Цифровой измеритель характеристик фазовых флюктуаций Советский патент 1978 года по МПК G01R25/00 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ХАРАКТЕРИСТИК ФАЗОВЫХ

ФЛЮКТУАЦИИ ры опорного измеряемого сигналов, вы ходы которых через блок логической обработки соединены со входом счетчи ка результата, счетчик масштаба, исгочник введены дополнительный строби руемый амплитудный дискриминатор, генератор псевдослучайных чисел, управляемая линия задержки, электронный ключ и оперативное запоминающее устройство при этом выход дискриминатора измеряемого сигнала соединен с одним из входов блока управления, другой вход блока управления через дополнительный стробируемый амплитудный дискриминатор подключен к входу стробируемого амплитудного дискриминатора опорного сигнала, управляющий вход дополнительного стробируемого амплитудного дискриминатора соединен с источником стробирующего потока импульсов и входом управляемой линии задержки, выход которой соединен с суммирующим входом счетчика масштаба через электронный ключ - с управляющи ми входами стробируемых амплитудных дискриминаторов опорного и- измеряемог сигналов, перввлй выход блока управЪёния подключен к вторым входам счетчика результатов и счётчика масштаба, в ходы последних присоединены соответственно к входам оперативного запоминающего устройства, второй, третий и четвертый выхода блока управления сое динены соответственно с управляющими входами электронного ключа, оперативного запоминающего, устройства и генератора псевдослучайных чисел, выходы которого подключены к управляющим вхо дам управляемой линии задержки, оперативного запоминающего устройства и третьему входу счетчика результата, выход оперативного запоминающего устройства подсоединен к третьему входу блока управления. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Цифровой измеритель характеристик фазовых флюктуации содержит стробируемый амплитудный дискриминатор 1 опор ного сигнала,, стробируемый .амлпитудный дискриминатор 2 измеряемого сигнала, блок 3 логической обработки сиг налов, счетчик 4 результата, блок 5 управления, дополнительный стробируемый амплитудный дискриминатор б, источник 7 стробирующего потока импульсов, управляемую линию задержки 8, счетчик 9 масштаба, электронный ключ оперативное запоминающее устройство 1 и генератор 12 псевдослучайных чисел Устройство в исходном состоянии работает следующим образом. В начале производится сброс счетчиков 4 и 9, сигнал с первого выхода 5 блока управления запрещает работ этихсчётчиков, электронный ключ 10 разомкнут, на выходах генератора 12, псевдослучайных чисел находится код какого-либо числа, поступающий на оперативное запоминающее устройство 11 и на управляющие входы линии задержки 8, стробимпульсы от источника 7 поступают на вход стробимпульсов дискриминатора 6 и через линию задержки 8, имеющую время задержки, соответствующее поступающему коду псевдослучайного сигнала, на вход электронного ключа 10 и на суммирующий вход счетчика 9 масштаба. На акоды измерителя поступают опорный сигнал UQ и фазосдвинутый сигнал Ua-,- дополнительный амплитудный дискриминатор 6 находится в рабочем состоянии, на его выходе появляются пачки стробимпульсов, прошедцших через этот дискриминатор и соответствующих по времени полупериодам опорного сигнала ДГ, а эти пачки стробимпульсов поступают на второй вход блока 5 управления. Амплитудные дискриминаторы 1 и 2 находятся в нерабочем состоянии, так как ключ 10 рггзрмкнути к ним не поступают стробимпульсы . Послезапуска измерения блок 5 управления анализирует сигналы,поступающие по второму входу и ждет начало нового периода опорного сигнала. Первый стробимпульс, поступивший по второму входу блока 5 управления и соответствующий началу нового-периода опорного сигнала, вызывает сигнал на втором выходе блока 5 управления, включающий электронный ключ 10, сигнал на четвертом выходе этого блока, переключающий следующее псевдослучайное число и сигнал на первом выходе этого блока, разрешающий работу счетчиков 4 и 9. Сразу по третьему входу происходит запись кода старшего разряда псевдослучайного числа в младшего разряд счетчика 4результата.. Этот же первый стробимпульс и дальнейшие стррбимпульсы задерживаются линией задержки 8 на , Задержанные стробимпульсы поступают на управляющий вход счетчика 9 и через электронный ключ 10 на входы стробимпульсов дискриминаторов 1 и 2. Выходные импульсы этих дискриминаторов также сдвинуты на времяГз1 п6 от-; ношению R соответствующим импульсам на выходе дискриминатора б, и через блок 3 логической обработки сигнгшов поступают на суммирующий вход счетчика 4 результатов, кроме того, выходные импульсы дискриминатора 2 поступают на первый вход блока 5 управления. Этот процесс продолжается до момента, когда по первому входу в блок управления поступает первый импульс, , соответствующий началу ближайшего но8ОГО.-полупериода фазосдвинутого сиг-нала. Первый импульс с второго выхода

блока 5 управления выключает-электронный ключ 10, в этот момент работа амплитудных дискриминаторов 1 и 2 блока 3 логической обработки сигналов и счетчика 4 результата прекращается, но суммирование стробимпульсов счетчиком 9 продолжается, В таком режиме измеритель действует до начала следующего нового полупериода опорного сигнала.

