(21)4147350/24-21
(22)04.08.86
(46) 23.03.88. Бнш. № 11
(72) В.Б. Белоусов, Е.В. Грохольский
и В.Н. Лесняк
(53)621.317.77(088.8)
(56)Авторское свидетельство СССР №1121627, кл. G 01 R 25/00, 1983.
Авторское свидетельство СССР №815674, кл. G 01 R 25/00;. 1979.
(54)ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИИ ПРОТЯЖЕННЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНЖОВ
(57)Изобретение может быть исполь- для измерения и.сонтроля фазовых флуктуации и фазочастотных ха- р актеристик протяженных четырехполюсников (ПЧ). Целью изобретения является повышение точности, автоматизация, измерений, расширение функцио- нальных возможностей. Сигнал генера- тора 1 опорного сигнала с частотой Яд делится делителем 6 частоты до низкой частоты fl. Из сигналов с частотами Л и Ядпутем сложения и умно I
. жения частот в синтезаторе 2 частоты формируется выходное колебание с частотой ия, где k - целое. Сформированное колебание проходит через исследуемый ПЧ 3 и поступает на изме- .ритель 7 квадратур (ИК), практически мгновенно замеряющий квадратурные ; составляющие входного сигнала (ВС), по которым в блоке 11 вычисления арктангенса узла 5 обработки информации вычисляется фаза ВС. Для вьщеления фазовых флуктуации ПЧ в вычитателе 12 из замеров фазы ВС вычитается постоянная составляющая, определяемая в блоке 13 усреднения и поступающая на выход ИК 7. В ИК 7 квадратурные составляюпще ВС формируются на входе и выходе 90 широкополосного фазовращателя 8 и измеряются цифровыми стробоскопическими преобразователями 9 и 10. ИК 7 запускается в момент перехода через ноль синхросигнала с частотой Я, поступающего по вспомогательной линии связи 4 с выхода де-i Ш1Твля 6 частоты. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
I
S
(Л
со оо со го го ю
Изобретение относится к радиотехнике и связи, в частности к фазовым измерениями, и может быть использовано для измерения фазовых флуктуации и фазовых соотношений в протяженных четырехполюсниках в широком диапазоне частот, особенно с территориально разнесенными входом и выт ходом.
Цель изобретения - повьшгение точ- ности и автоматизация измерений, расширение функциональных возможностей.
На чертеже представлена функциональная схема измерителя фазовых флуктуации протяженных четырехполюсников.
Измеритель фазовых флуктуации прот51женных четырехполюсников содержит генератор 1 опорного сигнала, синтезатор 2 частоты, зажимы для подключения исследуемого четырехполюсника 3, вспомогательную линию 4 связи, узел 5 обработки информации, делитель 6 частоты и измеритель 7 квадратур, причем выход генератора 1 с входом делителя 6 часто - ты и первым входом синтезатора 2 частоты, выход делителя 6 частоты сое- дине:н , с вторьм входом синтезатора 2 частоты и через вспомогательную линию 4 связи с управляющим входом измерителя 7 квадратур, выход синтезатора 2 частоты подключен к входному зажиму исследуемого четырехполюсника 3, выходной зажим которого подключен к сигнальному входу измерителя 7 квадратур, оба выхода измерителя 7 квадратур подключены к соответствующим входам узла 5 обработки информации, оба выхода которого являются выходами измерителя.
Измеритель 7 квадратур содержит широкополосный фазовращатель 8, цифровые стробоскопические преобразователи 9 и 10, причем вход широкополосного фазовращателя 8 соединен с сигнальным входом цифрового стробоскопического преобразователя 9 и является сигнальным входом измерителя 7 квадратур, а его выход подключен к сигнальному входу цифрового стробоскопического преобразователя 10, управляющие входы цифровых стробоскопических преобразователей 9 и 10 соединены с управляющим входом изме- рите.пя 7 квадратур, а их выходы являются выходами измерителя квадратур
Кроме того, узел 5 обработки информации содержит блок 11 вычисления арктангенса, вычитатель 12 и блок
с 13 усреднения, причем оба входа узла 5 обработки информаг ии соединены с соответствующими входами блока 11 вычисления арктангенса, выход которого соединен с первым входом вычи0 12 и входом блока 13 усреднения, выход блока 13 усреднения соединен с .вторым входом вычитате- ля 12, а выходами узла 5 обработки информации являются выходы вычитате5 ля 12 и блока 13 усреднения.
