xl+13=29

10 т.к. Р. = 1056, а и = 625, то, следовательно, ш = 49, à n = 29 °

Действительно: 625х49 — 1056x29 = 30625-30624 = 1

Итак, сближение Фронтов поделенных 15 сигналов ня величину одного кванта происходит при коэффициенте деления для f ь равном 29, а для „ рав" ном 49.

Но фазировать с помощью такого малого шага и .только в одну сторону неудобно, поэтому выбираются условия для грубого фазировяния путем определения компенсирующих коэффициентов деления при уходе фазы за пе- 25 риод сравнения при точном фазировании

N= .и-К+и, иM=mK+m,, N делится на п и получается величина К =. 21 и остаток п, = 16, а аналогично m = 27. При делении на

16 и 27 сдвиг передних фронтов происходит на 21 квант и в обратную сторону по сравнению с делением на

29 и 49. Целесообразно определить условия грубого фазирования и в другую сторону nz = n-n, и m = m-m,;

n = 13, à m = 22. При этих коэффициентах деления смещение передних фронтов равно 22 квантам.

Процесс измерения отклонения частоты от номинала начинается с предварительного сближения фронтов поделенных сигналов (фязирования1, Пусть вначале имеется рясфазировка, равная 106 нс, и передний фронт, полученный от деления f„> ь опережает передний фронт поделенного эталонного сигнала ня (- 106 нс 1.

Сначала проводится грубое сближение передних фронтов и устанавливаются в ДПКД коэффициенты деления 13 и

22 (так как фронт ь".„> опережает).После каждого деления поделенные фронты сближают на 4,17 нс, так как

106: 4,17) 25, Но меньше 26ь так что после 26-го деления передний фронт поделенного Г опередит перелний фронт, полученный от Г„.„, и при этом величина рясфяэировки равна

4,17х26 — !06 = 2,42 нс.

Теперь однократно устанавливаются коэффициенты деления 16 и 27, которые в сумме с коэффициентами 13 и

22 образуют коэффициента деления

29 и 39 и затем устанавливают коэффициенты деления 29 и 49 и производят точное сближение фронтов, 16 27 — 3,2 мкс, а — ——

- з и — 3,19602 мкс или сдвиг фронтов в обратную сторону равен — 3,98 нс.Так что при переходе к делению на 29 и 49 сдвиг равен

-3,98 + 2,42 = -1,56 нс, 1,56: 0,19 ) Яь но меньше 9.

При девятом делении определяется, что произошло предварительное сближение и действительная расфазировка при этом меньше 0,19 нс:

0,19 х 9 — 1,56 = 1,71 — 1,56 =

0,15 нс.

Начинается следующая операция формирование интервала выдержки.

Для того, чтобы точность измерения (ь была не хуже 10 от f„ при измерении с помощью квантов, равных

0,19 нс, интервал выдержки должен быть равен 10 квант = 19 с. н

При формировании интервала выдержки необходимо, чтобы периоды, полученные из Г и из — 8448 кГц, были равны, т,е. интервал выдержки должен быть кратен пе1 риоду частоты сравнения —— с — 125 мкс, Ня интервале выдержки та— ких периодов 152 тысячи, т.е. 152 тысячи ряз ДПКП делят на 625 и 1056 соответственно.

После окончания второй операции— формирование временного интервала выдержки — начинается третья операция — повторное сближение передних

Фронтов поделенных сигналов с точностью до одного кванта, Пусть частота г = à — 37 х

-n .и .п х 10 f тогда после окончания интервала измерения снял ял я поступает

1449923 фронт поделенной частоты Г, а затем через время а фронт поделенной частоты f

З»ю,15»»с (1056 152 10)

19 c + Д вЂ”.-» —— »»)

3 Ф0,1 »»с

» 1056 152 10 ° f (1+37.10 )

19 с (1+37 ° 10 ) + 0,15 нс или

Д 19.37 1(Г / 7,18 нс, 10 где 0,15 нс — начальная ошибка.

