Устройство для измерения фазовых флуктуаций Советский патент 1984 года по МПК H04B3/46 

Изобретение относится к электросвязи и может быть ислользовано для измерения интенсивности фазовых флук туации в процессе настройки, технической эксплуатации и нормирования электрических параметров оборудования линш связи. Известно устройство для измерения фазовых флуктуации, содержащее блок выделения тактовой частоты, блок подстройки частоты и последовательно соединенные блок согласования, фазовый детектор и индикатор - Однако данное устройство осуществляет измерение фазовых флуктуа- ций только в пределах половины пе,риода и точность измерения его невысока,; так какосуществляется не по информационному импульсному сигналу, а по сигналу выделителя тактовой частоты, на которьй с какой то степенью приближения переносятся фазовые флуктуации реального сигнала Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения фазовых флуктуации, содержащее входной усилитель и после довательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель низкой частоты, входной интегратор, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, квад ратор, выходной интегратор и индикатор 2.. Недостатком известного устройства является невозможность измерения фазовых флуктуации вьвпе 180. Цель изобретения - расширение диа пазона измерения фазовых флуктуации Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения фазовых флуктуации, содержащее входной усилитель и последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель низкой частоты, входной интегратор, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, квадратор, выходной интегратор и индикатор, введены последовательно соединенные блок выделения тактовой частоты, первый делитель частоты, формирователь временного интервала и времяамплитудный преобразователь и последовательно соединенные блок синхронизации, блок подстройки частоты, генератор опорной частоты, второй делитель частоты и формирователь импульсов запуска, при этом выход входногоусилителя соединен с вторым входом фор(«ирователя временного интервала и входом блока :аь|деления тактовой частоты, выход которого соединен с вторым входом блока подстройки частоты, третий вход которого соединен с пер-вым входом второго делителя частоты, второй вход которого соединен с вторым входом первого делителя частоты и вторым выходом блoJca синхронизации, а выход формирователя импульсов запуска соединен с вторым входом времяамплитудногопреобразователя, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство для измерения фазо- . вых флуктуации содержит входной усилитель t, блок 2 выделения тактовой частоты, формирователь 3 временного интервала, блок 4 подстройки частоты, первый делитель 5 частоты, генератор 6 опорной частоты, блок 7 синхронизации, второй делитель 8 частоты, формирователь 9 импульсов запуска, времяамплитудный преорразователь 10, фильтр 11 нижних частот, усилитель 12 низкой частоты, входной интегратор 13, блок 14 вычитания, квадратор 15, выходной интегратор 16 и индикатор 17. Устройство работает следующим образом. Линейный сигнал с исследуемой линии связи поступает на входной усилитель 1, в котором происходит усиление и нормирование его по амплитуде, а с выхода входного усилителя в блок 2 вьщеления тактовой частоты и одновременно н,а второй вход формирователя 3 временного интервала. Блок 2 выделения тактовой частоты представляет собой генератор гармонических колебаний, синхронизируемый импульсами, поступающими с входного усилителя 1. Сигналы с блока 2 поступают на блок 4 подстройки частоты и первый делитель 5 частоты. Блок 4 подстройки частоты предназначен для сравнения частот сигналов блока 2 выделения тактовой частоты и генератора 6 опорной частоты и В1адачи управляющего напряжения на изменение частоты генератора 6. Конечная цель такогр изменения состоит в уравнении частоты сигналов генератора 6 опорной частоты с частотой сигналов блока 2 выделения тактовой частоты. Первый делитель 5 ча тоты предназначен для деления частоты сигналов блока 2 вьзделения так товой частоты. Генератор 6 опорной частоты пред ставляет собой кварцевый генератор, частота жоторого подстраивается с по ощыо варикапа, управляемого с блока 4подстройки частоты. Два вхо да блока 4 используются для подачи на него сигналов блока 2 вьщеления тактовой частоты и генератора 6 опо ной частоты, а отдельный (первый) вход - для подачи сигнала Подстрой ка с блока 7 синхронизации. Блок 4 подстройки частоты содержит два делителя,узел сравнения кодЙв и цифро аналоговый преобразователь. По сигналу Подстройка с блока 7 синхронизации начинается процесс подстрой ки частоты генератора 6 опорной частоты до частоты блока 2 вьщеления тактовой частоты. Подстройка осуществляется следую щим образом. Сигналы блока 2 выделения тактовой частоты и генератора 6 опорной частоты в блоке 4 подстройки частот делятся до единиц герц делителями, входящими в состав этого блока, и поступают на узел сравнения кодов .