Устройство работает следующим образом.
Сигнал генератора 1 опорно го сигнала частоты делится делителем 6
0 частоты до низкой частоты . . Из частот До и 51 путем, например, прямого когерентного синтеза с использованием умножителей и смесителей формируется выходное колебание с ча5 стотой вида kP, где k - целое. Ввиду возрастания фазовых шумов.при умножении частоты на 20 Ig К, где К - коэффициент умножения, частоты, получение спектрально чистого колебания
0 на выходе синтезатора 2 возможно при К 100-200. Формируемая при .. этом на выходе синтезатора 2 сетка частот получается довольно редкая, что, впрочем, вполне достаточно для
5 целей измерения фазовых флуктуации Протяжейных четырехполюсников.
Сформированное колебание проходит через исследуемый четырехполюсник 3 и поступает на измеритель 7
0 квадратур, который практически мгновенно (за время, меньше 1 -не) фиксирует величину квадратурных составляющих на выходе четырехполюсни-, ка 3 в момент перехода через ноль
с синхросигнала, поступающего по вспомогательной линии 4 связи на вход синхронизации измерителя 7 квадратур, например, с отрицательного значения в положительное. Оцифрованные значения квадратур поступают на соответствующие входы блока 11 вычисления арктангенса узла 5 обработки . информации, в котором по вычисляется значение фазы сигнала на выходе четырехполюсника 3. Отсчеты фазы следуют с частотой Я , которой синхронизируется измеритель 7.
Ввиду кратности частоты входного сигнала измерителя 7 квадратур и
0
5
сигнала синхронизации при неизменной структуре измерителя и отсутствии фазовой нестабильности в четырехполюснике 3 на выходе блока 11 вычисления арктангенса будет фиксироваться в каждом замере одна и та же фаза tfp с точностью до фазовых флуктуации синтезатора 2 частоты и вспомогательной линии 4 связи.
Реальный четырехполюсник вносит в каждый замер фазы if. дополнительный случайный фазовый сдвиг (.
(I +
о
который и выражает фазовую нестабильность четырехполюсника (фазовые флуктуации). Для выделения значений сСч-из замеров фазы Lf необходимо вы- честь из них постоянную детерминиро- Ванную составляющую tj.. При идеальном усреднении и фазовом шуме с нулевым средним (c/ i,- 0)
Ч,При этом фазовые флуктуации будут равны
Г Ч-,- ,
(1)
В блоке 13 определяется tjp., а операция (1) выполняется в вычитателе 12 узла 5 обработки информации. Таким образом, на выходе узла 5 обработки информации имеется не только информация о фазовых флуктуациях с/ ц, но и усредненная информация Q.o If на выходе исследуемого четырехполюсника 3 на момент перехода через ноль сигнала синхронизации, поступающего по вспомогательной линии 4 связи.
При переключении частоты выходного сигнала синтезатора 2 в диапазоне частот n/k j Л Slj, где j - номер установленной частоты, мржно снять зависимость от частоты k не только .фазовой нестабильности исследуемого четырехполюсника ffif.-, но и фазы tfCk-fl) на его выходе. Замкнув выход синтезатора 2 на вход измерителя 7, . можно снять и зависимость фазы на ;: входе исследуемого четырехполюсника от частоты (k:S) . Фазочастотная характеристика исследуемого четырехполюсника определяется вьфалсением
0
5
0
5
0
5
dt4(kjO)4 o(MO-4 ;(kj.fi),
я, k 57, .
Для оперативного измерения фазо- частотной характеристики протяженного четырехполюсника необходимо либо иметь два измерителя 7 и два узла 5 обработки информации, при- v чем один подключить к входу исследуемого четырехполюсника, а другой - к выходу последнего, либо зависимость фазы от частоты на выходе синтезатора 2 измерить заранее, а инфор- г мацию о зависимости .) для повышения автоматизации измерений записывать в ОЗУ, размещаемое для этих целей в узле 5 обработки информации.
