Измеритель фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к фазовым измерениям и может быть использован в радиотехнике и связи для контроля фазовых флуктуации четырехполюснико особенно с территориально разнесеннЕлми входом и выходом. Известен измеритель фазовый флуктуации протяженных четьзрехполюс ников,содержащий генератор испытательного сигнала,исследуемый четырехполюсник и последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр низких частот и генератор опорного сигнала ij. Недостатком измерителя является то, что на высоких частотах заметно повышается погрешность измерения, обусловленная возрастанием собственных флуктуации высокочастотных кварцевых х енераторов, применяемых в качестве генераторов опорного и испытательного сигналов, а также трудностями реализации высокостабил ных кварцевых генераторов в диапазоне частот выше 10 Мгц,кроме того, устройство не позволяет измерять флуктуации на концах заданного временного интер вала и затруднена автоматизация проце са измерения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель фазовых флуктуации протяженных четырехполюсников, содержащий исследуемый четырехполюсник, кварцевые генераторы измеритель ного и оггорного сигналов,- синтезатор частоты, смеситель, блок фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), а также вспомогательную линию связи и блок обработки информаци Кварцевый генератор выходом соединен с входом синтезатора частоты, первый выход которого соединен с входными клеммами исследуемого четырехполюсни ка, а другой выход через вспомогател ную линию связи - с первым входом бл ка ФАПЧ. Выходные клеммы исследуемог четырехполюсника соединены с сигналь ным входом смесителя, гетеродинный вход которого соединен с первым выходом синтезатора частоты, а выход подключен к первому входу блока об работки информации, второй вход кото рого объединен с вторым входом блока ФЙПЧ и подключен к второму выходу синтезатора частоты. Выход блока ФАП соединен с входом кварцевого генератора, выход которого подключен к входу синтезатора частоты С23. Однако известный измеритель харак теризуется недостаточной точностью измерения фазовых флуктуации, обусловленной необходимостью применения вспомсггательной линии связи, собственные фазовые флуктуации которой непосредственно входят в результат измерения. Вследствие этого предъяв ляются жесткие требования к качеству вспомогательной линии: собственные фазовые флуктуации ее должны быть примерно на порядок меньше фазовых флуктуации исследуемого четырехполюсника . Цель изобретения - повышение точности измерения фазовых флуктуации протяженных четырехполюсников. Указанная цель достигается тем, что в измеритель фазовых флуктуации протяженных четырехполюсников, содержащий на передающей стороне последовательно соединенные кварцевый ге:т нератор и синтезатор частоты, выход которого соединен с входньзми клеммами исследуемого четырехполюсника, а на приемной стороне - первый кварцевый генератор, первый смеситель, блок фазовой автоподстройки частоты, синтезатор частоты и блок обработки сигналов, причем сигнальный вход смесителя соединен с выходными клеммами исследуемого четырехполюсника. В приемник дополнительно введены второй кварцевый генератор, второй смеситель и фазовый детектор, причем выход первого кварцевого генератора соединен с гетеродинными входами первого и второго смесителей и первым входом блока фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом второго кварцевого генератора, выходом подсоединенного к второму входу блока фазовой автоподстройки частоты и к входу синтезатора частоты, выходом соединенного с сигнальным входом второго смесителя,- выход которого подсоединен к первому входу фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом первого смесителя, а выход подсоединен к входу блока обработки сигналов. На чертеже приведена структурная схема измерителя фазовых флуктуации протяженных четырехполюсников. Измеритель фазовых флуктуации протяженных четырехполюсников содержит исследуемый четырехполюсник 1, подключенный к выходным клеммам передатчика и к входным клег/1мам приемника. Передатчик состоит из последовательно соединенных кварцевого генератора 2 и синтезатора 3 частоты, выход которого является выходом передатчика. Приемник содержит первый кварцевый генератор 4 (идентичный генератору 2), синтезатор 5 частоты (идентичный синтезатору 3), первый смеситель 6, блок 7 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), блок 8 обработки сигналов, фазовый детектор 9, второй кварцевый генератор 10, второй смеситель 11. Причем сиг-, нальный вход первого смесителя 6 является входом,приемника, гетеродинные входы смесителей б и 11 и первый вход блока 7 ФАПЧ объединены и подсоединены/к выходу первого кварцевого генератора 4. Выход первого смесителя 6.подсоединен к первому входу фазового детектора 9, второй вход которого соединен с выходом второго смесителя 11, а выход соеди нен с входом блока 8 обработки сигналов. Вход второго смесителя И соединен с выходом синтезатора 5 ча стоты, вход которого объединен с вторым входом блока 7 ФАПЧ и подсоединен к-выходу второго кварцевого генератора 10, вход которого сое динен с выходом блока 7 ФАПЧ. Блок 8 обработки сигналов измерителя фазовых флуктуации протяженных четырехполюсников может быть вы полнен из последовательно соединенных цифрового фазометра, узла цифровой задержки, блока вычитания, вычислительного блока, выдающего, например, среднеквадратичное значение измеряемых фазовых сигналов. Измеритель работает следующим образом. Эталонные кварцевые генераторы 2 и 10 вырабатывают колебания, поступакмцие на синтезаторы 3 и 5 частоты, где формируются сигналы испытательной и опорной частот. Разность фазового сдвига между колебаниями, вырабатываемыми кварцевыми генераторами 4 и 10, поддерживается постоянной с помощью блока 7 ФАП причем кварцевый генератор 4 является опорным источником сигналов. На вход исследуемого четырехполюсника от синтезатора 3 частот подается измерительный сигнал U;(,l.mg(t)si.u,,,(i)-. (11 гдеп(), (t) - амплитудные и ф зовые флуктуаци вносимые квар. цевым генератором 2} Wjj - круговая частот сигнала синтеза тора 3 частот. На выходе исследуемого четырехполюсника (линии связи) получается сигнал u;(t)K,u,. гдеl t коэффициент пер дачи исследуемо четырехполюсник (J амплитудные и ф зовые флуктуаци вносимые исслед емым четырехполюсником 1. На гетеродинный вход первого смеителя 6 поступает сигнал от первого варцевого генератора 4 и Д --е2 -02 Г2 0 Н де g2( амплитудные и фазовые флуктуации сигнала первого кварцевого генератора 4. При на выходе первого месителя 6 выделяется сигнал разнотной частоты ,.,(t))t.V(t)-,J(,(,„Jt) . (4) де п o-t промежуточная частота; коэффициент передачи смесителя 6; смь фазовые флуктуации, вносимые смесителем 6. Так как кварцевые генераторы 2 и 0, синтезаторы 3 и 5 идентичны, то ожно считать, что сигнал на выходе интезатора 5 аналогичен выражению 1) и отличается параметрами, обозаченными волной. Так на выходе смеителя 11 J ) (tl-/.Ctk cм1.(t ,(51 де фазовые флуктуации, вносимые вторым смесителем 11. Сигнал на выходе фазового детекора 9 определяется выражением u,(,K,t)-v,Kt) , -(ы де Фд коэффициент передачи фазового детектора; (г ) мгновенные фазовые сдвиги сигналов U(t) и U(i) частоты аз„, подаваемых на входы фазового детектора 9. .K.) r.W- r2W-V,(i)-V,,(t) (Т) .) 1(- Г2 -см1г( («1 При равенстве фазовых флуктуации интезаторов 3 и 5 и смесителей 6 и 1 выходной сигнал фазового детектоа 9, согласно выражениям (6)-(8) раенU,(t| . (9)