Следующий первый стробимпульс, поступающий через второй вход в блок 5 управления и соответствующий началу нового полупериода опорного сигнала, через второй выход блока S управления включает повторно электронный ключ 10. Этот первый и последующие стробимпульсы с задержкой времени снова поступают на дискриминаторы 1 и 2, начинают работать эти дискриминаторы, блок 3 логической обработки сигналов и счетчик результата 4. Работа их продолжается до прихода первого стробимпульса, соответствующего началу следующего нового полупериода фазосдвинутого сигнала по первому входу блока 5 управления. Импульс повторно выключает электронный ключ 10, работа дискриминаторов 1 и 2, блока 3 логической обработки сигналов и счетчика 4 результата прекращается, но суммирование стрюбимпульсов счетчиков 9 продолжается до прихода по второму входу блока 5 управления первого стробимпульса, соответствующего началу нового периода опорного сигнала,

В этот момент по сигналу с третьего выхода блока 5 управления оперативное запоминающее устройство 11 производит запись поступающего кода псевдослучайного числа и кодов чисел, накопленных в счетчиках 4 и 9, присваивает и записывает номер периоду опорного сигнала, в течение которого накапливаютс эти данные. Сразу после этого блок управления S по первому выходу короткими импульсами осуществляет сброс счетчиков 4 и 9 и снова разрешает их работу, а по четвертому выходу включает новое значение псевдослучайного числа,.вырабатываемого генератором 12 Далее изложенный выше процесс накопления и регистрации результата измерения повторяется, но уже в новом периоде опорного сигнала и т,д,

В целом процесс измерения и регист рации фазовых сдвигов производится в течение заранее определенного количества периодов опорного сигнала или до заполнения информацией всего объем оперативного запоминающего устройства В первом случае блок 5 управления подсчитывает необходимое количество периодов опорного сигнала, во втором случае оперативное запоминающее устройство выдает сигнеш переполнения,

который поступает через третий вход в блок 5 управления и прекращает работу измерителя, В конце измерения измерительная часть измерителя возвращается в исходное состояние, а блок 5 управления выдает сигнал о завершении измерения. Далее, следует ввод накопленной информации в ЭВМ или в другой цифровой статистической -анализатор и освобождение Ьперативного запоминающего устройства. После этого измеритель готов к новому измерению.

Теоретически при плотность распределения погрешности измерения стремится к треугольной форме с математическим ожиданием и дисперсией - В пределе плотности распределения ГС) становится независимой от плотности распределения флюктуирующей; разности фаз ) Это свойство независимости Ytt) от ТСЧ) позволяет по статистике взаимно независимых результатов измерения определить несмещенные оценки начальных и центральных моментов одномерной плотности распределения FC4) флуктуирующей разности фаз Ч , при этом частота входных сигналов принимается,настолько высокостабильной, что флюктуациями ее можно пренебречь. Указанные преимущества достигаются без увеличения частоты следования стробимпульсов. Практически величина а выбирается, исходя из требуемой точности и допустимой слоности измерителя. Для приближенной оцеки погрешности, вносимой отклонением Yt) от идеально треугольной формы при небольших значениях а , можно пользоваться следующей формулой, показывающей насколько максимальная дисперсия погрешности 1 змерения D тличается от значения.

.л.(2а-)Если принята, например, двоичная система счисления, и отклонения D от J составляет не болееб

при Т1 2 ,, ,, 3,125%, при 11 3 , , , , 0,781%, при ,,,, 0,049% и т,д., то есть практически достаточная независимость распределения Y(.tl и достигается уже при незначительном количестве разрядов псевдослучайного числа, и соответственно с небольшими дополнительными затратами аппаратуры.

Формула изобретения

Цифровой измеритель характеристик фазовых флюктуации, содержащий стробируемые амплитудные дискриминаторы опорного и измеряемого сигналов, выходы которых через блок логической обработки соединены с входом счетчика реэультата, счетчик масштаба, источник стррбирунядего потока ямпупъсов и блок управления, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен дополнительным стробируемым амплитудным дискриминатором, генератором псевдослучайных чисел, управляемой линией задержки, электронным ключом и оперативным запоминающим устройством, причем выход дискриминатора измеряемого сигнала соединен с одним из входов блока управления, другой вход блока управлениячерез дополнительный стробируемый амплитудный дискриминатор подключен ко входу стробируемого ампли тудного дискриминатора опорного сигнала, управляющий вход дополнительного стробируемого амплитудного дискриминатора соединен с источником стробирующего потоки импульсов и входом управляемой линии задержки/ выход которой соединен с суммирующим входом счетчика масштаба и через электронный ключ с управляющшли входами стробируемых амплитудных дискриминаторов опорного и измеряемого сигналов, первый выход блока управления подключен ко вторым входам счетчика результата и счетчика масштаба, выходы которых присоединены соответственно ко входам оперативного запоминающего устройства, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами электронного ключа, оперативного запоминающего устройства и генератора псевдослучайных чисел, выходы которого подключены к управляющим входам управляемой линии задержки, oneративного запоминающего устройства и третьему входу счетчика результата, выход оперативного запоминающего устройства подсоединен к третьему входу блока управления. ИСТОЧНИК информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Смирнов П. Т. Цифровые фазометры, Энергия 1974, с. 15-26. , 2.Сборник материалов научно-технической конференции Фазоизмерительные системы и устройств ; Томск, 1974,. с. 170-J74.