Так как фронт поделенной частоты поступил раньше, то устанавливается деление ДПКД на-16 и 27, при которых разность периодов равна

-3,98 нс. После двухкратного деления (К = 2) положение поделенных фронтов изменится при разности фаз, 20 равной

-2х3,98 + 7,18 -7,96 + 7,18 =

5 х 0,19 — 0,78 0,17 нс.

Следукщая операция состоит в подсчете величины отклонения частоты путем умножения величины отличия периодов поделенных импульсов на число повторных делений и суммирование данных умножения

-к, 218 + к,8 = — 428 + 58 — 37S = 2 (- 3,98нс) + 5 х

40 х 0,19 нс, т.е, как раэ той величине, что была задана вначале, где 8 — величина кванта, отнесенная к,интервалу измерения.

Таким образом определено, что

gf - — 37- 10 Ä.

В устройстве, реализукщем способ определения отклонения частоты от номинального значения, установка нужных коэффициентов деления производится по командам с блоков» 5 и 6 соответственно, Данные команды формируются путем дешифрации сигналов с

ФИУ 4 и СчВр 8. СчВр 8 определяет

55 время начала сближения, а последовательность сигналов с ФИУ 4 определяет команды, формируемые в блоках

-0,78 нс.

После этого устанавливается деле- 25 ние на 29 и 49 и производится К делений до нового изменения взаимного положения фронтов К 5.

5 и 6. В ФИУ 4 формируют управляющие сигналы в фазе с импульсами, поступающими на выходы ДПКД 1 и 2 по командам РФД 3. Если вначале сближения передний фронт поделенного импульса с ДПКД 1 опережает соответствующий фронт с ДПКД-2, то устанавливают период поделенных импульсов в ДПКД 1 больше, чем в ДПКД 2, при изменении взаимного положения фронтов поделенных. импульсов производят точное сближение фронтов. При точном сближении фронтов периоды поделенных сигналов отличаются на один квант, При изменении временного интервала взаимного положения фронтов поделенных сигналов в процессе точного сближения фиксируют окончание процесса сближения. Сближение производится в.начале и конце интервала измерения, который определяется СчВр8, .который начинает считать число делений ДПКД 1 по сигналам с блока 5.

0РС 7 производит умножение данных о разности периодов поделенных сигналов, которые на него поступают с блока 5, на число таких периодов,подаваемых с ФИУ 4, Время начала умножения и суммирования определяется

СчВр 8. Подсчет отклонения частот поделенных сигналов производит ВОЧ 9 по данным с ОРС, Формула иэ обретения

Способ определения отклонения частоты от номинального значения,основанный иа измерении изменения временного интервала между импульсами эталонного и измеряемого сигналов к концу интервала выдержки» формируемого из импульсов эталонного сигнала, путем деления частоты эталонного сигнала f. до частоты, в целое число раз меньшей номинальной частоты измеряемого сигнала 1 „ » и после" дующего вычисления отклонения частоты как отношение измеренного изменения временного интервала к интервалу выдержки, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и сокращения времени измерения, перед началом форми рования интервала выдержки фазируют начало интервала выдержки с измеряемым сигналом путем последовательного выделения пары импульсов эталонного и измеряемого сигналов и определе7 1449923 8 10

Составитель R.Íîâîñeëoâ

Техред М.Дидык Корректор С.Черни

Редактор F..Ïàïï

Заказ б963/45 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по Изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно †полиграфическ предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния знака взаимного положения их фронтов, причем последовательное выделение пары импульсов производят через m периодов эталонного сигнала и п периодов измеряемого сигнала при

mN — nM =+И,, где k — целое число, большее или равное единице, а f /N =

= Г /N; заканчивают фазирование в момент изменения знака сравниваемых фронтов сигналов при минимальном выбранном k, а при намерении изменения временного интервала между импульсами эталонного и измеряемого сигналов к концу интервала выдержки повторяют фазирование измеряемого и эталонного сигналов, измеряют и суммируют при этом значения различий в интервалах выделенных пар импульсов.