Способ измерения фазового времени задержки сигнала в линиях связи

 

ОП ИСАКИИ

И ЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Сециалистическнв

Республик

«и864239 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено } 1. 11. 79 (21) 2839075/18-21 с присоединением заявки J4— (23 } П р нори тет

{5I)N. Кл.

6 04 Р 10/06

Йеудврстеаеые квяятет

СССР дв деми взабретеиий в еткрыткй

Опубликовано } 5. 09, 81 бюллетень М 34

Дата опубликования описания 15,09.81

{53) УЙ К 621. 317. .77 (088.8) (723 Авторы изобретения

В.Г.Баженов, E.Ê.Áçòóðåâè÷ и С.М.Маевский

Конструкторское бюро "Шторм" при Киевском ордена

Ленина политехническом институте- им. 50-летия Великой

Октябрьской со иалистической еволю ии (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО ВРЕМЕНИ

ЗАДЕРЖКИ СИГНАЛА В ЛИНИЯХ СВЯЗИ сигналом (2).

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения фазового вре-.. мени задержки сигнапов в линиях связи с пространственно разнесенным входом и выходом.

Известен способ измерения фазового времени задержки сигналов в линиях связи с использованием активного ответчика, подключенного к выходу линии

10 связи, в котором частота входного сигнала изменяется по пилообразному закону, а преобразованный в активном ответчике сигнал возвращается к фазометру, установленному на входе исследуемой линии связи через эту же линию (}).

К недостаткам этого способа следует отнести то, что он имеет низкое быстродействие из-за конечной скорости изменения частоты входного сигнала, а также низкую точность измерений в динамике, обусловленную непрерывным изменением частоты сигнала.

Известен также способ измерения времени задержки сигнала в линиях связи с разнесенным в пространстве входом и выходом, по которому измеряют сдвиг фаэ сигналов, один из.которых, вспомогательный низкой частоты, воспроизводят на выходе линии связи и передают на ее вход, а другой, низ- кочастотный сигнал, получают на входе линии связи в результате преобразования частот испытательного сигнала со смещенным по частоте ответным

Однако этот способ имеет ограниченный диапазон однозначно измеряемых значений времени задержки, определяемый длительностью полупериода сигнала, на котором производится измерение. Для расаирения диапазона однозначного измерения времени задержки необходимо проводить дополнительные измерения на более низких частотах сигналов, что связано

864239

Ч = и)," = 2 В + ф к ) Ь С вЂ” 1 - ъ с большими. затратами времени и aIIпаратурными затратами.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения фазового времени задержки сигнала в линиях связи, по которому измеряют сдвиг фаз сигналов, один иэ которых,вспомогательный, формируют на выходе линии связи и передают на ее вход, а другой получают на входе линии связи в результате пре» образования частот, на вход линии связи одновременно подают дискретное множество частот, на выходе которой каждую компоненту дискретного множества частот смещают по частоте на значение, равное частоте вспомогательного сигнала и затем смещенные сигналы направляют ко входу линии связи, где выделяют каждую компоненту смещенного дискретного множества частот и смешивают их с соответствующими компонентами. дискретного множества частот входного сигнала,в результате чего получают разностные сигналы, равные по частоте вспомогательному, а затем измеряют разность фаз между каждым из этих сигналов и вспомогательным, причем результат измерения удвоенного значения времени задержки полунают путем стыковки шкал промежуточных результатов измерений на каждой составляющей дискретного множества частот.

Предложенный способ поясняется блок-схемой возможного устройства.