Раз ность значений кодов поступает на цифроаналоговый преобразователь. Постоянное напряжение, отображающее разность частот, поступает на генератор 6 опорной частоты. Подстройка осуществляется только во время действия сигнала Подстройка после прекращения которого частота генератора 6 опорной частоты остает ся постоянной и неизменной. Следом за сигналом Подстройка с блока 7 синхронизации на вторые входы первого и второго делителей 5 и 8 частоты поступает сигнал Измерение, разрешающий их работу. Первый де- литель 5 осуществляет деление частоты сигналов блока 2 выделения так товой частоты, а второй делитель 8 сигналов генератора 6 опорной частоты.Деление обоими делителями осуществляется одновременно до частotы 2fSJj где fSi - максимальная частота фазовой модуляции. Сигналы с первого делителя 5 частоты поступают на формирователь 3 временного интервала, равного периоду сигнала и с частотой . На второй вход формирователя 3 временного интервала поступает сигнал с выхода входного усилителя 1.С помощью формирователя 3 осуществляется стробирование импульсов с линии, т.е. выборка импульсов с линии с определенной частотой, определяемой максимальной частотой фазовой мо дуляции. Сигналы со второго делителя 8 частоты поступают на формирователь 9 импульсов запуска, с помощью которого осуществляется формирование импульсов запуска с частотой также 2fИ и длительностью То/2, где Tij - период повторения импульсов генератора 6 опорной частоты. Импульсы в формирователе 9 импульсов запуска формируются за несколько периодов до формирования сигнала временного интервала. Это время определяется диапазоном измерения фазовой флуктуации. Если ожидаемое значение размаха фазовой флуктуации составляет до двух периодов тактовой частоты, то форшфование импульсов запуска осуществляется за один период тактовой частоты до момента формирования временного игА ервала, а если ожидаемое значение размаха составляет до четырех периодов тактовой частоты, то формирование импуль-. сов запуска осуществляется за два периода тактовой частоты и т. д. Сигналы формирователя 9 импульсов запуска и формирователя 3 временного интервала поступают на времяамплитудньй преобразователь 10, состоящий из формирователя временного интервала, генератора пилообразного напряжения и блока выбооки и хранения С помощью сигналов, поступающих на входы времяамплитудного преобразо- вателя 10, осуществляется формиро- . вание временного интервала, пропоргщонального временной разности их прихода. Сигналы временного интервала поступают на генератор пилообразного напряжения, где осуществляется преобразование длительностей временных интервалов в напряжение. Уровни . напряжений каждого цикла преобразования поступают на блок выборки и ранения, где осуществляется запоминание и слежение за их текущим амплитудным значением. С выхода врем)амшттудяого преоб разователя10 напряжение, пропорцио нальное величинам фазовых отклонений, поступает фильтр 11 йижних частот йа усилитель 12 низкой частоты имеющий равномерш1е амплитудно-частотные характеристики в полосе частот фазовых флуктуации. В результате выходной сигнал.усийите-. ля 12 низкой частоты отображает мгно венные значения фазовых флуктуации импульсов, приходящих на-устройство с линии связи. Во входном интеграторе 13, блоке 14 вычитания, квадраторе 15 и выход ном интеграторе 1б осуществляется усреднение велтин фазовых флуктуации в следующей последовательности: вычисляется среднее значение {t) фазовых флуктуации, определяются разности /(t)-4(t), где Ч (t) текущее значение фазы, вычисляются значения (t) - {t)j и подсчитывается величина среднеквадратического значения фазовых флуктуации по формуле rtVi(t)- V(t)j где n - число измерений. Напряжение на выходе выходного интегратора 16 измеряется с помощью индикатора 17. Если в измеряемой линии отсутствуют фазовые флуктуации, то импульсы с входного усилителя 1, прошедоше через формирователь 3 временног интервала на времяамплитудный itpeo6 разователь 10, следуют стабильно во времени При этом генератор 6 опорной частоты на время измерения не перестраивается, следовательно, час тота его остается неизменной, и импульсы с формирователя 9 импульсов, запуска также следуют стабильно во времени. В этом случае на выходе времяамплитудного преобразователя 1 формируется постоянное Напряжение, определяемое расфазировкой спгналов входного усилителя 1 и генератора 6 .