51121627в

Из выражения (9) следует, что из-в соответствии с алгоритмом расчета

мерительный сигнал содержит толькосреднеквадратичного отклонения фаэофазовые флуктуации исследуемого четы-вых флуктуации или коротковременной

рехполюсника. Как показывает анало-нестабильности частоты, гичный. анализ, проведенный для проп°по ь «°S f. положительный эффект в предлагаеределяется выражением„ измерителе достигается за счет

у(Ь) Кд,. Гч W+ (iH , ()того, что в приемник измерителя вве7 AL X ДАс J дены новые функциональные узлы: фагде длc фазовые .флуктуации, вно- Qзовый детектор , второй кварцевый

симые вспомогательной линией связи,генератор и второй смеситель, позкоторые существенно увеличивают по-.воляющие исключить вспомогательную

грешность измерения,линию связи, влияние ее собственных

Для дальнейшей обработки сигналафазовых флуктуации на результат из4x(t) используется блок 8 обработкимерения и тем самым повысить точсигналов, Блок может быть выполнен ность измерения.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИИ ПРОТЯЖЕННЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащий на передающей стороне последовательно соединенные кварцевый генератор и синтезатор частоты, выход которого соединен с входными клеммами исследуемого четырехполюсника, а на приемной стороне - первый кварцевый генератор, первый смеситель, блок фазовой -автоподстройки частоты, синтезатор частоты и блок обработки сигналов, причем сигнальный вход смесителя соединен с выходными клеммами исследуемого четырехполюсника, отличающийся тем, что, с целью повышения Точности, в приемник введены второй кварцевый генератор, второй смеситель и фазовый детектор, причем выход первого кварцевого генератора соединен с гетеродинными входами первого и второго смесителей и первым входом блока фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом второго кварцевого генератора,выходом подсоединенненного к второму входу блока автоподстройки частоты и к входу син- i/ тезатора частот ;,, выходом соеди- § .ненного с сигнальным входом второго смесителя, выход которого под- j/ соединен к первому входу фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом-первого смесителя, а выход подсоединен к входу блока об- работки информации. /7риемнин Ю да to