Способ определения отклонения частоты от номинального значения Советский патент 1992 года по МПК G01R23/00 

Изобретение касается радиоизмерений и может использоваться для сличения стабильных источников частот с . высокой точность.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения,,

Сущность способа определения отклонения частоты от номинального значения состоит в следующем.

Из импульсов эталонного сигнала формируют импульсы промежуточного сигнала путем фазовой автоподстройки частоты, а затем из импульсов промежуточного и измеряемого сигналов получают путем деления частоты импульсы первого и второго.дополнительных сигналов с номинально равными значениями частот. В течение интервала выдержки, формируемого из импульсов

эталонного сигнала, непрерывно повторяют фазирование импульсов переогй и второго дополнительных сигналов путем последовательного определения знака взаимного положения импульсов первого и второго дополнительных сигналов и корректирующего сдвига фазы промежуточного и соответственно пер- вого дополнительного сигналов на ве- о

.

подстройки частоты промежуточного сигнала, где f 1 и f - номинальные значения частот соответственно эталонного

и промежуточного сигналов, a f.0 наибольи; :й общий делитель частот Ц и f..

Измеряют и суммируют значения, определенных различий в интервалах пар

личину U

путем фазовой авто

О Ч

СЛ

3

импульсов первого и второго дополнительных сигналов с точностью величины Д , а в конце интервала выдержки вычисляют относительное отклонение частоты измеряемого сигнала как отношение измеренного значения изменения временного интервала к интервалу выдержки.

Промежуточный сигнал Unpформируется путем фазовой автоподстройки частоты сигнала блоке 6 синхронизации. Номинальное значение частоты Ј промежуточного сигнала Unpвыбирают так, что отношение наибольшего общего делителя fe значений частот промежуточного и эталонного сигналов к произ

Изобретение касается радиоизмерений и может .использоваться для сли- чения стабильных источников частот с высокой точностью. Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения. Способ определения отклонения частоты от номинального значения основан на измерении изменения временного интервала между импульсами эталонного и измеряемого сигналов к концу интервала выдержки и последующем вычислении отклонения- частоты по формуле, причем используется фгзировэ- ние импульсов сравниваемых qnrH3JioЈ, Формирование промежуточного, а также первого и второго дополнительных сигналов с равными номинальными значениями частот и их непрерывное фазирована е путем фазовой автоподстройки частоты промежуточного сигнала позволяют достичь поставленной цели. Приведен вариант выполнения устройства для . реализации способа, 1 ил„ а

ции с фазовой автоподстройкой частоты.

Блок 6 синхронизации содержит последовательно соединенные делитель 7 частоты с переменным коэффициентом

На чертеже представлена структурная ю ведению значений этих частот, равное схема устройства для реализации ело-. величине U , определяет точность из- соба определения отклонения частоты мерения изменения временного интер- от номинального значения.вала и точность фазирования импульсов Устройство для определения откло- первого и второго дополнительных сиг- нения частоты от номинального значе- 15 налов„ Коэффициенты деления ДПКД 7 и ния содержит делитель 1, последова- 20 обеспечивают ра венство номиналь- тельно соединенные реверсивный счет- ных значений частот первого и второго чик 2, блок 3 деления, индикатор , а дополнительных сигналов, а также та- также счетчик 5 и блок 6 синхрониза-- кую величину номинальных значений пе20 риодов этих сигналов, которая превосходит время, требуемое для подстройки фазы ипр (и соответственно U.j, на Л ) Знак взаимного положения импульсов (в частности, фронтов) первого и втоделения (ДПКД), импульсно-фазовый де- 25 рого дополнительных сигналов опреде- тектор (ИФД).8, фильтр 9 нижних час- ляют с помощью ИФД 13 блока 6 синхро- тот, управляющий элемент 10, управля- низации, а корректирующий сдвиг фаз емый генератор 11 и делитель 12, вы- в направлении уменьшения разницы во ход которого объединен с вторым вхо- времени между импульсами срэвнивае- дом импульсно-фазового детектора 13, 30 мых сигналов осуществляется следую- счетными входами счетчика 5, ревер- щим образом Если, например, фронт сивных счетчиков (PC) 2 и Входом эталонного сигнала устройства является первый вход блока 6 синхронизации,

