Измеритель параметров переходных процессов установления фазы колебаний Советский патент 1989 года по МПК G01R25/00 G05B23/02 

21 о

np.Sx.f

сл

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров переходных процессов установления фазы колебаний высокочастотных генераторов с высокой стабильностью частоты. Целью изобретения является повышение точности и сокращение времени измерений. Измеритель содержит смесители 1 и 8, синтезаторы 3 и 4 частоты, частотный компаратор 4, стандарт 5 частоты, делители 6 и 9 частоты, формирователь 10 импульсов коррекции, синхронизатор 11, триггер 12, элементы И 13 и 17, счетчик 14, N последовательно соединенных элементов 15 задержки, цифроаналоговые преобразователи 16 и 20, сумматор 18, преобразователь 19 кодов, входную 21 и выходную 22 шины. Предложенный измеритель позволяет с высокой точностью и быстродействием исследовать переходные процессы установления фазы и частоты в высокостабильных генераторах. 1 ил.

.21

1

ф ю

//

ft/

16

18

Цпр.бх. Ч

20

31504621

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров переходных процессов установления фазы колебаний высокочастотных генераторов с высокой стабильностью частоты.

Цель изобретения - повьппение точности и сокращение времени измерений,

На чертеже приведена функциональная схема измерителя параметров переходных процессов установления фазы колебаний.

Измеритель содержит первый смеси- 5 тель 1, первый 2 и второй 3 синтеза-, торы частоты, частотный компаратор 4, стандарт 5 частоты, первый делитель 6 частоты, регистратор 7,второй смеситель 8« второй делитель 9 частоты,. 20 формирователь 1 0..импульсов коррекции, синхронизатор 11, триггер 12, первьй элемент И 13, счетчик .14, N последовательно соединенных элементов 15 задержки, первый цифроаналоговый преоб- 25 разователь 16, N элементов И 17 сум- матор 18, преобразователь 19 кодов, второй цифроаналоговьй преобразова- тель 20, входную 21 и выходную 22 ши- ны,30

Входная шина 21 устройства сое- динена.с первым входом первого смеси- теля If второй вход которого соединен с выходом первого синтезатора 2 частоты, а выход - с первым входом -j частотного компаратора 4, второй вход которого соединен с выходом стандар- та 5 частоты и с входами первого 2 и второго 3 синтезаторов частоты, а выход - с первым входом второго сме- дО сителя 8, второй вход которого соединен с выходом первого делителя 6 частоты, выход второго синтезатора 3 частоты соединен с входом первого делителя 6 частоты, с вторым входом пер- g вого элемента И 13, с первым входом формирователя 10 импульсов коррекции и первым входом второго делителя 9 частоты, второй .вход которого соединен с выходом второго смесителя 8, с Q первым входом триггера 12 с первыми входами N последовательных элементов И 17 и с первым управляющим входом преобразователя 19 кодов. Выход второго делителя 9 частоты соединен че- рез последовательно соедин енные триггер 12 и первый элемент И 13 с первым входом счетчика 14, а через формирователь 10 импульсов коррекции -с .

вторым входом счетчика 14, первый вход которого соединен с входом первого из цепочки последовательно соединенных N элементов 15 задержки, выходы которых соединены с вторыми входами соответствзтощих N элементов И 17, выходы которых соединены с соответствующими входами преобразователя 19 кодов, выход которого через первый цифроаналоговьй преобразователь 20 соединен с первым входом сумматора 18, Выход счетчика 14 через второй цифроаналоговый преобразовател 16 соединен с вторым входом сумматора 18, выход которого соединен с первым входом ре.гистратора 7, второй вход которого соединен с вьгходом синхронизатора 11, а также с вторым управляющим входом преобразователя 19 кодов и с выходной шиной 22,

Измеритель работает следующим образом.

Входной сигнал t ± / . 1 ...-.. смесителе 1

- t-P) ( 2 первом смесителе 1 смешивается с первым опорным сигналом (v,,sin(m, + tp,), где U, U, амплитуды, СОуо СЭо , частоты соответственно ио ледуемого сигнала и сигнала первого синтезатора 2 частоты; ( (t) - фазовые флуктуации в исследуемом сигнале,Ц)а 1 - вносимый первым синтезатором фазовьй сдвиг. Выходной сигнал смесителя 1 и((

UcM,m si ( t± Ч х С)- Ч ум1 + частотном компараторе 4 умножается по фазе с коэффициентом К гдеСр - вносимый смесителем 1 фазовый сдвиг.

Умноженный по фазе сигнал О щ

(w,o ,a)o)t+K(±q (t)-q);,M,

+cpj, ) + Cp BO втором смесителе 8 смешивается с вторым опорным сигнало

-°-).-4 M

где т,- коэффициент умножения второго синтезатора 3 частоты} П| - коэффициент деления делителя Ц д, - вносимые вторьш синтезатором 3 и первым делителем 6 частоты фазовые сдвиги.

Г /-и in I (

Выходной сигнал смесителя 8

и

cMiM

sin 1(0),

„ Ег,„)(;

+К(1Ц) (t)C(y,-HM)c/v,)+ KCf-U aM i %i + Ч смг частотой Ср ус о

GD- используется для формирования

п ° .

импульсов усреднения, период которых

ЛТ„

флуктуирует и в каждом j-м измерении равен T.,,jcg ± &T,j , гдеЦ)-. вносимый смесителем 8 фазовый сдвиг,

Известно, что фазовые флуктуации связаны с изменением периода сигнала соотношением

. , (tu .

