Цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуаций

 

Изобретение может быть использовано при анализе фазовых и частотных колебаний генераторов, синтезаторов, тракторов радиотехничесих систем. Цель изобретения - повышение точности измерений при анализе фазовых флуктуаций с большими уровнями нелинейных искажений. Цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуаций содержит устройство 1, входную клемму 2 исследуемого сигнала, клемму 3 опорного сигнала, источник 4 стробирующих импульсов, блок 5 управления, амплитудный компаратор 6, фазовый детектор 7, управляемый аттенюатор 8, блоки 9 и 12 выборки-хранения, преобразователи 10 и 13 аналог - код, управляемый фазовращатель 11, блок 14 вычисления арктангенса, запоминающий блок 15, арифметический блок 16, а также делитель 17 частоты, фазовый детектор 18, фильтр 19 нижних частот, управляемый высокостабильный генератор 20. Цель достигается формированием опорного сигнала, имеющего малые нелинейные искажения и кратного измеряемому сигналу. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2 (51)5 С О1 R 25/00

ГОсудАРстВенный комитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 993148 (21) 4333540/24-21 (22) 04.12.87 (46) 07.08. 90. Бюл. Ь"- 29 (72) В. Б. Белоусов (53) 621 ° 31 /, 373 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 993148, кл. G 01 R 25/00, 1981. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ХАРАКТЕРИСТИК ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИЙ (57) Изобретение может быть использовано при анализе фазовых и частотных колебаний генераторов,синтезаторов, трактов радиотехнических сис .тем. Цель изобретения — повышение точности измерений при анализе фазовых флуктуаций с большими уровнями нелинейных искажений. Цифровой изме„;ВО„„1583 ритель характеристик фазовых флуктуаций содержит устройство 1, входную клемму 2 исследуемого сигнала, клемму

3 опорного сигнала, источник 4 стробирующих импульсов, блок 5 управления, амплитудный компаратор 6,фазовый детектор 7, управляемый аттенюатор

8, блоки 9 и 12 выборки-хранения,пре образователи 10 и 13 аналог — код,управляемый фазовращатель 11, блок 14 вычисления арктангенса запоминающий блок 15 арифметический блок 16, а также делитель 7 частоты, фазовый детектор 18, фильтр 19 нижних частот, управляемый высокостабильный генератор 20, Цель достигается формированием опорного сигнала, имеющего малые нелинейные искажения и кратного измеряемому сигналу. 2 ил.

1583865 Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано при анализе фазовых и частотных флуктуаций .стабильных колебаний и является усовершенствованием измерителя по авт..св, В 993148.

Цель изобретения †. повышение точности измерения при анализе фазовых флуктуаций колебаний с большим уровнем нелинейных искажений.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — векторная диаграмма.

Цифр овой и эмери тель характер истик фазовых флуктуаций содержит устройство 1, включающее входную клемму

2 исследуемого сигнала и входную клемму 3 опорного сигнала, соединенную с входом источника 4 стробирую- 20 щего потока импульсов и входом блока

5 управления, амплитудный компаратор . 6, фазовый детектор 7, последовательно включенные управляемый аттенюатор 8,, первый блок 9 выборки и хране- 25 ния, первый преобразователь 10 аналог — код, последовательно включенные управляемый фазовращатель 11, второй блок 12 выборки и хранения, второй преобразователь 13 аналог— код, а такжЕ последовательно включенные блок 14 вычисления арктангенса, запоминающий 15 и арифметический

16 блоки, при этом входы амплитудно" го компаратора 6 соединены с соот-ветствующими входами фазового детектора 7 и с соответствующими входами блоков 9 и 12 выборки и хранения,выход амплитудного компаратора подключен к управляющему входу управляемо- gp го аттенюатора 8, вход которого соединен с входной клеммой 2 исследуемого сигнала и входом управляемого фазовращателя 11, к управляющему входу которого подключен выход фазового детектора 7, выходы преобразователей

10 и 13 аналог - код соединены с соответствующими входами блока 14 вычисления арктангенса> выход арифметического блока 16 подключен к второму входу запоминающего блока 15, а выходы блока 5 управления подключе- ны к управляющим входам преобразователей 10 и 13 аналог — код, запоминающего 15 и арифметического 16 блоков.

Цифровой измер итель характер истик содержит также делитель 17 частоты, последовательно соединенные фазовый детектор !8, фильтр 19 нижних частот, унравляемый высокостабильный генератор 20, причем вход делителя 17 частоты подключен к входной клемме 2 исследуемого сигнала, а его выход — к одному из входов фазового детектора 18, выход генератора 20 подключен к входной клемме

3 опорного сигнала и второму входу фазового детектора 18.

Измеритель работает следующим образом.