При наличии нескольких протяжен- Q ных четырехполюсников (линий связи), подключенных входом к одному синтезатору частоты, возможно измерение не только фазовых флуктуации и фазовых сдвигов, ВНОС1-1МЫХ ими на различ- 5 ных частотах рабочего диапазона, но . и оперативное измерение их взаимных фазовых характеристик. Для этого к выходу каждого четырехполюсника подключается измеритель 7 квадратур и Q узел 5 обработки информации.
Для работы на различных частотах достаточно лишь переключить частоту выходного сигнала синтезатора 2 ввиду кратности ее частоте взятия выборок квадратур измерителем 7.
Для измерения квадратур измерителем 7 в цифровом стробоскопическом преобразователе 9 запоминается и оцифровывается выборка из входного сигнала, поступающего на сигнальный вход измерителя 7, а в цифровом стробоскопическом преобразователе 10- из того же входного сигнала, но сдвинутого по фазе на 90 широкополосным фазовращателем 8. Запоминание выборок в цифровых стробоскопических преобразователях 9 и 10 происходит в момент перехода через ноль, например, с отрицательного значения в положительное сигнала, поступающего на управляющий вход измерителя 7. Цифровые коды со стробоскопических преобразователей 9 и 10 поступают на соответствующие выходы измерителя квадратур.
Цифровые стробоскопические преобразователи, как правило, реализуют с применением генератора стробирую- щих импульсов. Диодного смесителя, компаратора, регистра последовательного приближения с генератором тактовых импульсов и цифроаналогового преобразователя.
Для повышения быстродействия и уменьшения габаритов блока 11 вычисления арктангенса его можно выполнить с применением постоянного запоминающего устройства, в которое занесена таблица ((XjY.), рассчитанная, по формуле
/,.
arct
Xi
Измеритель фазовых флуктуации и фазовых соотношений .в протяженных четырехполюсниках позволит получить более высокую точность измерения фазовых флуктуации за счет исключения источников дополнительных погрешностей, какими являются дополнительные эталонньй генератор и синтезатор частоты в известном измерителе. Измеритель обладает более широкими функциональными возможностями, так как дает возможность измерять фазочас- тотные характеристики линий связи и взаимные фазовые характеристики линий связи, подключенных к одному источнику, облегчает автоматизацию измерений при исследовании протяженных четырехполюсников, так как в отличие от известного измерителя нет необходимости в одновременном управлении частотой территориально разнесенных синтезаторов частоты.
. Экономиг еский эффект от внедрения изобретения заключается в удешевлении устройства за счет исключения из состава измерителя дорогостоящих блоков второго эталонного генератора, второго синтезатора частоты и цифрового фазометра.
Формула изобретения
d
1. Измеритель фазовых флуктуации протяженных четырехполюсников, содержащий генератор опорного сигнала, синтезатор частоты, зажимы для подключения исследуемого четырехполюсни15
20
25
30
35
40
45
ка, а его первый вход - к входу ген ратора опорного сигнала, о .т л и чающийся тем, что, с целью повьшения точности и автоматизации измерений, расширения функциональ- ньпс возможностей путем обеспечения возможности измерения фазочастотных характеристик, в него дополнительно введены делитель частоты и измеритель квадратур, причем вход дел ител частоты соединен с выходом генерато ра опорного сигнала, а его выход - с вторым входом синтезатора частоты и через вспомогательную линию связи с управляющим входом измерителя квадратур, сигнальный вход измерите квадратур подключен к выходному заж му исследуемого четырехполюсника, а оба его выхода - к соответствующим входам .узла обработки информаци выходы которого являются выходами измерителя фазовых флуктуации.
