Измеритель кратковременной нестабильности частоты

 

< >974292

Союз Советских

Социапистических

Респубики

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30. 12. 7б (21) 2843123/18-21 (5()M, Кл. с присоелинением заявки 1тЪ 3245964/21

G 01 R 23/20 (Ьеудврствены1 квинтет

CCCP ао двлви нзабретехнИ н отхрытнй (23}Прнорнтет 03.03.81 по и. 2

Опубликовано 15.11.82. Бюллетень йе42 (53) УДК 621. 317 (088.8) Дата опубликования описания 19. 11.82 (72) Авторы изобретения

Г.В. Ефимов, В.С. Соловьев, Н.С. фертик и А.И. Шафоростов

1 (7l) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КРАТКОВРЕМЕННОЙ

НЕСТАБИЛЬНОСТИ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения стандартных характеристик нестабильности частоты.

Известно устройство для измерения кратковременной нестабильности частоты, состоящее из электронно-счетных частотомеров и подключенного к ним вычислительного устройства, обрабатывающего результаты измерений в соответствии с требуемым алгорит- мом С».

Недостатком этого устройства является необходимость обработки результатов измерений на ЭВМ.

Известно устройство аналогового измерения стандартных характеристик кратковременной нестабильности частоты, состоящее иэ последовательно го соединенных ограничителя, фазового детектора, блока фильтрации и измерителя среднеквадратического значения напряжения (2 .

Недостатком этого устройства является непригодность для измерения флуктуаций фазы, превышающих пределы линейного участка характеристики фазового детектора (3g-90 ).

Цель изобретения - расширение nqeделов измерения кратковременной не-. стабильности частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в измерителе кратковременной нестабильности частоты, содержащем последовательно соединенные ограничитель, дискриминатор, блок фильтрации, аттенюатор и измеритель среднеквадратического значения напряжения, дискриминатор выполнен в виде частотного детектора, а блок фильтрациив виде набора полосавых филь роЪ.:

В блок фильтрации введены измеритель отношения мощностей и набор пар узкополосных фильтров, входы которых соединены с входом соответствующего полосового фильтра, а выходы пар узкополосных фильтров через блок комI RC j iI=

1Лт1 Е

3 97429 мутации соединены с входами измерителя отношения мощности, выход которого соединен с управляющим входом аттенюатора, На чертеже приведена структурная схема измерителя.

Измеритель кратковременной нестабильности частоты содержит ограничитель 1, дискриминатор 2, блок 3 фильтрации, состоящий иэ набора по" лосовых фильтров 4, набора пар узкополосных фильтров 5, блока б коммутации и измерителя 7 отношения мощностей, аттенюатор 8, измеритель 9 среднеквадратического значения напряжения.

Устройство работает следующим образом.

С выхода ограничителя 1, уменьшающего влияние флуктуаций амплитуды сиг, нала, исследуемый сигнал подается

20 на вход дискриминатора 2. C выхода дискриминатора аналоговое напряжеwe, пропорциальное флуктуациям час тоты 1или фазы), поступает на один из полосовых фильтров 4 и соответствующую пару узкополосных фильтров

5. Параметры полосовых фильтров выбраны таким образом,.чтобы среднеквадратическое значение напряжения

l сигнала 6И на выходе каждого фильтра было пропорционально среднеквадра30 тической вариации частоты (фазы) или корню квадратному из дисперсии Аллана 4р эа определенный интервал времени измерения .

Например, при применении в качест-З5 ве полосового фильтра паралпельного

LC-контура, модуль передаточной функции которого определяется выражением. р 0 ,1к (1Е) =

I.С (g g4gg 2 („ 2 g4 1/2 о <2! P 1 где 45

Q - добротность контура, Й и при выборе P "- - вЂ,, гд ж лаемый интервал времени измерения;

Q=1, 50 методическая погрешность измерений с помощью данного измерителя равна нулю, если частотные шумы имеют характер белого шума и не превышает

16 для остальных типов частотных шу- 55 мов. При выборе Q = 0,75 методическая погрешность равна нулю для частотных шумов, имеющих характер белого

2 ф шума, или фликкер-шума, и не превышает 23 ь для других типов частотных шумов, При применении в качестве полосового фильтра RC-фильтра с постоянными времени T = R„С и Т = R2Ñ, модуль передаточной функции которого определяется выражением ((gл1 т тшgA+(g7

Устройство позволяет исключить методическую погрешность, зависящую от вида частотных шумов сигнала. Центральная частота одного из фильтров

5 выбирается несколько ниже, а второго несколько выше характеристической частоты соответствующего фильтра 4. С выхода пары фильтров 5 два сигнала, мощность каждого иэ которых пропорциональна значению функции спектральной плотности мощности флуктуации частоты Sg (или фазы Sy) на частоте настройки соответствующего узкополосного фильтра 5, подаются на измеритель 7 отношения мощностей.

Его сигнал, пропорциональный показателю степени зависимости функции спектральной плотности мощности флуктуации частоты.Яу = 5 0(— - — ) (или фаО зы Sq = Sq () ) от частоты

0 о ие< 1 =Ь " = р, Е где Х1 и К2- частоты настройки (центральные частоты) узкополосных фильтров управляет аттенюатором 0 (коэффициент деления которого для частотного (фазового) белого шума равен 1), в соответствии с видом спектра флуктуации частоты (фазы) исследуемого сигнала таким образом, чтобы исключить методическую погрешность измерения .

Напряжение, измеряемое измерителем 9, пропорционально среднеквадраS тической вариации частоты 6 или корню квадратному из дисперсии Аллана В„.

Система фильтрации из набора пар узкополосных фильтров может входить З и в состав измерителя и дискриминатором в виде фазового детектора и с системой фильтров верхних частот с характеристическими частотами (часто1 1О тами среза) f < = — .

Измеритель кратковременной нестабильности частоты с коррекцией уровня сигнала на входе измерителя среднеквадратического значения напряжения, в зависимости от типа частотных шумов, имеет расширенные пределы измерения.

9742

Формула изобретения

1. Измеритель кратковременной нестабильности частоты, содержащий последовательно соединенные ограничитель, дискриминатор, блок фильтрации,25 аттенюатор и измеритель среднеквадратического значения напряжения, 92 d отличающийся тем, что, с целью расширения пределов измерения . кратковременной нестабильности частоты, дискриминатор выполнен в виде частотного детектора, а блок фильтрации в виде набора полосовых фильтров.

2. Измеритель по и. l, о т л ич а ю шийся тем, что, в блок фильтрации в. едены измеритель отношения мощностей и набор пар узкополосных фильтров, входы которых соединены с входом соответствующего по- лосового фильтра, а выходы пар узкополосных фильтров .через блок коммутации соединены с входами измерителя отношения мощностей, выход которого соединен с управляющим входом аттенюатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. 4астотомеры электронно-счетные, Проспект, 1973.

2. Эволюция концепций анализа генераторов частоты. Экспресс-информация "Контрольно-измерительная техника" и 22, 1973.

Составитель 8. Новоселов

Редактор Н. Киштулинец Техред C.Ìèãóíoâà ":". Корректор . Коста

Тираж 717 Подписное

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,