Компаратор близких частот Советский патент 1985 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к частотным измерениям и предназначено для сличения стабильных источников частот с большой точностью и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. № 413431.

Целью изобретения является повышение точности сличения частот путем снижения погрешности, обусловленной фазовыми флуктуациями сигнала гетеродина.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Компаратор близких частот содержит в каналах измеряемой и опорной частот смесители 1 и 2 частоты и умножители 3 и 4 частоты, общий гетеродин 5, дополнительньй делитель 6 частоты, третий смеситель, частоты, делитель 8 частоты, счетное устройство 9, умножитель 10 частоты и формирователь 11 импульсов

Смеситель 1 (2) частоты соединен последовательно с умножителем 3 (4) частоты. Выходы умножителей 3 и 4 частоты, соединены с входами третьего смесителя 7, выход которого через делитель 8 частоты, соединен с управлякмцим входом счетного устройства 9, счетный вход которого через последовательно соединенные умножитель 10 частоты и формирователь 11 импульсов соединен с выходом одного из каналов Выход делителя 6 частоты соединен с дополнительным входом третьего смесителя, а вход - с выходом умножителя частоты одного из каналов.

Компаратор работает следующим образом.

Гармонические сигналы опорной t, и сличаемой (измеряемой). {, (iofii) частот поступают на смесители 2 и 1 частот. На вторые входы этих смесителей поступают гармонические сигналы с гетеродина 5 частотой о (гдеР. {„ ). Сигналы частотой Гд и () с выходов смесителей 2 и 1 поступают на умножители 4 и 3 частот с дробными

I коэффициентами умножения п -т- и

п),1 г

Р п, , гдет,, п, , Wj и Иг - целые числа. Сигналы с выходом умножителей 3 и 4 частот ofg и P(F,-o,f) поступают на входы смесителя 7 частоты. Сигнал с выхода умножителя 3 поступает на делитель 6 частоты, имеющий коэффициент деления п з , который может иметь дробное значение.

Сигнал с выхода умножителя 4 поступает на умножитель 10 частоты, имеющий коэффициент умножения т, . Сигнал с делителя 6 частотой P() ti поступает на третий вход смесителя 7

С выхода смесителя 7 сигнал частотой FX равной разности частот трех входных сигналов, поступает на делитель 8 частоты. В делителе 8 частота сигнала Fj; делится в h раз с целью получения интервалов времени ол n/Fjv, равных стандартным (1 с, 10 с, 100 с и т.д.). Сигнал с выхода делителя 8 поступает на счетное устройство 9, работающее в режиме измерения периода.

С выхода умножителя 10 сигнал частотой i (.ц am hp поступает на формирователь 11 импульсов и затем на счетное устройство 9. При этом показание N счетчика зависит от разности i входных сличаемых частот. Эта зависимость устанавливается из следуклцих соотношений

p.-IK-pi-p/.

где в скобках знак +, если р и наоборот, перед скобкой знак +, если и наоборот. Делая подстановку р fri,/и,; о « m,j /fz и вводя новые обозначения

|т,Пг-тгП,(Ь- (Vn, 10) /m n -linj/k;

/ имеем

kFn+mnibl

fy lna-fo 4

Время единичного измерения

- . - . . kFQ-vwn4b

Частота счетных импульсов ICM Ч РО

ПП4

.. .;7 ;;;;;;iПри л i О (в режиме самоконтроля) , когда на оба входа компаратора близких частот поступает сигнал одной и той же частоты „ ()|ППП4 . . N NO- -JJ--const. При о (в режиме измерения), когда на входы компаратора поступают опорная to и измеряемая i частоты(mnn4fo oe J .откуда Kl-J а. i -i x-2:o,t. 0 0 xo /«4o. Полагая, что AN 1, v получаем значение расчетной разреша ющей способности ... mn4N ° mn Сх где Трц - период следования счетных импульсов t Неопределенность вносит значение Рд ( г io ) которое флуктуируе в соответствии с частотой гетеродина и за длительное время может значительно отклониться от своего номи нального значения. Поэтому за истин ное значение fg принимается знач ние РО ( гн oV const, (где Ьн номинальное значение частоты гетеро 3 ина) и расчет производится по выраениюК ir « - Погрешность, обусловленная флуктуациями гетеродина 8 (ui), равна где Kip - флуктуация частоты гетеродина. Выбор коэффициентов т, т , Ч, , rjj, М} и значения F производится с расчетом получения заданной разрешающей способности (цены единицы счета) и минимальных значений козффициентов h и k . В частных случаях коэффициенты и, одновременно или порознь могут принимать единичные значения. В предлагаемой схеме компаратора погрешность, обусловленная частотными (или фазовыми) флуктуациями гетеродина, подавлена в Mh/k раз сильнее. Поэтому практически подстройка частоты генератора не требуется даже приг значительном ее отклонении от н Л1инального значения. Сущность предлагаемого компаратора не изменится, если вход делителя 6 частоты соединить с выходом умножителя 4. Смеситель 7 частоты на три входа может быть реализован на любом нелинейном элементе с тремя входами с избирательными цепями на выходе.

КОМПАРАТОР БЛИЗКИХ ЧАСТОТ по авт.св. № 413431, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введен дополнительный делитель частоты, выход которого соединен с дополнительным входом третьего смесителя, а вход соединен с выходом умножителя частоты одного из каналов.