Из сигнала, поступающего на входную клемму 2 исследуемого сигнала измерителя, с помощью управляемого фазовращателя 11., управляемого аттенюатора 8, амплитудного компаратора

6 и фазового детектора 7 формируются квадратурные сигналы равной амплитуды; 90 -градусный фазовый сдвиг квадратурных сигналов контролируют фазовым детектором 7 и поддерживают постоянным в диапазоне частот с помощью управляемого фазовращателя 11, Равенство амплитуд квадратурных сигналов поддерживают с помощью амплитудного компаратора 6 и управляемого аттенюатора 8. С помощью источника 4 стробирующего потока импульсов иэ сигнала, поступающего на входную клемму 3 опорного сигнала, формируют периодическую последовательность строб-импульсов, поступающих с час тотой Яо„ на управляющие входы обоих блоков 9 и 12 выборки и хранения, в которых осуществляется запоминание мгновенных значений напряжений квадратурных сигналов, Преобразователи 10 и 13 аналог — код преобразуют запомненные значения напряжений квадратурных сигналов в цифровые коды, которые подаются на соответствующие входы блока 14 вычисления арктангенса. Блок 14 вычисления арктангенса вычисляет значение фазы ; сигнала, поступающего на входную клемму 2 на момент прихода i-го строб-импульса на входы блоков выборки и хранения, Вычисленные значения фазы (p заI носятся в запоминающий блок 15. Арифметический блок 16 вычисляет разность каждых двух смежных вычисленных значений фазы сигнала (p. — ;, i. Вычисленные разности, значения которых также заносятся в запоминающий блок, представляют собой набеги фазы сигнала, поступающего на входную клемму

1583865 6

10

2 за равные интервалы времени межи ду соседними строб-импульсами

21(/Я, и в отсутствие фазовых оА флуктуаций сигнала, поступающего на входную клемму 2, должны иметь неизменное значение.

Арифметический блок 16 вычисляет также разность смежных значений набегов фазы, представляющую собой Аазоные флуктуации d g. сигнала, поступающего на входную клемму 2

d y.= (q.— q. ) - ((,, — (р, ), (!) в отсутствие Аазовых шумов (г; = OJ o 3; + Ч Ф (2) )Ч = О.

На векторной дна гр амме (фи r, 2) изображен вектор основного колебания с амплитудой А и частотой (()о, 1 вектор высшей гармоники с амплитудой

А 3, и частотой R(k)» причем. А 1, (< А и суммарный вектор исследуемого колебания с амплитудой А. На основании векторной диаграммы в первом приблтг жении, пренебрегая фазовыми шумами, исследуемое колебание U(t) можно рассматривать как синусоидальное колебание с амплитудой А и частотой

tu промодулированное по амплитуде

Ь1 и фазе сигналами с частотой (k-l )М, т,е, в виде

U(c) А II + --"- сов ((k

А

1 А

1)и c)3 совпис + — — — sin C(k

А ь 0 А, L

1)и, 73. (3) Устройство 1 не воспринимает флуктуации амттлитуды исследуемого сигнала, поэтому член в первых Аигурных скобках выражения (3) можно опустить

А зт-и (1

1 г А ь A

1 — 1)(,с ) 1. (4)

Рассмотрим случай (v,= m Я,„, где ш — целое. При этом по формулам (1), (2) и (4)

43 + — - СОЯ ((К !) (А)4 "1)

+ Ч,= Ч).1 гЧ = 0, (5) т.е. устройство 1 не воспринимает Ааэовую модуляцию с частотой (k-1)(vo

Это характерный стробоскопический э ффе кт, воз ник ающий при кр атно с15

35 ти частоты исследуемого cHz íàла (о, и частоты стробирования (коэффициент кратности раьп нен (k-l)m j. При (do 4 m й,щ, ср Ф и ()()(г ф О, что приводит к погрешности измерения фазовых ! шумов.

Частота управляемого высокостабипьного генератора 20 выбирается равной! оь

Я

on где m — - коэффициент деления делителя 17 частоты, За счет системы фазовой автоподстройки частоты, включающей фазоный детектор 18 и фильтр 19 низкой частоты, обеспечивается равенство частоты генератора 20Я „среднему значению (.()ь /m, так как флюктуации Аазы сигнала с частотой -и) /m сглаживають ся Аильтром 19 низкой частоты, В результате устройство "не замечает" фазовой модуляции, обусловленной нысшими гармоническими составляющими, так как система Аазовой автоподстройки частоты всегда обеспечивает в рабочем диапазоне частот кратность частоты исследуемого сигнала uJ частоте замеров фазы Я (коэААиоп циент кратности m).

Использование изобретения для анализа фазовых и частотных колебаний нысокостабильных генераторов существенно повысит точность измерения при высоком уровне нелинейных искажений в их выходном сигнале, Фор мул а изобретения

ЦиАровой измеритель характеристик фазовых флуктуаций по авт.св.

l! - 993148, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при анализе Аазовых флуктуаций колебаний с большим уровнем нелинейных искажений, в него дополнительно введены последовательно соединенные фазовый детектор, Аильтр нижних частот и управляемый высокостабильный генератор, а также делитель частоты, вход которого подключен к входной клемме исследуемого сигнала, а выход — к одному из входов фазового детектора, выход управляемого генератора подключен к входной клемме опорного сигнала и второму входу фазового детектора, 1583865

Составитель М,Катанова

Редактор А.Козориз Техред Л.Серд окова Корректор М. Кучерявая

Заказ 2252 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

i13035р Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101