Способ измерения времени задержки сигнала
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистическик
Республик оо983634 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 23. 07. 79 (21) 2801050/18-21 (31) M.Ка.з . с присоединением заявки ¹G F 10/04
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—
Опубликовано 23.12Â2. Бюллетень № 47
Дата опубликования описания 23.12.82 (И) УДК 621. 317.342 (088. 8) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени физик технический институт им. В.Д. Кузнецова при Томском государственном университете им.B.Â.Куйбьыева (71) Заявитель, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ СИГНАЛА
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении времени задержки сигнала в активных и пассивных электрических цепях.
Известен способ измерения времени задержки, заключающийся в том, что сигнал генератора подают непосредственно и через испытуемую линию задержки на два входных плеча кольце ного балансного модулятора, выход которого соединен а нуль-индикатором.
При сдниге фаэ между входными сигналами, равном Ji/2, выходной сигнал модулятора равен нулю. При измерении . частота генератора устанавливается такой, чтобы обеспечить эту разность фаэ (1).
Недостатком этого способа является неоднозначность измерения времени задержки вследствие того, что напряжение на выходе кольцевого балансного модулятора будет равно нулю также при кратных частотах.
Известен модуляционный способ из- 2э иерения времени задержки сигнала в линии передачи, при котором исследуемую линию задержки включают в генератор с эапаздывающей обратной связью.
Измерения производят в момент рез- . 30 кого изменения спектра сигнала генератора, что соответствует равенству суммарного, времени задержки в измерительном тракте периоду модулирующего сигнала (2).
Недостатком этого способа является низкая точность измерения из-эа погрешности, вносимой модулирующим генератором.
Наиболее близким к изобретению является способ измерения времени задержки в объекте, при котором возбуждают автогенератор без исследуемого объекта, измеряют частоту автогенератора, включают в цепь обратной связи автогенератора исследуемый объект, измеряют частоту антогенератора с новой цепью обратной связи и по данньп4 измерений вычисляют время задержки сигнала в исследуемом объекте (3).
Однако такой способ применим для случая исследований на низких частотах. При возбуждении автогенератора на высоких частотах возникает мнсзгочастотный режим генерации, при котором практически невозможно измерить изменение частоты генерации при подключении исследуемого объекта s цепь обратной связи автогенератора.
983634
Целью изобретения является повышение точности измерения при исследовании объектов на высоких частотах.
Цель достигается согласно способу, измерения времени задержки сигнала, при котором время задержки определяют по изменению частоты собственных
5 колебаний в автогенераторе при введении в цепь обратной связи исследуемого объекта, на синхронизирующий вход автогенератора подают внешний сигнал, 0 плавно перестраивают его частоту до установления многочастотного режима колебаний, отключают внешний сигнал .измеряют собственную частоту автогенератора, вторично подают внешний, сигнал, изменяют era частоту до ус» тановления нового моночастотного режима, соответствующего ближайшей собственной частоте, отключают внешний сигнал, измеряют собственную частоту автогенератора, включают в цепь 20 обратной связи автогенератора исследуемый объект и повторяют измерения двух ближайших собственных частот автогенератора, а время задержки определяют по формуле. 25
1 1 с (к+1 +z ) _#_n+1 п где fê fK+1 — первая и вторая измеренные собственные частоты автогенератора с исследуемым объектомв цепи обратной связи;
f„ й„+„ — первая и вторая измеренные собственные частоты автогенератора беэ исследуемого объекта в цепи обратной связи. 40
На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ.
Устройство содержит внешний генератор 1 синусоидальных колебаний, ключ 2, усилитель 3 с колоколообраэ- 45 ной амплитудно-частотной характеристикой, анализатор 4 спектра, частотомер 5, линию 6 задержки автогенератора, короткозамыкатель 7, исследуемый объект 8. — 50
Измерение времени задержки сигнала производят следующим образом.
