Измеритель фазовых шумов источников колебаний Советский патент 1990 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использовано для анализа спектра фазовьпс и частотных флуктуации выходных сигналов источников колебаний, Целью изобретения является повышение точности измерения фазовых шумов источников колебаний в непрерывном диапазоне частот их выходньк сигналов. На чертеже приведена структурная схема устройства. Измеритель фазовых шумов источников колебаний содержит исследуемый генератор 1, анализатор 2 спектра, делитель 3 частоты, фильтр 4 нижних частот и соединенные последовательно стандарт 5 частоты, смеситель 6, полосовой фильтр 7, коммутатор 8, пер вый формирователь 9 строб-импульс, строб-преобразователь 10, фильтр 11 нижних частот, формирователь стробимпульсов 12, строб-преобразователь 13, фильтр 14 нижних частот, фазовый детектор 15, фильтр 16 нижних частот фильтр 17 нижних частот и синтезатор 18 частот &з1ход генератора 1 подключен к информационному входу строб-преобразователя 10, вход анализатора 2 соединен с выходом фильтра 16, вход фильтра 4 подключен к выходу делителя 3, а выход - ко второму входу детектора 15, вход делителя 3 соединен со вторым Выходом стандарта частоты,5, вторым входом коммутатора 8, вторым входом смесителя 6 и входом опор ной частоты синтезатора 18, выход ко торого подключен к информационному входу второго строб-преобразователя 13, Измеритель фазовых шумов источников колебаний работает следующим образом. При переходе через нулевое значение (например, из минуса в плюсj про шедшего через коммутатор 8 выходного сигнала U sinfcJot Чо стандарта частоты 5 формирователь 9 стробимпульсов производит импульсы, которыми стробируют в строб-преобразователе 10 выходной сигнал U,, t + (t) генератора 1, В приведенных выражениях через t), tf,(t) обозначены фазовые шумы выходных сиг налов Соответственно стандарта частоты 5 и генератора 1, Фильтр 11 выделяет доминирующую составляющую выходного сигнала первого строб-преобразователя 10, имею1цую минимальное значение частоты. Выражение для полной фазы выходного сигнала U sinCto t+cf (t)J фильтра 11 Wjt+if,2(t) Cw,(t)-t-((t)- , t+ + t/oCt)J (- tiu;,)t -t-C(fi(t) -ni(t),(1) где (f (t) - фазовые шумы выходного сигнала фильтра II, п - номер гармоники строб-импульсов, ближайшей к стробируемой частоте. Фаза доминирующей составляющей выходного сигнала строб-преобразователя 10 равна разности фаз стробируемого сигнала и ближайшей к нему (п-й) гармоники стробирующего сигнала, поэтому при стробоскопическом преобразовании происходит умножение в п раз стробирующего сигнала. Частота выходного сигнала строб-преобразователя 10 при любом значении частоты входного сигнала, большем частоты строб-импульсов, меныие или равна половине значения частоты следования строб-импульсов . ы,.При рассмотренном преобразовании частоты происходит перенос фазовых шумов (f/t) с частоты исследуемого сигнала на низкую частоту со выходного сигнала строб-преобразователя 10, . Из выходного сигнала фильтра 11 -в моменты перехода его через нулевое значение (например, из минуса в ппюс) с помощью формирователя строб-импульсов 12 формируют импульсы, которыми стробируют в строб-преобразователе 13 выходной сигнал Ujsintw,t + if (t) Синтезатора 18, Из выходного сигнала строб-преобразователя 13 фильтр 14 вьщеляет доминирующую наиболее низкочастотную составляющую, выражение для полной фазы которой имеет вид ((t) C0jt+ ((j(t)-KCWjt + ) (coj- Ku;pt +q(t) ) + K.n.cf(t),(3) фазовые шумы выходного сигнала строб-преобразо вателя 13; К - номер гармоники частоты (jj у строб-импульсов, бли жайшей к стробируемой частоте соз синтезатора 18, В результате второго