Цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуаций

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик «993148 (61) Дополнительное .к авт. саид-ву (22) Заявлено 10.08. 81 (21) 3328391/18-21 р М gn з

G 0l R 25/00 с присоединением заявки Йо

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений

-и открытий (23) Приоритет (33) УДН 621. 317. .77 (088.8) Опубликовано 300 183. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 30 .01. 83

С.М.Маевский, А.C.Ìèëêoâñêaé, Е.K.Батуревич( и Е.В ° Ãðîõîëüñêèé

1

« .« ! ! (72) Авторы изобретения

I с (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОИ ИЗМЕРИТЕЛЬ ХАРАКТЕРИСТИК

ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИЯ

Изобретение относится к измери.тельной технике и может быть исполь зовано при анализе фазовых и частот- ных флуктуаций стабильных колебаний.

Известен измеритель фазовых флуктуаций колебаний, содержащий опорный генератор и фазовый детектор El).

В укаэанном измерителе для измерения фазовых флуктуаций колебаний ! требуется равенство частот сравниваемых колебаний, что является недостатком устройства, так как требуемый перестраиваемый,опорный генератор обладает пониженной фазовой стабильностью по сравнению с генератором фиксированной частоты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуаций, содержащий стробируемые амплитудные дискриминаторы опорного и измеряемого сигналов, выходы которых через блок логической обработки соединены с входом счетчика результата, счетчик масштаба, источник стробирующего потока импульсов, блок управления, дополнительный стробируемый амплитудный дискриминатор, генератор псевдослучайных . чисел, управляемую линию задержки, электронный ключ и запоминающий блок, причем выход дискриминатора измеряемого сигнала соединен с одним из входов блока управления, другой вход блока управления через дополнитель ный стробируемый амплитудный дискри.минатор подключен к входу стробируемого амплитудного дискриминатора опор1О ного сигнала, управляющий вход дополнительного стробируемого амплитудного дискриминатора соединен с источником стробирующего потока импульсов и входом управляемой линии задержки, выход которой соединен-с суммирующим входом счетчика масштаба и через электронный ключ с управляющими входами стробируемых амплитудных дискриминаторов опорного и измеряемого сигналов, первый выход блока управле- ния соединен с вторым входом счетчика результата и счетчика масштаба,:выходы которых соединены соответственно с входами запоминающего блока, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами электронного ключа, запоминающего блока и генератора псевдослучайных чисел, выходы которого соединены с управляющими входами управля993148 емой линии задержки, запоминающего блока и третьим входом счетчика результата, выход запоминаюшего блока соединен с третьим входом блока управления (23.

Недостатком известного цифрового 5 ,измерителя фазовых флуктуаций является низкая точность измерений в диапазоне частот исследуемого сигнала. Это объясняется тем, что в известном измерителе при работе в диапазоне частот исследуемого сигнала необходим перестраиваемый в та1 ком же диапазоне опорный генератор, поскольку известное устройство измеряет взаимные фазовые флуктуации 15 исследуемого и опорного сигналов.

Цель изобретения — повышение точности измерения в диапазоне частот исследуемого сигнала.

Поставленная цель достигается тем что цифровой измеритель характерис-, тик фазовых флуктуаций, содержащий источник стробируюшего потока импульсов, запоминающий блок и блок управления, снабжен фазовым детектором, амплитудным компаратором, блоком вычисления арктангенса, арифметическим блоком, последовательно соединенными управляемым аттенюатором, первым блоком выборки и хранения, первым преобразователем аналогкод, а также последовательно соединенными управляемым фазовращателем, вторым блоком выборки и хранения, вторым преобразователем аналог- 35 код, причем входы фазового детектора соединены с соатветствуюшими входами блоков выборки и хранения и соответствующими. входами амплитудного компаратора, выход фазового 4О детектора соединен с управляющим . входом управляемого фазовращателя, выход амплитудного компаратора соединен с управляюшим входом управляемого аттенюатора, вход которого соединен с входом управляемого фазовращателя и входной клеммой измерителя, входная клемма опорного сигнала соединена с входами блока управления и источника стробируюшего потока импульсов, выход которого соединен с управляющими входами обоих блоков выборки и хранения, выходы преобразователей аналог-код соединены с соответствуюшими входами блока вычисления арктангенса, выход которого соединен с первым входом запоминающего блока, выход запоминающего блока соединен с входом арифметического блока, выход которого, являющийся выходом измерителя, сое- ® динен с- вторым входом эапоминаюшего блока, выходы блока управления соединены с управляющими входами преобразователей аналог-код, блока вычисления арктангенса, эапо- 65 минаюшего блока и арифметического блока. б

На чертеже приведена структурная схема, поясняющая работу предлагаемого устройства.

Цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуаций содержит источник -1 стробируюшего потока импульсов, вход которого соединен с входной клеммой 2 опорного сигнала и входом блока 3 управления, амплитудный компаратор 4, фазовый детектор 5, последовательно включенные управляемый аттенюатор б, первый блок 7 выборки и хранения, первый преобразователь 8 аналог-код, последовательно включенные управляемый фаэоврашатель. 9, второй блок 10 выборки и хранения, и второй преобразователь 11 аналог-код, а также последовательно включенные блок 12 вычисления арктангенса, запоминаюший блок 13 и арифметический блок

14, при этом выходы амплитудного компаратора соединены с соответствующими входами фазового детектора и входами соответствуюших устройств выборки и запоминания, выход амплитудного компаратора подключен к управляющему входу .управляемого аттенюатора, вход, которого соединен с входом управляемого фаэовращателя и с входной клеммой 15 исследуемого сигнала, выход фазового детектора подключен к уп- . равляюшему входу управляемого фазовраШателя, выходы преобразователей аналог-код соединены с соответствующими входами блока вычисления арктангенса, выход арифметического блока подключен ко второму- входу запоминаюшего.блока, а выходы блока управления подключены к управляющим входам прЕобразователей аналог-код, блока вычисления арктангенса, запоминаюшего блока и арифметического блока.

Цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуаций работает следуюшим образом.

Иэ исследуемого сигнала при помощи управляемого фазоврашателя, управляемого аттенюатора, амплитудного компаратора и фазового детектора формируют квадратурные сигналы равной амплитуды. 90-градусный фазовый сдвиг квадратурных сигналов конт» ролируют фаэовым детектором 5 и поддерживают постоянным в диапазоне частот при помощи управляемого фазоврашателя 9, Равен тво амплитуд квадратурных сигналов поддерживают при помощи амплитудного компаратора

4 и управляемого аттенюатора б. С помощью источника 1 стробируюшего потока импульсов формируют из опорного высокостабильного сигнала фиксированной частоты периодическую

5 I0

Формула изобретения

65 последовательность строб импульсов, .поступающих одновременно на управляющие входы обоих блоков 7 и 10 выборки и хранения. В моменты прихода стробимпульсов на управляющие входы блоков выборки и хранения в них осуществляется запоминание мгновен-. ных значений напряжений квадратурных сигналов. Преобразователи аналог-код 8 и ll преобразуют запомненные значения напряжений квад., ратурных сигналов в цифровые коды, .которые подаются на соответствующие входы блока 12 вычисления арктангенса. Блок вычисления арктангенса вычисляет значение фазы исследуемого сигнала в моменты прихода стробимпульсов на входы блоков выборки и хранения. Вычисленные значения фазы сигнала заносятся в эапоминаюший блок 13. Арифметический блок вычисляет разность каждых двух смежных вычисленных значений фазы сигнала. Вычисленные разности, значения которых также заносятся в запоминаюший блок, представляют собой значения накопленных фаз исследуемого сигнала эа равные интервалы времени между сосед; ними стобимпульсами и в отсутст- вие фазовых флуктуаций исследуемого сигнала должны иметь неизменное значение. Арифметический блок вычисляет также разность смежных значений накопленных фаз, представляюшую собой фазовые флуктуации исследуемого сигнала,а также статистические характе- истйки фазовых флуктуаций. Блок 3 управления вырабатывает иэ опорного

;сигнала команды,синхронизируюшие работу узлов измерителя, Точностью определения фазовых флуктуаций исследуемого сигнала предлагаемым:устройством определяется в основнбм точность запоминания мгновенных значений исследуемого сигнала, разрешающей способностью пре;обраэователей аналог-код и стабиль ностью частоты опорного сигнала, из которого формируют стробимнульсы, Запоминание мгновенных значений ! исследуемого сигнала можно осущест,вить с высокой точностью в широком

1 диапазоне частот известными методами, в том числе и с помошью стробоскопического преобразователя, работающего в диапазоне частот до десятков ГГц.

Так как в предлагаемом измерителе при измерении характеристик фазовых флуктуаций в широком диапазоне частот исследуемого сигнала необходим опорный сигнал фиксированной частоты, то в качестве него может быть применен атомный стандарт частоты, отличающийся наивысшей стабильностью.

При этом отпадает необходимость в перестраиваемом опорном генераторе, стабильность которого всегда на несколько порядков хуже стабильности стандартов частоты и снижает точt ность измерения.

Предлагаемый измеритель не имеет мертвых зон в диапазоне значений измеряемой величины.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять с высокой точностью характеристики фазовых флуктуаций в широком диапазоне частот исследуемого сигнала, не требуя для этого перестраиваемого в таком же диапазоне высокостабильного гене,ратора, создание которого является самостоятельной технической зада,чей.

Цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуаций, содержаший источник стробируюшего потока имg5 .пульсов, эапоминаюший блок и блок управления, о т л и ч а ю ta и и с я тем,что,с целью повыаения точности измерения в диапазоне частот исследуемого сигнала,он снабжен фазовым де30 тектором,амплитудным компаратором, блоком вычисления арктангенса,арифметическим блоком, последовательно соединенными управляемым аттенюатором, первым блоком выборки и хранения, 35 первым преобразователем аналог-код, а также последовательно соединенными управляемым фаэоврашателем, вторым блоком выборки и хранения, вторым преобразователем аналог-код, причем

40 входы фазового детектора соединены с соответствуюшими входами блоков выборки и хранения и соответствуюшими входами амплитудного компаратора, выход фазового детектора соеди- нен с управляюшим входом управляемого фаэоврашателя, выход амплитудного компаратора соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора, вход. которого соединен с входом управляемого фазоврашателя и входной клеммой измерителя, входная клемма опорного сигнала соединена с входа-. ми блока управления и источника стробируюшего потока импульсов, выход которого соединен с управляющими входами обоих блоков выборки и хранения, выходы преобразователей аналог-код соединены с соответствуюшими входами блока вычисления арктангенса, выход которого соединен с первым входом эапоминаюшего блока, выход эапоминаюшего блока соединен с входом арифметического блока, выход которого, являющийся выходом измерителя, соединен с вторым входом запоминающего блока, выходы блока

993148

Составитель В.Афанасьев

Редактор A.Ôðîëîýà Техред Й.Надь

Коррект орВ.Прохненко

Эаказ 448/60 Тираж 708

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 управления соединены с управляющими входами преобразователей аналог-код, блока вычисления арктангенса, запоминающего блока и арифметического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Аппаратура для частотных и временных измерений. Под, ред.

А.П.Горшкова, М., Сов.радио, 1971, с. 250.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 602876, "кл. G 01 R 25/00, 1975.