соединенный со счетным входом ДПКД 7, 35 PC начинает счет от нуля в поло- а входом измеряемого сигнала устрой- жительном направлении и, зафиксиро- ства является вход делителя 1, выход вав единицу по фронту первого допол- которого подключен к второму входу нительного сигнала, создает фронт блока 6, соединенному с первым вхо- на выходе 11), который устанавли- дрм ИФД 13 Выход ИФД 13 объединен с до вает триггер 17 в 1. При этом ко- управляющими входами реверсивных эффициенты деления ДПКД 7 и 20 в те- счетчиков 2 и 1А. Выход счетчика 1 чение периода сравнения блока 6 (т.е. объединен с входами дешифраторов (ДШ) в течение одного периода первого и 15 и 160 Информационные входы тригге- второго дополнительных сигналов) при- ров 17 и 18 соединены соответствен- 45 нимают такие значения, что разность но с выходами дешифраторов 15. и 16, фаз сигналов, которую измеряют ИФД 8, а выходы - с первым входом элемента отличается на величину & , определя- ИЛИ 19, вторыми установочными входа- ющую точность измерения изменения ни ДПКД. 7, 20 и с вторым входом эле- временного интервала и точность кор- мента ИЛИ 19, первыми установочными 5Q рекции фазы. Далее коэффициенты деления принимают номинальные значения, при которых частоты сигналов, фазы которых сравниваются в НАД 8, равны0 Следовательно, фаза первого дополнии 18, а выход элемента ИЛИ 15 соеди- тельного сигнала увеличивается на нен с установочным входом реверсиз- величину i, и отставание сокрлщо- ного счетчика , етсй„ Аналогично монет быть скоррскУстройстао -работает следующим об- тировано и опережение первого допол- i разом.. нительного сигнала с той лишь разни-

первого дополнительного сигнала отсчс- ет от фронта второго дополнительного сигнала, т„е. его фаза меньше, то

входами ДПКД 7, 20. Выход управляемого генератора 11 через ДПКД 20 объединен с вторым входом ИФД 8 и синхронизирующими входами триггеров 17

рого дополнительных сигналов опреде- ляют с помощью ИФД 13 блока 6 синхро- низации, а корректирующий сдвиг фаз в направлении уменьшения разницы во времени между импульсами срэвнивае- мых сигналов осуществляется следую- щим образом Если, например, фронт

PC начинает счет от нуля в поло- жительном направлении и, зафиксиро- вав единицу по фронту первого допол- нительного сигнала, создает фронт на выходе 11), который устанавли- вает триггер 17 в 1. При этом ко- эффициенты деления ДПКД 7 и 20 в те- чение периода сравнения блока 6 (т.е. в течение одного периода первого и второго дополнительных сигналов) при- нимают такие значения, что разность фаз сигналов, которую измеряют ИФД 8, отличается на величину & , определя- ющую точность измерения изменения временного интервала и точность кор- рекции фазы. Далее коэффициенты деления принимают номинальные значения, при которых частоты сигналов, фазы которых сравниваются в НАД 8, равны0 Следовательно, фаза первого дополнипервого дополнительного сигнала отсчс ет от фронта второго дополнительного сигнала, т„е. его фаза меньше, то

. J 17075

цей, что коэффициенты деления ДПКД

блока 6 в течение периода сравнения J таковы, что.введенная погрешность в измерение фазы в ИФД В составля- ет не & , а -& „ Минимальная величина Д. определяется как отношение наибольшего общего делителя значений частот эталонного сигнала и сигнала управляемого генератора 11 к ю их произведению, а коэффициенты деления ДПКД блока 6 вычисляются по алгоритму Евклида Поэтому фазиро- вание импульсов (в рассматриваемом частном случае фронтов) первого и 15 второго допблнительного сигналов, которое в частном случае представляет собой фазирование начало интервала выдержки с тактом измеряемого сигнала, осуществляется путем последова- 20 тельной описанной выше коррекции отставания или опережения, имевших место перед началом визирования, до обнаружения противоположного состояния 0 Очевидно, что ошибка фазирова- 5 ния не превышает и „

