Измеритель отклонений частотыколебаний
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ нн813297
Ф:"Ъ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.1278 (23) 2б95109/18-21 с присоединением заявки Нов (5 М К 3
G 01 R 23/10
Государственный комитет
СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет (5З) 4 621. 317 (088. 8) Опубликовано 15.0381, Бюллетень Мо 10
Дата опубликования описания 15д 3д1 (72) Авторы изобретения
В. Г. Осипенко, Н. М. Кузнецов, М.В. Осипенк и- Г..Ю. Островерхов
Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова )
Ф (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТКЛОНЕНИЙ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть применено для измерения нестабильности частоты электрических колебаний.
Известно устройство для измерения отклонения частоты колебаний, содержащее смесит@ль, фильтры и индикатор $1), Недостатком этого устройства явля- о ется его низкая точность.
Известно устройство, содержащЕе масштабный блок, смесительный блок, предварительный умножитель, линию задержки, К смесителей, К умножителей, первый фазовый детектор, первый фильтр нижней частоты, первый индикатор, вход которого соединен с первым выходом первого фильтра нижней частоты, вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, первый вход которого соединен с выхо-, дом предварительного умножителя, со входом линии задержки и с первым входом смесительного блока, второй вход которого соединен со входом пред" варительного умножителя и через масштабный блок соединен с шиной входного сигнала, выход линии задержки соединен с первым входом первого смесителя, вход каждого m-ого смесите- ЗО ля (1 Недостатком этого устройства является его низкая точность. Цель изобретения — повышение точности Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее масштабный блок,- смесительный блок, предварительный умножитель, линию задержки, К смесителей, К умножителей, фазовый детектор, фильтр нижней частоты, индикатор, вход которого соединен с первым выходом фильтра нижней частоты, вход которого соединен с выходом фазового детектора, первый вход которого соединен с выходом предварительного умножителя, со входом линии задержки и с первым входом смесительного блока, второй вход которого соединен со входом предварительного умножителя и через масштабный блок соединен с шиной входного сигнала, выход линии задержки соединен .с первым вхо813297 дом первого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом смесительного блока, выход первого смесителя соединен через первый умножитель с первым входом второго смесителя, второй вход которого соединен со вторым выходом смесительного блока, первый вход m-ого (1 2К-ый умножитель с первым входом второго фазового детектора, второй вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора, выход второго фазового детектора соединен со входом второго фильтра нижней частоты, первый выход которого соединен со входом второго индикатора, а второй выход с первыми входами сумматораа и вычит ат еля, вторые входы которых соединены со вторым выходом пер вого фильтра нижней частоты, выходы сумматора и вычитателя соединены соответственно со входами третьего и четвертого индикаторов. На фиг. 1 и 2 представлены варианты блок-схем измерителя отклонений частоты. На схемах изображены масштабный блок 1, предварительный умножитель 2, линия 3 з адержки, предварительный смеситель 4, блок 5 смесителей, смесители 6-11, умножители 12-17, фазовые детекторы 18, 19, фильтры 20, 21 нижней частоты, сумматор 22, вычитатель 23 и индикаторы 24...27,при— чем вход блока 1 соединен с шиной 28 входного сигнала, первый вход смесителя 4 соединен либо с выходом умножителя 2 (фиг. 1) либо с выходом линии 3 задержки (фиг. 2), второй вход смесителя 4 соединен с выходом блока 1 и с первым входом блока 5, выход смесителя 4 соединен с первым входом смесителя 9, второй вход которого соединен либо с выходом ли нии 3 задержки (фиг. 1), либо с выходом умножителя 2 (фиг. 2), первый вход смесителя 6 соединен через линию 3 задержки с выходом умножителя 2, первые