Сначала в цепь обратной связи автогенератора включают исследуемый объект 8. Автогенератор может генерировать одну иэ собственных частот
Х = К/ь+7 к- rj t где К = 1,2,3...; время задержки сигнала элементов цепи обратной связи автогенератора; 60 п — время задержки сигнала исследуемого объекта.
К синхронизирующему входу усилителя 3 подключают посредством ключа
2 генератор 1 и устанавливают его Б5 частоту, равную или близкую к одной из собственных частот йк. Совпадение . частоты внешнего генератора 1 с одной из собственных частот автогенератора наблюдают на анализаторе 4 спектра выходного сигнала автогенератора при установлении моночастотного режима генерации. Затем генератор 1 отключают. Система автоматически подстраивается на частоту f„ которую измеряют частотомером 5.
Вновь подключают генератор 1 к синхронизирующему входу усилителя 3 и, плавно перестраивая его частоту, добиваются вторично установления моночастотного режима генерации на частоте fy+„, который, как указывалось ранее, определяют по анализато-. ру 4 спектра.
Время прохождения сигнала по цепи обратной связи, содержащей исследуемый объект 8, определяют из выражения
T = rc + rl и =
ФК+1 К ) Затем из цепи обратной связи усилителя 3 исключают исследуемый объект 8, заменяя его короткоэамыкателем 7, В этом случае автогенератор может возбуждаться на любой из собственных частот f, где п=1,2 3 ° ...
Аналогично описанной выше методике определяют частоты Й„и fnt1. Время прохождения сигнала по цепи обратной связи в этом случае определяют иэ выражения
Время задержки сигнала исследуемым объектом вычисляют по формуле
При измерениях, очевидно, вместо
fKt1 и f ll+1 Мо Т 6 Т 3Ме еН со6ственно частоты f.„1 и
Отключение синхрониз ирующего генератора от автогенератора, к которому подключается исследуемый объект, позволяет исключить дополнительную погрешность, вносимую синхронизирующим генератором.-Это позволяет повысить точность измерений, например, по сравнению с модуляционным способом.
Предлагаемый способ измерения времени задержки позволяет проводить измерения в области высоких частот и с высокой точностью. Например, измерения времени задержки коаксиального кабеля марки PK-50-4-11 длиной
32,2 см предлагаемым способом в диапазоне частот 1,57-1,63 ГГц дают величину 1,65 нс ° Разброс в иэмере983634
Формула изобретения
1 1
Составитель И. Федотов Редактор Н. Гунько Техред М.Коштура Коррект р А, дз ятко
Заказ 9919/55 Тираж 427 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,,4 ниях от среднего значения составляет около 1, 8%, Разброс в измерениях при использовании, например, модуляционного способа составляет в .десятки раэ больше.
Способ измерения времени задержки сигнала, при котором время задержки определяют по изменению частоты собственных колебаний в автогенераторе при введении в цепь обратной связи исследуемого объекта, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения при исследовании объектов на высоких частотах, на синхрониэирующий вход автогенератора подают внешний сигнал, плавно перестраивают его частоту до установления моночастотного режима колебаний, отклЮчают внешний сигнал, измеряют собственную частоту автогенератора, вторично подают внешний сигнал, изменяют его частоту до установления .нового моночастотного режима, соответствующего ближайшей собственной частоте, отклюЧают внешний аигнал, измеряют собственную часто ту автогенератора, включают в цепь обратной связи автогенератора исследуемый объект и повторяют измерения двух ближайших собственных частот автогенератора, а время задержки оп ределяют по формуле где f; f +„- первая и вторая измеренные собственные час« тоты автогенератора с исследуемым объектом в цепи обратной связи;
f ; f +„- первая и вторая измеренные собственные час-. тоты автогенератора беэ исследуемого объекта в цепи обратной связи.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 163221, кл. G 04 F 10/06, 1961
2. Авторское свидетельство СССР
Р 169146, кл. G 04 F 10/04, 1964.
3. Авторское свидетельство СССР
9 113565, кл. G 04 F 10/04, 1956 °