J Благодаря преобразованию сигнала на низкую промежуточную частоту период выходного сигнала после второго смесителя 8 увеличивается в р раз и соответственно увеличивается во временном масштабе флуктуация пе- риода. С учетом умножения фазы в компараторе 4 флуктуация периода импульсов усреднения в К,- К,2 К

6VJ

больще, чем изменения входного сигнала:

AT,

раз

периода

- К,К,К ATj,g,j.

Импульсы усреднения синхронизируют работу второго делителя 9 частоты и преобразователя 19 кодов. Синх- ронизация делителя выполнена таким образом, что в реверсивном счетчике делителя 9 по импульсу усреднения за- письшается код заданного коэффициента п деления, а затем поступающие на вычитающий вход счетчика 14 квантующие импульсы формируют опорный интервал времени

° 2.

С помощью полученного опорного интервала ig и импульсов усреднения на выходе триггера 12 Нормируется из

«- т

Uj J-ycj

-aj

как разность

мерительный интервал

to- Проходя через первый элемент И 13

квантующие импульсы образуют далее пачки импульсов с числом импульсов NOJ , пропорциональным измерительному интервалу. При этом погрещность кв ант тования может дать как положительную, так и отрицательную составляющие. Благодаря жесткой привязке импульсов усреднения и вторых опорных импульсов в устройстве имеется только отрицательная составляющая, которая не должна превышать времени t задержки в одном элементе 15, что составляет N-ю долю периода квантования: То

,5

В момент когда приходит фронт импульса усреднения, сигнал может возникнуть лищь на выходе одного из элементов И 17. Номер N; такого элемен-.. та И фиксирует преобразователь 19 кодов. Далее сумма этих кодов преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 20 в напряжение, поступающее на вход сумматора 18. В свою очередь

N

число

ляется

ром

величину

ла:

импульсов в пачке опреде- 14 и в сумме с номе01

счетчиком

элемента задержки N; определяет uj

измерительного интерва,Г

N-. J

. Ж N

S измерителе отдельные отсчеты,

как N

OJ , так . и заданного

i времени.

суммируются в течение заданного времени. Причем в счетчике 14 суммирование ведется с вычитанием кода Yj , соответств пощего номинальному интервалу усреднения и рассчитанному по формуле

Il2To

Т.

В этом случае счетчик суммирует только флз ктуационные изменения периода .

-J™

Кодовое число - Y,, суммируетS,. ШгТисо н -

±m

N - V J H

СЯ с кодом, полученньп-f в предьщущих, начиная с первого,.интервалах усреднения. Суммарное значение кода Nj - i фиксируется после окончания каждого j-ro интервала усреднения

N,.,H..rT,

Ти+ii()0

0

5

,, iiU - шаг квантования по напряN ,- пре- ...iU,

Пол ченное значение, кода образуется в напряжение где жению. Аналогично код NJ преобразуетли

СЯ в напряжение Ь, i,,-,

5

J

где N - число используемых элементов 15 задержки.

На выходе сумматора 18 формируется последовательность квантов.анных значений напряжений, следующих с интервалом усреднения и характеризующих изменение фазы во времени. На регистраторе 7, представляющем собой, например, запоминающий осциллограф отображается переходной процесс установления фазы колебаний.

Предлагаемый измеритель позволяет с высокой точностью и быстродействием исследовать переходные процессы

установления фазы и частоты в высокостабильных генераторах.

Формула изобретения

Измеритель параметров переходных процессов установления фазы колеба- НИИ, содержащий стандарт частоты, два делителя частоты, синхронизаторj триггер, счетчик, три элемента И, входную и выходную шины, причем выход триггера соединен через первый элемент И с входом счетчика, отличающийся тем, что, с целью .. повьшения точности и сокращения времени измерений, в него введены два смесителя, два синтезатора частоты формирователь импульсов коррекции, частотный компаратор, два цифроанало говых преобразователя, сумматор, регистратор, преобразователь, кодов, N последовательно соединенных элементов задержки и дополнительные N -2 элемента И, причем вход первого смесителя соединен с первым входом частотного компаратора, второй вход которого соединен с выходом стандарта частоты и с входами первого и вто .рого синтезаторов частоты, а выход - с первым входом второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого делителя частоты, выход первого синтезатора частоты соединен с вторым входом первого смесителя, выход второго синтезатора

частоты соединен с входом первого делителя частоты, с вторым входом пербого элемента К, с первым входом формирователя импульсов коррекции и первым входом второго делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом второго смесителя, с первым входом триггера, с первыми входами N последз ющих элементов И и с первым управляющим входом преобразователя кодов, выход второго делителя частоты соединен с вторыми входами триггера и формирователя импульсов коррекции, выход которого соединен с вторым входом счетчика, выход первого элемента И соединен с входом первого из цепочки N элементов задержки, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих N последующих элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами преобразователя кодов, выход которого через первьй цифроаналоговый преобразователь соединен с первым . входом сумматора, выход счетчика через второй цифроаналоговьй преобразо- ва.тель соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с первьм входом регистратора, второй . вход которого соединен с выходом синхронизатора, а также с управляющим входом счетчика, с вторым управляющим входом преобразователя кодов и с ;выходной шиной, а входная шина подключена к первому входу смесителя.