Устройство содержит генератор 1 дискретного множества частот, все выходы которого подсоединены ко входу линии связи 2 через развязывающий мост 3 и к первым входам соответI ствующих смесителей частоты 4 ...4 при этом выходы смесителей через коммутатор 5 соединяются с первым входом фаэометра 6, а вторые входы смесителей 4 ...4" соединены с выходам соответствующих фильтров

7 ...7, входы который соединены с линией связи 2 через развяэывающий мост 3, к которому через фильтр нижних частот 8 подключен второй вход фазометра 6, к выходу которого под-, ключен блок управления 9 с цифровым отсчетиым устройством, выход которого соединен с входом коммутатора 5, причем выход линии связи 2 через

4 второй развяэывающнй мост 10 подключен к первому входу однополосного преобразователя частоты 11, ко второму входу которого подключен вспомогательный генератор низкой частоты

12, при этом выходы однополосного преобразователя частоты 11 и вспомогательного генератора низкой частоты

12 подключены к входам второго раз111 вяэывакнцего моста 10.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает дискретное множество частотЮ1, Ф ..., Ж„, обеспечивающее возможность однозначного измерения фазового времени эа" держки сигнала в заданном частотном диапазоне и требуемую точность измерения в линии связи большой электрической длины, в которой время задержки сигнала C> )> Т, где Тпериод частоты сигнала, на которой, необходимо определить фазовое вре" мя задержки.

При измерении фазового времени задержки сигнала обычными методами с использованием фазометров в таких линиях возникает неоднозначность измерений, так как в этом случае полный фазовый сдвиг на заданной частоте ОР будет составлять где n — число целых циклов фазового

35 сдвига Ч1 — измеряемый фазометром фазовый сдвиг.

Для устранения неоднозначности, т.е определения числа и, необходимо вы- . полнить измерение на более низкой частоте, удовлетворяющей условию

Ы1нс —, где Ц,- время задержки Ж и сигнала на частоте цМ,.

Однако различия д С. в фазовом времени задержки сигнала на частоте

Юн и íà частотеИ3 из-за дисперсности

4S исследуемых реальных линий связи, а также конечная погрешность измерения сдвига фаз С Мна частотеЩ1может привести к погрешности определения .числа и, так как может быть, что

50 или

Ь

SS + N)Й

Поэтому необходимо выполнять «спомогательные измерения на промежуточ864239 ных частотах, разность между которыми выбрана такой, чтобы можно было стыковать результаты промежуточных измерений, полученных на соседних компо» нентах дискретного множества частот беэ аномальной погрешности (промаха).

При этом должно удовлетворяться услоwe

?О

?S

3S

5 учитывающее дисперсионность исследуемой линии и погрешность измерения сдвига фаэ, где и„ вЂ” целое число циклов однозначного измерения на частоте, Х = $ /2fнi, — относительный измеряемый фаэометром фазовый сдвиг на i- . частоте, К„ — отклонение интервала однозначного измерения на i-й частоте и интервал однозначного измерения íà i — 1-й частоте °

Таким образом, на вход исследуемой линии подается дискретное множество частот обеспечивающее однозначное измерение и удовлетворяющее условию flj.

Сигналы генератора 1 с частотами

И>1, И, ..., Щ, одновременно подаются через раэвяэывающий мост 3 на исследуемую линию связи 2, а также и на входы смесителей 4 ... 4 соответственно.

С выхода исследуемой линии свмэи сигналы с частотами Щ „ (g)<... 1 1 через раэвяэырающий мост 10 поступает на вход однополосного преобразователя 11, где происходит смещение каждой компоненты дискретного множес ва частот на значение, равное частоте Я. сигнала вспомогательного генератора 12, связанного со вторым входом однополосного преобразователя 11 частоты. Полученное новое дискретное множество частот QU + Ф, Я+ R 1 ° ° ° э Щ + Я . ИЛИ OUQ

UD - Q.,-" И „-Я. вместе с сигналом генератора 12 подается через развяэывающий мост 10 снова на выход линии связи 2 (развязывающие мосты 3 и 10 предназ1 ачены для разделения входных и выходных

« сигналов линии ). Эти сигналы со входа лини1 связи поступают на входы фильтров 7 ...7" и 8, где фильтры

7 ...7 "". .пропускают соответствующие компоненты дискретного множества частот на смесители 4 ... 4, а фильтр

И нижних частот 8 пропускает сигнал с частотой Й вспомогательного генератора !2 на оцин из входов фаэометра.

