Способ определения фазовых флуктуаций импульсных сигналов Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

11322181

Изобретение относится к радиоизме рительной технике и может быть использовано при создании измерителей фазовых флуктуации сигналов.

Цель изобретения - расширение диа- с пазона измерения фазовых флуктуации в сторону малых величин.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ,10

Устройство содержн;т последовательно соединенные узкополосный фильтр 1, умножитель 2 и сумматор 3, второй вход которого соединен с выходом генератора 4 калибровочного сигнала. Выход 15 сумматора 3 через делитель 5 соединен с S-входом RS-триггера 6 выходом соединенный через широкополосный усилитель 7с фильтром низких частот, с входами анализатора 8 спектра и вольт-20 метра 9, при этом RS-триггера соединен с клеммой входного сигнала.

Сущность способа заключается в том, что из исследуемого сигнала формируют опорный сигнал, в котором от- 5 су.тствуют паразитные временные смещения . Из опорного сигнала и исследуемого сигнала получают сигнал с односторонней широтно-импульсной модуляцией, в котором присутствуют сое- 30 тавляющие, амплитуды которых пропорциональны величинам паразитных фазовых флуктуации. При этом для определения эффективных значений фазовой луктуации достаточно измерять эф- 35 фективный уровень составляющих спектра, обусловленных паразитными искажениями сигнала.

Исследуемый сигнал с частотой Fy,. через узкополосный фильтр 1, умножи- 40 тель 2, сумматор 3 поступает на де- итель 5,

Сигнал на выходе сумматора 3 имеет следующий вид;

ej.(t)E coskcD t -к EnCosO| t, (1)

где со о частота исследуемого

сигнапа;

частота калибровочного сп сигнала;

E coskUjt - сигнал на выходе умножителя 2 на k с амапитудой

S.;

- калибровочный сигнал ге- «г нератора 4 с амплитудой Е,;

причем Е ЕС, значение Шц удоЕ

летворяет условию

т ны че го ня

вы

e

«о е-

гд

бо

да то

пр ет

со

фа с

но ни k ны ла

пр

,(t

гд

«о

kcDo - и W|,

«о

kO,+ ---. (2)

Указанный сигнал (1) с амплитудно- фазовой модуляцией поступает на делитель 5, формирующий опорный импульсный сигнал. В делителе 5 на k в качестве преобразователя синусоидального сигнала в импульсный обычно применяется ограничитель.

При условии Е .i ЕО сигнал на выходе ограничителя

2А

тГ

n,г,..,

-sin :rmcosmk(0ot + та J.

«о f А т - е-- C(nArik 44 L , ч

;5,,2 cos(mkco.ta,)t, 3)

где А - амплитуда импульса на выходе

ограничителя. Полученный сигнал представляет со21Гбой меандр с периодом Т«в :- с заfctOfl

данной фазовой модуляцией, глубина которой определяется выражением

А, . Е, М - щ

(4)

w

причем амплитудная модуляция подавляется в ограничителе. Кроме того, из

uif it соотношения -г- ;j; связывающего

фазовые сдвиги с временными, следует с учетом (4) при m 1

ut

IS EJf - l. JS 21Г „ ko, Е„

(5)

Таким образом, задавая определенное соотношение , на входе ограничителя, входящего в делитель 5 на k, можно получать известные временные (фазовы е) сдвиги выходного сигнала ограничителя с частотой to.

Выражение (3) с учетом (5) можно преобразовать к виду

,(t) |- isinir |-mcosmko,t +

mt(,2 .,

2Aut

(-lf cos(tricCiM)t,

(6)

5Л- T,

t

2T

2k (0„

TO , 2&t 2k ТГ,,

Ejc iiE.

При прохождении сигнала (6) через цифровой делитель 5 при условии (2) сигнал на выходе делителя 5 на k с

учетом, что Т kT,., То

о t а т- можно записать - . /А vr- 1 . . и .