2.Измеритель по п. 1, о т л и .чающийся тем, что в узел обработки информации дополнительно введены блок вычисления арктангенса и блок усреднения, причем оба входа узла обработки информации соединены с соответствующими входами блока вы числения арктангенса, выход которог соединен с первым входом вычитателя
и входом блока усреднения, выход бл ка усреднения соединен с вторым вхо дом вычитателя, а выходами узла обработки информации являются выходы вычитателя и блока усреднения.
3.Измеритель по п. 1, о т л и чающийся тем, что, измеритель квадратур содержит широкополос ный фазовращатель, первый и второй цифровые стробоскопические преобразователи, причем вход широкополосного фазовращателя соединен с сигнальным входом первого цифрового стробоскопического преобразователя
и является сигнальным входом измери теля квадратур, а его выход подключен к сигнальному входу второго цифрового стробоскопического преобраз
ка, вспомогательную линию связи и вателя, управляющие входы цифровых узел обработки информации, включаюстробоскопичаских преобразователей соединены с управляющим входом изме рителя квадратур, а их выходы являю ся выходами измерителя квадратур.
щий вычитатель, причем выход синтезатора частоты подключен к входному зажим;/ исследуемого четырехполюсни
0
5
0
5
0
5
ка, а его первый вход - к входу генератора опорного сигнала, о .т л и - чающийся тем, что, с целью I повьшения точности и автоматизации измерений, расширения функциональ- . ньпс возможностей путем обеспечения возможности измерения фазочастотных характеристик, в него дополнительно введены делитель частоты и измеритель квадратур, причем вход дел ителя частоты соединен с выходом генератора опорного сигнала, а его выход - с вторым входом синтезатора частоты и через вспомогательную линию связи с управляющим входом измерителя квадратур, сигнальный вход измерителя квадратур подключен к выходному зажиму исследуемого четырехполюсника, а оба его выхода - к соответствующим входам .узла обработки информации, выходы которого являются выходами измерителя фазовых флуктуации.
2.Измеритель по п. 1, о т л и - .чающийся тем, что в узел обработки информации дополнительно введены блок вычисления арктангенса и блок усреднения, причем оба входа узла обработки информации соединены с соответствующими входами блока вычисления арктангенса, выход которого соединен с первым входом вычитателя
и входом блока усреднения, выход блока усреднения соединен с вторым входом вычитателя, а выходами узла обработки информации являются выходы вычитателя и блока усреднения.
3.Измеритель по п. 1, о т л и чающийся тем, что, измеритель квадратур содержит широкополосный фазовращатель, первый и второй цифровые стробоскопические преобразователи, причем вход широкополосного фазовращателя соединен с сиг нальным входом первого цифрового стробоскопического преобразователя
и является сигнальным входом измери- теля квадратур, а его выход подключен к сигнальному входу второго цифрового стробоскопического преобразователя, управляющие входы цифровых
стробоскопичаских преобразователей соединены с управляющим входом измерителя квадратур, а их выходы являются выходами измерителя квадратур.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Цифровой измеритель фазовых флуктуаций сигналов | 1986 |
|
SU1368805A1 |
Цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуаций | 1981 |
|
SU993148A1 |
ИЗМЕРИТЕЛЬ ХАРАКТЕРИСТИК ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИЙ | 1992 |
|
RU2041469C1 |
Цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуаций | 1987 |
|
SU1583865A2 |
Измеритель фазовых флюктуацийпРОТяжЕННыХ чЕТыРЕХпОлюСНиКОВ | 1979 |
|
SU815674A1 |
Измеритель фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников | 1983 |
|
SU1121627A1 |
ДЕМОДУЛЯТОР ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ | 2008 |
|
RU2393641C1 |
Калибратор фазы | 1986 |
|
SU1368804A1 |
КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ПРИЕМНИК ШУМОПОДОБНЫХ СИГНАЛОВ С МИНИМАЛЬНОЙ ЧАСТОТНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ | 2008 |
|
RU2374776C2 |
Измеритель фазовой нестабильности протяженных четырехполюсников | 1980 |
|
SU922657A2 |
ВШИПИ Заказ 1290/41 Тираж 772
Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, А
Подписное
Авторы
Даты
1988-03-23—Публикация
1986-08-04—Подача