Измеритель кратковременной нестабильности частоты Советский патент 1979 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к области радиоизмерений. Известны измерители кратковременной нестабильности частоты, содержащие двухканальный компаратор, умножитель, секционированную линию задержки, фазовый детектор и фильтр нижних частот. Принцип их работы основан на абсолютном или относительном увеличении флуктуации частоты до величины, .необходимой для нормальной работы регистрирующих устройств 1. Недостатками этих устройств являются низкая разрешающая способность, обус;;овлег: 1ая флуктуациями времени задержки в линиях задержки, аппаратурная сложность, п ..1выщенный уровень собственных шумов измерителей из-за наличия умножителей частоты, а также отсутствие калибровки приборов. Наиболее близок по технической сущности 1К заявленному измеритель нестабильности частоты, содержащий фазовый детектор, ОДЕН вход которого через переключатель калибровка - измерение соединен с источника измеряемого сигнала, регистратор, входы которого связаны с выходами фазового детектора, и подстроенные переменные резисторы 2. К недостаткам этого устройства относятся довольно длительное время измерения и невысокая чув1СТ1витель1ность. Цель изобретения - уменьщение времени измерения и увеличение чувствительности. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель краткавременной нестабильности частоты, содержащий фазовый детектор, один вход которого через переключатель калибровка - измерение соединен с выходом источника измеряемого сигнала, регистратор, входы которого связаны с выходами фазового детектора, и подстроечные переменные резисторы, введены два кварцевых двухэлектродных резонатора, возбуждающие электроды которых соединены соответственно с общей щиной и выходом источника измеряемого сигнала, третий электрод одного кварцевого резонатора подключен к второму входу фазового детектора, а третий электрод второго кварцевого резонатора соединен с переключателем калибровка - измерение, причем подстроечные переменные резисторы включены между третьими электродами кварцевых резисторов и общей шиной. Структурная электрическая схема описываемого измерителя приведена на чертеже.

Измеритель содержит Кварцевые резонаторы , 2, подстроечные переменные резисторы 3, 4, переключатель 5 калибровка - измерение, фазовый детектор 6, реГЕСгратор 7. На чертеже также пО:Каза(Н источник S измеряемого сигнала. Каждый мварцевый резонатор содержит кварцевую пластину 9, оонавные 10, 11 и доподнвтельный 12 электроды.

Пригнцин работы измерителя заключается в следующем.

Исследуемый сигнал с источника 8 поступает на параллельно включенные идентичные кварцевые резонаторы 1,2с дополнительными электродами. Выход источника исследуемого сигнала соединен с основными электродами обоих резонаторов и через переключатель 5 кали б|ровка - измерение с первым входом фазового детектора 6. Вторые основные электроды резонаторов соединены с общей шиной, а дополнительные электроды - с двумя входами фазоеого детектора 6, а имен-но: с первым - через тот же переключатель «алибровка - измерение, с- - непосредственло (постоянно). С общей шиной измерителя дополнительные электроды кварцевых резонаторов соединены через переменные резисторы 3, 4 для обеспечения в небольших пределах .подстройки частоты кварцевых резонаторов .на частоту сигнала. При отклонен,ии частоты исследуемого сигнала от номинального значения за счет нестабильности напряжения, снимаемые с дополнительных электродов, получают дополнительный сдвиг фаз Аф1 и Афо соответственно.

В режиме «калибровка переключатель 5 соединяет выход дополнительного электрода резонатора 1 с первым входом фазового детектора. Выход дополнительного электрода резонатора 2 непосредственно .подключен к его второму входу. Поэтому коррелированные сигналы источника S с равными частотами и частотными отклонениями дают одинаковые фазовые сдвиги на дополнительных электродах резонаторов, которые, поступая на входы фазового детектора 6, компенсируются, и на его выходе появляется напряжение, пропорциональное некоррелированным флуктуациям фазы измерительного устройства (собственная шумовая дорожка кварцевых резонаторов), определяя уровень (или зону) отсчета измерителя.

В режиме «Измерение переключатель 5 соединяет выход источника 8 непосредственно с первым входом фазового детектора, обеспечивая измерение сдвига фаз Аф2 между сигналом источника и сигналом, снимаемым с дополнительного электрода резонатора 2. Так как кварцевые резонаторы с дополнительными электродами при таком включении имеют высокую крутизну фазочастотной характеристики, доходящую до нескольких десятков тысяч градусов па Герц, то получается значительный разгон фазового сдвига, позволяющий получить чувствительность измерителя, достаточную для оценки кратковременной нестабильности частоты порядка . Напряжение с выхода фазового детектора поступает на вход регистрирующего устройства. Амплитуда этого напряжения пропорциональна мгновенной разности фаз входных сигналов, а значит несет в себе информацию о кратковременной нестабильности исследуемого сигнала.

Формула изобретения

Измеритель кратковременной нестабильности частоты, содержащий фазовый детектор, один вход которого через переключатель калибровка - измерение соединен с выходом источника измерительного сигнала, и регистратор, входы которого соединены с выходами фазового детектора, и подстроечные переменные резисторы, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения времени измерения и увеличения чувствительности, в него введены два кварцевых двухэлектродных резонатора, возбуждающие электроды которых соединены соответственно с общей шиной и выходом источника измеряемого сигнала, третий электрод одного кварцевого резонатора подключен к второму входу фазового детектора, а третий электрод второго кварцевого резонатора соединен с переключателем калибровка - измерение, причем подстроечпые переменные резисторы включены между третьими электродами кварцевых резонаторов и общей шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 509839, кл. G 01 R 23/00, 1974.

2.Заявка Японии № 42-44387, кл. И OD 15, опублик. 1967.