На второй вход фазометра поочередно при помощи коммутатора.5, управляемого блоком 9, подводятся также сигналы от смесите,лей 4 ... 4 Ж! и

Щ!+ 9, up< и М) + Я,..., Юи и (gJ + Я..

Полученные показания фазометра на каждом из коммутируемых сигналов переписываются в блок управления 9, где происходит с учетом условия (lj стыковка шкал, полученных результатов измерений на каждой составляющей дискретного множества частот и высвечивается окончательный результат измерения. Искомый результат измерения будет равен где Ч = 31 2 1 + Ч <- полное значение сдвига фазы сигнала на частотеИЪ, полученное после стыковки шкал 1.и ГИ, f — времена задержки сигналов

1 на чзстотах соответственно Ч1 „, UD + Я. и Я

Как показывают расчеты и экспериментальные исследования, возникающая методическая погрешность и- и

6 С = — С - — (4С - 51 ) и Ъ 2 2и! Q. u при измерениях фазового времени задержки в линиях связи большой электрической длины, т.е. у которых Г UO : Ю, пренебрежимо мала.

Предложенный способ позволяет расширить диапазон измеряемого speмени задержки в исследуемых линиях связи, который будет определяться значением самой нижней частоты иэ дискретного множества. Кроме тоro, повышается быстродействие, причем погрешность измерения фазового време" ни задержки определяется погрешностью измерения сдвига фаз на самой верхней частоте дискретного множества частот.

Измерения на остальных частотах могут быть довольно грубыми, это влияет только на выбор разности между значениями соседних частот входного сигнала, определяющей возможность стыковки шкал. То обстоятельство, что погрешность фазового време11я задержки определяется погрешностью измерения Я1 на самой высокой частоте, позволяет упростить требования к узлам, необходимым для проведения измерений на остальных частотах.

Формула изобретения

Составитель В.Рябцев

Редактор И.Нестерова ТехредТ.Маточка Корректор Е.Рошко

Заказ 7782/69 Тираж 460 Подписне

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 7 8642

Предложенный способ можно исполь - эоватэ также для измерения других фаэовременных характеристик линий связи, таких как ФЧХ и групповое время запаздывания. 5

Предлагаемое изобретение может найти особо широкое применение в тех случаях, когда для измерения характеристик канала отводится очень короткое время, а также в .случаях 1О прецизионного измерения кратковременной нестабильности фазового времени задержки в линиях связи большой электрической длины.

Способ измерения фазового времени задержки сигнала в линиях связи, по которому измеряют сдвиг фаз. сигна4 лов, один иэ которых, вспомогательный, формируют на выходе линии связи и передают на ее вход,а другой получают на входе линии связи в ре- 25 зультате преобразования частот, о т— л и ч а ю шийся тем, что с . целью повышения точности и быстродействия измерений, на вход линии связи одновременно подают дискретное множество частот, иа выходе которой каждую компоненту дискретного множества частот смещают по частоте на значение, равное частоте вспомогательного сигнала и затем смещенные сигналы направляют ко входу линии связи, где выделяют каждую компоненту смещенного дискретного множества частот и смешивают их с соответствующими компонентами дискреТного множества частот выходного сигнала, в результате чего получают разностные сигналы, равные по частоте вспомогательному, а затем измеряют разность фаз между каждым из этих сигналов и вспомогательным, причем результат измерения удвоенного значения времени задержки получают путем стыковки шкал промежуточных результатов измерений на каждой составляющей дискретного множества частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 569031, кл. G 04 f 10/06, l077.

2. Авторское свидетельство СССР

1l 531125, кл. G 04 f 10/06, 1976.