входы смесителей 7,8,10,11 соединены соответственно через умножители 12,13,15,16 с выходами смесителей 6,7,9,10, вторые входы смесителей 6...8 соединены соответствующими выходами блока 5, вторые входы смесителей 10, 11 соединены соответствен15 но со вторыми входами смесителей 7, 8, выходы смесителей 8, .11 соединены соответственно через умножит ели 14, 17 с первыми входами детекторов 18, 19, вторые входы которых соединены с Яо выходом умножителя, выходы детекторов 18, 19 соединены соответственно со входами фильтров 20, 21, первые выходы которых соединены соответственно с индикаторами 26, 27, первые входы сумматора 22 и вычитателя 23 соединены с выходом фильтра 20, вторые выходы сумматора 22 и вычитателя 23 соединены с выходом фильтра 21, входы и ндикаторов 24, 25 соединены соответственно с выходами сумматора 22 и вычитателя 23. Измеритель отклонения частоты колебаний работает следующим образом. Исследуемый сигнал Щ)=Д()яп ь)О1 ++(p)) через масштабный блок 1 (фиг. 1) поступает в виде колебаниями(ti=hsin(а)ф+ "- w(t)l на вход умножителя 2, первый .вход блока 9 и первый вход смесителя 4. При этом на выходе умножйтеля 2 образуется колебание 40 Y (t)=igni»(ncDpt +(t)+ ), которое поступает на вход линии 3 задержки, на второй вход блока 5, вторые входы фазовых детекторов 18 и 19 и на второй вход смесителя 4 (> — фазовый сдвиг, 4 вносимый умножителем 2). В результате этого на выходах линии 3 задержки, смесительного блока 5 и смесителя 4 образуются, соответственно, такие колебания F<(t t ) = о"+>" (t М+,4)Л =K - исав В ., ! К,(). >,((п-1) p(t ) À üivlf (H )+ot+(tl tt )p(t)+ J3o) > J5p= = о< >-Po) которые поступают соответственно на первый вход смесителя 6 и второй фо вход смесителя 9, на вторые входы смесителей 6... 8, 10, 11 и на первый вход смесителя 9, (с(. . — видоизмененный линией 3 задержки фазовый сдвиг ОС, t g " время задержки линии 3 задержки, 5 bcp u pp — фазовые сдвиги, вноси>ые 81329 7 смесителями 6,9) . При этом на выходе смесителя 6 образуются колебания г,(ц=А3 и(0}0 и { -tg)-и () ЛЫ+К2) (+= î -F0+ <30 è М20- фазовый сдвиг, 1 вносимый смесителем 6), а на выходе смесителя 9 колебание 5 l32(t) =Asln (Q0t r n (t j-l9(t-t jr Þjr js2) (Р2= i 1+ р20 и )s 0 фазовый сдвиг, вносимый смесителем 9) . После умножения частоты колебаний F2 () и с@2(с) в умножителях 12,15 на первые входы вторых смесителей 7,10 поступят соответственно, колебания f +1 (t) +93(t) =Q (l1(K b r +6)+(7rjS7j 2 С ) и +<(tj +q(tj=a(2n4(9(t-ty)- у(}) -н(кь ьь)+(с(7 Р7)} РЗЬ)=А и(11оо "и y(t-t>)-.i1 y)t)+ny(t)y 15 r l1 g+ K b ) u. 3(}- A Snn(n (dpt rн W(t j-l1 М Ь-t )+ l1g(tjr + н )ъ g Ф f5 g ) (М3 и f53 — фазовые сдвиги, вносимые умножителями 12,15). В результате преобразования по часготе колебаний F5 (t) и m>(t j в смесигелях 7, 10 на входы умножителей 13, 16 поступят, соответственно, колебания 25 F4(t)= Asln jQ0trn t(t-t y) l1 w(t jrw(tj+x4$ и cd(t)Asln((d0t +и (t j- И Ф(Ф-С )+ 7(e)+134) (4 %40 и i640 — фазовые сдвиги, вносимые смесителями 7, 10 ) . После умножения частоты колебания F4 (t) и c0+(t) на выходах умножителей 13, 16 будут образованы такие колебания 35 F>(tj= AsinLrl 6 pt+ n q(t-t } и q(t )+ ny(tj+n<4+x3)ч Ф р(Ф)=А sin (ndpt+н 7(tj-l14(t t))r> 7(tj+l1{34+}331 (M5,J6 — фаэовые сдвиги, вносимые умножителями 13, 16) . «40 После преобразования частоты колебаний F5 (t) и m5(t) в смесителях 8, 11 на входы умножителей 14, 17 поступят колебания Fb(t)=Asin (Qptrrl v{t-t )-И %(t)+v(t К 6 ) И Ct>6(t j=A Sin(d pt r l1 Sq(t)- l13y(t-t yjrV(t j+ Рь) ь =И 4+ 5 +pr+bp l Рь=нР4+Р5 0 Р60 %C и pgp — фазовые сдвиги, вносиые. ьо смесителями 8, 11). После умножения частоты колебаний Fb (t) и Фь(t) в умножителях 14, 17 на первые входы фазовых детекторов 16 и 19 поступят, соответственно, колебания . 7{1) =A sln bl<}ptrn 9(t t)) м ЧЬ) rl 7(tjrn 7r+7)l4 «737 (1 ) = А sin (n id r < +7(t ) - н Р(" t $ jr n (t jr nisb4 )s7) (М, P7 - фазовые сдвиги, вносимы умножителями 14,17). В результате этого на выходах фазо 0 вых детекторов 1Ь и 19 образуются сигналы {,(}=а(и4 (t))-и4ф() ЫЬ+ю(7-M) И V (t j=G(tl49(t) И4,у(-t ) н)3 ) .) 