В течение интервала выдержки продолжается непрерывное фазирование

ФРОНТОВ ПерВОГО И ВТОРОГО ДОПОЛНИ- JQ

тельных сигналов При этом, с одной стороны, рремс мной интервал в каждый Момент времени между выделенными импульсами эталонного сигнала- и первого дополнительного сигнала с начала интервала выдержки изменился на число

коррекций фазы, умноженное со знаком, зависящим от направления коррекции,

на величину и , а, с другой стороны, временной интервал между выделенными ... импульсами первого дополнительного сигнала, а значит и выделенными импульсами измеряемого сигнала, остался с начала интервала выдержки неиз- .менным и равным 0 с точностью до U „ (В рассматриваемом частном случае к выделенным относятся все импульсы первого и второго дополнительных сигналов),, Следовательно, для вычисления величины, равной изменению временно-, го интервала между импульсами эталонного и измеряемого сигналов, достаточно подавать на счетный вход PC 2 импульсы первого дополнительного сиг нала, а на управляющий вход - информацию о знаке взаимного положения ФРОНТОВ первого и второго дополнительных сигналов, вырабатываемую в ИФД 13 и течение интервала выдержки.

35

Счетчик 5 выдает длительность интервала выдержки, блок 3 .деления вычисляет отношение изменения временного интервала и длительности интервала выдержки, а индикатор 4 обеспечивает вывод результатов измерения.

Действительно, если интервал выдержки имел длительность NJ-- код счетчика 5, а Т - период . первого дополнительного сигнала), а - содержимое реверсивного счетчика

Ј.

2 (т.е, число зафиксированных различий в интервалах пар импульсов со знаком в течение интервала выдержки), то относительное отклонение частоты &f равно

f &

01

N,

13

5 0 5

Q

..

5

Например, точность определения отклонения при частоте f. эталонного сигнала, равной 5 мГц, и частоте Г2, равной кГц, составляет мин при & 0,19 нс„

Таким образом, преимущества пред- латаемого способа в сравнении с известным связаны с уменьшением погрешности измерения за счет использования информации о расхождении шкал времени сравниваемых сигналов на протяжении всего интервала выдержки, что позволяет усреднять зашумленные результаты определения взаимного положения импульсов сравниваемых сигналов, а также с возможностью определения отклонения частоты от любого номинального значения.

Формула изобретения

Способ определения отклонений частоты от номинального значения, основанный на измерении изменения временного интервала между импульсами эталонного и измеряемого сигналов к концу интервала выдержки, формируемого из импульсов эталонного сигнала, и последующем вычислении отклонения частоты как отношение измеренного изменения временного интервала к им- , тервалу выдержки, причем при измерении изменения временного интервала фазируют импульсы сравниваемых сигна- . лов и одновременно измеряют и сумми- . ьуют значения различий в интервалах пар импульсов, о т л и ч а ю щ и и - с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, из импульсов эталонного сигнала формируют импульсы промежуточного сигнала путем фазовой автоподстройки частоты, из импульсов промежуточного и измерительного сигналов получают путем деления частоты соответственно импульсы первого и второго дополнительных сигналов с равными номинальными значениями час- тот, непрерывно в течение интервала выдержки производят фазирование . импульсов первого и второго дополнительных сигналов путем последовательного определения знака взаимного положения импульсов первого и второго дополнительных сигналов и корректирующего сдвига фазы промежуточного и . соответственно первого дополнительного сигнала на величину Д путем фазовой автеподстройки частоты промежуточного сигнала, при этом значения различий в интервалах пар импульсов первого и второго дополнительных сигналов уменьшают в течение времени, меньшего этих интервалов, до нуля с точностью

w

12

деЈ,

f „ to

номинальные значения частот соответственно эталонного и промежуточного- сигналов; наибольший общий делитель частот fj и

ь