опорной частоты. Это .значение постоянного напряжения определяет среднеарифметическое значение раз, ности фаз, а поскольку отклонения , от среднеарифметического значения отсутствуют,то индикатор 17 показывает нулевое среднеквадратическое значение фазовой флуктуации. . Рассмотрим случай, когда в измеряемой линии имеется фазовая модуляция и значение высокочастотной флуктуации (от сотен килогерц до десятка мегагерц) составляет доли периода, а значение низкочастотной флуктуации (от единиц герц до сотен килогерц) - десятки периодов. Поскольку блок 2 выделения тактовой частоты синхронизируется сигналами с линии, .то фаза колебаний сигналов на его выходе в какой-то степени следит за фазой флуктуирукицего сигнала с .линии. Блок 2 выделе-. ния тактовой частоты в диапазоне возможных значений частот модуляции способен следить за фазой сигналов с линии. Следовательно, и формирователь 3 временного интервала будет , отслеживать изменения фазы сигнала с линии. Формирователь 3 временного интервала выполнен таким образом, что длительность формируемых им сигналов равна периоду сигнала с линии. Кроме того., моменты формирования их выбраны таким образом, что временное по-ложёние импульсов линии, поступакнцих на формирователь 3 временного интервала, соответствует середине формируемых им сигналов. Поскольку длительность сигналов формирователя 3 временного интервала в два раза больше длительности сигналов с линии, то если даже отдельные сигналы флуктуируют с большей величиной, чем среднестатистический импульс линии, все равно они проходят на времяамплитудный преобразователь 10. Частота же сигналов генератора 6 опорной частоты остается неизменной, и моменты появления сигналов с формирователя 9импульсов запуска на времяамплитудный преобразователь 10 остаются стабильными во времени. На выходе времяамплитудного преобразователя 10появляется переменное напр{1жение, повторякщее характер фазовой флуктуации. Фильтр 11 нижних частот выделяет составлякяцую модулирукяцей частоты, которая поступает на обработку и Подсчет среднеквадратического значения фазовой флуктуации. Измерения возможны как с помощью тестового сигнала, подаваемого в линию, так и по реальному сигналу без перерыва связи в линии. Для этого достаточно, чтобы генератор 6

опорной частоты перестраивался в диапазоне тактовых частот линии связи. При работе по реальным сигналам не в каждые моменты формирования временного интервала на времяамплйтудньй преобразователь 10 поступают импульсы с линии и запоминается пре дыдущее значение напряжения.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в обеспечении измерений среднеквадратической величины фазовых флуктуации в диапазоне до ЮТ с погрешностью 1-2%, причем диапазон частот измеряемого параметра составляет от 10 Гц до 3,5 МГц.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИИ, содержащее входной усилитель и последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель низкой частоты, входной интегратор, ёлок вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, квадратор, выходу ной интегратор и индикатор, о т л и чающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения фазовых флуктуации, в него введены последовательно соединенные блок выделе- . ния тактовой частоты, первый дели:тель частоты, формирователь времен:ного интервала и .времяамплитудный ;преобразователь и последовательно , : соединенные блок синхронизации, блок подстройки частоты, генератор опор:ной частоты, второй делитель частоты; I и формирователь импульсов запуска,. ;при этом выход входного усилителя соединен с вторым входом формирователя временного интервала и входом блока вьщеления тактовой частоты, выход которого соединен с вторым ВХОДОМ блока подстройки частоты, третий вход которого соединен с ; первым входом второго делителя час- тоты, второй вход которого соединён ;с вторым входом первого делителя (Л iчастоты и с вторым выходом блока с ;синхронизации, а выход формироваi теля импульсов запуска соединен с ;вторым входом времяамплитудного преобразователя, выход которого со« iдинен с входом фильтра нижних час: тот. , . . - (Х со м э