65 (в — коэффициент пропорциональности), которые через фильтры 20 и 21 нижних частот поступят на входы индикаторов 26 и 27 для анализа и регистрации и на входы сумматора 22 и вычитателя 23. При этом с выхода сумматора 22 на вход индикатора 24 для анализа и регистрации будет поступать колебание вида Yq(t)r Vl(tj=Q(н(Ь r }3bj {ot7 r}37) 2 ), а с вычитателя 23 на вход индикатора 25 для анализа и регистрации будет поступать колебание вида Ч,(ц-ч 2И=п(2 ((t-tZj- ()Ри(ь ь-Рь)("7-»lj} где с учетом введенных выше обозначений имеют место и такие равенства, как Ф1(t)r F(t } =O (-2(н 1-И 1}ф- п { 0-/>Р)-2(Н t Н }К0 + и 3(<,20 «Л20 )+ н (<40 r js 40 j > и { 60+Рьо)+ + l1 (М 3 r P g j r n { Si y r /Ъ 5 ) r (X 7 r P 7 ) ., V„(tj-т,(t)=O(ги Lt(t-t >j- И))2И Ф- )— ll ( И (l» 60 }3bp jf l1 (М 3- }S 3 } r l1 (< y Р5)+ (Ь 7,Р 7 } ) Отличительной особенностью работы устройства для измерения параметров частоты колебаний по структурной схеме, приведенной на фиг, 2, является то, что на выходе смесителя 4 образуется колебание Ap(t j=Asin{{l1- М .n9(t-tp) (tj ь01 0-, )3о а на выходе первого смесителя — колебание m2(t)=ASln$Qptrj1t(tj-l1 Èt-t j (tÌ2); 2F22=<- о+ й20 В результате этого при тех же допушениях на выходах умножителя 15., смесителя 10, умножителя 16, смесителя 11, умножителя 17 и фазового де-. тектора 19 образуются, соответственно, колебания cf33(t)=gsi7l(l163p+и У(Ф)-l129(t;t>)my(t)rrl3>+p3); СЬ4(Г)=Азу f(dptr Н2 Р(1)-Н 2 (t-tp)r+{t jr Т4), Y4 = l1 j{2Ф Р3™0+)340} «P > (t ) =g Sin $l1 td pt r j1 9 (t )- l1 f (t- t y ) r И f (t ) r 1 и 4 5 li cpb{t )=A MYt (4)ptt l1 f(t j-н f(t-t )+%(t}+ Ь) ale = <+4 rjs5-0 0 «,РЬО } ч 7(Ц=Аь{и (и@+и f(tj-vl4v(t-t )3r l1 ф)+и ь r J 7)i Ч ()=а(q4q(tj-н Р(И }+н Ь+ Р7-eCg, На входы индикаторов 24 и 25 поступят следукицие колебания 81329 7 где с учетом введенных выпье обозначений имеют место равенства u„(t)++2{t) a(-2(и -+ ht1 }e(-m (ко -/5ц)-2{п -п)жо+ + n ((о т,Р ц, )+ n (0 0+Ячо ) + (ьо+-Рьо)+ (Kzi +Уз)+ и((+) )+(+7 >3) » ч <(t)- ч (! =а {; n V(<-Ì- ф) )+2п (М -К)- п ( ) 00)Фп М1" f5 )+H(0(Р5 )Н(у Р7)) а Иэ приведенных выражений видно, 10 что полезную информацию несет только . величина аД(.Р(-ta)-÷ (t) ) ., которая подлежит измерению при наличии мешающих (искажающих) воздействий (помех) вида 1$ С((
Иэ выражений для измеряемых величин (. (t) и - Г (t) или величин . (t) 20 и — У (t) видно, что если неизвестное искажающее воздействие а входит в измеряемую. величину ((с) с одним знаком, то в измеряемую величину «Vg(t) или величину-Ч g (t ) QHQ входит с про » тивоположным знаком. Это позволяет при выполнении измерений величины — (Р (Ц- 1 (t)) . или величины — ЬЯЦ ()1 исключить из процесса измере- О ний неизвестное искажающее воздействие а, например, нестабильности времени з адержки в линии 3., Таким образом, данное устройство позволяет повысить точность измерения отклонения частоты колебаний. Формула. изобретения 1. Измеритель отклонений частоты колебаний, содержащий масштабный блок, смесительный блок, предварительный ум ножитель, линию задержки, К смесите- 40 лей, К уменьшителей, первый фазовый детектор, первый фильтр нижней частоты, первый индикатор, вход которого соединен с первым выходом первого фильтра нижней частоты, вход которого 4» соединен с выходом первого фазового детектора, первый вход которого соединен с выходом предварительного ум ножителя,.со входом линии задержки, и с первым входом смесительного бло" ка, второй вход которого соединен со входом предварительного умножителя и через масштабный блок соединен с шиной входного сигнала, выход линии задержки соединен с первым входом первогоо смесителя, вход m-ого (1(m Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 463925 р кл. G 01 R 23/10, 05, 10 ° 73 ° 2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2675569, 30. 03. 79, 813297 Составитель Н. Коновалов Техред М.Федорнак Корректор Г.Решетник Редактор Т. Веселова Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 аказ 765/55 Тираж 732 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