ед(.с; .- 2 -sin(--m)cosmto t +

4 m.u , m 2k

-ь cosw.t t

11 -|--(-l) cos °

Таким образом, сигнал на выходе делителя 5 на k представляет собой импульсный сигнал с периодом иссле2- -дуемого сигнала Тд -т;-, длительностью импульса с

ie. 2k

с калиброванными временньми (фазовыми) смещениями импульсов, амплитуда которых опре- деляется уровнем сигнала к,алибровоч- ного генератора 4. Уровень сигнала генератора 4 устанавливается так, что эффективное напряжение боковых составляющих опорного сигнала (7) и эффективное напряжение боковых составляющих исследуемого сигнала, прошедших через узкополосный фильтр 1 и широкополосный усилитель 7 и измеренные вольтметром 9, были бы равны (ис пользуется метод компарирования). Выходной сигнал делителя 5 поступает на S-вход RS-триггера 6. На R-вход RS-триггера 6 поступает исследуемый сигнал. На выходе триггера 6 получа- ется импульсный сигнал с ОШИМ, глубина которой пропорциональна фазовой флуктуации исследуемого сигнала. Далее с помощью фильтра низких частот широкополосного малошумящего усилите ля 7 из данного сигнала выделяют составляющие спектра, амплитуды которых пропорциональны фазовым флуктуациям исследуемого сигнала. Эффективный уровень составляющих спектра (U) из меряется вольтметром 9 эффективных значений. Затем через сумматор 3 от калибровочного генератора 4 вводится сигнал тако1 о уровня, что эффективное временное смещение опорного сиг- нала равняется эффективным временным смещениям исследуемого сигнала.

Уровень калибровочного сигнала увеличивают до тех пор, пока показанйя вольтметра 9 не достигнут величины sZUy,. Это означает, что эффективное напряжение боковых составляю-, щих опорного сигнала равно эффектив- ному значению напряжения боковых составляющих исследуемого сигнала, обусловленному наличием фазовой флуктуации .

Из соотношения, связывающего фазо

вые сдвиги с временными

utf it

2 Г

т

следует, что

At - 5i

- ЕО

.

(8)

0

5 О , 0 5 0 5

где Tjj --- - период сигнала;

EIJ - амплитуда калибр о воч- ного сигнала;

ЕО - амплитуда опорного сигнала.

Величины Ej и ЕО измеряют с помощью анализатора 8 спектра и по формуле (8) вычисляют величину фазовых флуктуации при известном значении периода исследуемого сигнала.

Способ измерения фазовых флуктуации импульсных сигналов по сравнению с известными позволяет измерять малые величины фазовых флуктуации до единиц пикосекунд. Так для реальных сигналов с частотой Рц 8МГц и k 8 отношение - можно измерить с разрешающей

ЕО способностью 60 дБ, при этом может

быть определена величина фазовых флуктуации

it 1 | 2,5 НС.

2и ЕО

Кроме того, предлагаемый способ позволяет определять частотный состав фазовых флуктуации импульсного сигнала,

Ф о рмула изобретения

Способ определения фазовых флуктуации импульсных сигналов, включающий формирование опорного сигнала из исследуемого сигнала и сравнение фаз исследуемого и опорного сигналов, отличающийся тем,- что, с целью расширения диапазона измерения фазовых флуктуации в сторону малых величин, опорный сигнал подвергают заданной амплитудно-фазовой модуляции и формируют калиброванные временные (фазовые) смещения импульсор

5 13221816

опорного сигнала относительно иссле-ционапьной фазовой флуктуации исследуемого сигнала, а из опорного и ис-дуемого сигнала, измеряют уровень следуемого сигналов вырабатывают сиг-этих составляющих, по отношению кото- нал с односторонней импульсной моду-рых с учетом частоты измеряемого сиг- ляцией, из :toToporo выделяют состав-с нала определяют величину фазовой ляющие .спектру с аьоиштудой, пропор-флуктуации исследуемого сигнала.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании измерителей фазовых флуктуации сигналов. По предложенному способу из исследуемого сигнала формируют опорный сигнал, в котором исключаются паразитные временные смещения. Из опорного и исследуемого сигналов получают сигнал с односторонней широтно-импульсной модуляцией, в котором имеются составляющие, амплитуда которых пропорциональна величинам паразитных фазовых флуктуации. Для определения эффективных значений фазовой фпуктуации измеряют зффектив-г ный уровень составляющих спектра, обусловленных паразитными искажениями сигнала. Устройство, реализующее способ, содержит узкополосный фильтр 1, умножитель 2, сумматор 3, генератор 4 калибровочного сигнала, дели-, тель 5, RS-триггер 6, широкополосный усилитель 7, анализатор 8 спектра и вольтметр 9. Способ позволяет расширить диапазон измерения фазовых флуктуации в сторону малых величин. 1 ил. С/)