строб-преоб разования f происходит умножение в К раз измеряеьых фазовых шумов. Ча тоту выходного сигнала синтезатора 18 устанавливают такой, чтобы выпол нялось равенство С04 |Wj- KWjl- const при заданном значении К 1, Дпя повышения стабильности частоты выходного сигнала синтезатора 18 в качестве опорного сигнала в не используется выходной сигнал стандарта частоты 5с Выходной сигнал фильтра 14 подается на один вход детектора 15,. на другой вход которого поступает сигнал, имеющий равное с выходным сигналом фильтра 14 среднее значение частоты и полученный путем деления частоты выходного сигнала ста дарта частоты 5 и выделения первой гармоники изкодно го сигнала делителя 3с помощью фильтра 4, Спедовательно, синтезатор 18 в устройстве используется для умножения измеряемых фазовых шумов и прив дения среднего значения частоты, на которую переносятся фазовые шуьы к фиксированному значению. К л и коэффициент деления дели теля 3 . Фйпьтр 16 служит для подавления выходном сигнале детектора 15 высок частотных составляющих с частотой его входных сигналов и с их удвоенной частотой. Выходной сигнал фильтра 16 имеет 15962 8 tK44 t) и cos + f(t) U. f/t) ,(t)l + KCf/t) - K-n if(t)J, где if(t) (fp(t)/Kg фазовые шумы выходного сигнала фильтра 4; коэффициент деления делителя 3, Фильтр 17 служит для выделения наиболее низкочастотных составляющих выходного сигнала фильтра 16, обусловленных медленным уходом ( дрейфом частоты исследуемого сигнала. Выходной сигнал фильтра 17 является управлякяцим сигналом фазовой автоподстройки частоты синтезатора 18, обеспечивающей равенство средних значений частоты входных сигналов детектора 15 и равенства 90 среднего значения их фазового сдвига, В выражении (6) К-п - qi/t) «K(f(t) так как фазовые шумы п tf(t) п-й гарМОНИКИ сигнала стандарта частоты 5 всегда во много раз меньше фазовых шумов иных источников колебаний, не синхронизированных сигналами атомных переходов. Коэффициент К выбирается из условия требуемого умножения фазовых шумов, чтобы соблюдалось условиеK4,(t) ifj(t).. Следовательно, уравнение (6) может быть заменено приближенным равенством )i и sin K.q.(t) или при к Ц, (t) « 1 фнч4()и.К. t/,(t). Выходной сигнал фильтра 16 подаВыходной сигнал фильтра ется на вход анализатора 2 для оценки энергетического спектра фазовых шумов исследуемого сигнала. При использовании опорного сигна- а фиксированной частоты для преобразования фазовых шумов сигнала в диапазоне его частот частота выходного сигнала строб-преобразователя 10 принимает значения в диапазоне

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поверки высокостабильных источников колебаний по частотной и фазовой нестабильности их выходных сигналов, а также для исследований спектрального состава фазовых шумов при разработке и исследовании высокостабильных источников колебаний с целью выявления и устранения вызывающих их причин. Цель изобретения - повышение точности измерения фазовых шумов источников колебаний в непрерывном диапазоне частот их выходных сигналов. Устройство содержит исследуемый генератор 1, стандарт 5 частоты, смеситель 6, полосовой фильтр 7, коммутатор 8, формирователи 9 и 12 строб-импульсов, строб-преобразователи 10 и 13, фильтры 4, 11, 14, 16 и 17 нижних частот, синтезатор 18 частот, делитель 3 частоты, фазовый детектор 15 и анализатор 2 спектра. В устройстве достигается повышение точности измерения фазовых шумов источников колебаний в диапазоне их частот путем умножения измеряемых фазовых шумов, переноса их на фиксированную низкую частоту и выделения посредством сравнения с аналогичной частотой, сформированной из наиболее высокостабильного выходного сигнала стандарта 5 частоты. 1 ил.