Устройство для измерения нестабильностичАСТОТы гЕНЕРАТОРОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R23/00 H03D3/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТ И. ЧАСТОТЫ ГЕНЕРАТОРОВ

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использован в радиотехнике, электросвязи и других областях техники для измерения нестабильности частоты генераторов без использования источников опорной частоты. Известно устройство для измерения нестабильности частоты, содержащее параметрический генератор,релаксаци онное изменение амплитуды выз одного напряжения которого регистрируется tl. К недостаткам этого устройства от носятся малая разрешакицая способност и невысокая точность измерения. Известен измеритель нестабильности частоты корреляционного типа, содержащий последовательно соединенные линию задержки, перемножитель, и регистратор, причем вход устройства соединен со входом перемножителя и входом линий задержки 2 . Недостатками данного измерителя являются малая разрешающая способность и низкая точность, обусловленные малой крутизной преобразования фазового детектора. Цель изобретения - увеличение разрешающей способности и точнойти измерения нестабильности частоты генераторов. поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения нестабильности частоты генераторов, содержащее линию задержки, вход которой является входом устройства, смеситель, выход которого соединен через фильтр нижних частот с регистратором, введены параметрический усилитель, удвоитель частоты и два фазовращателя, вход накачки параметрического усилителя через удвоитель частоты соединен с выходом линии задержки, сигнальный вхсд через первый фазовращатель соединен со входом устройства, а выход параметрического усилителя соединен с первым входом смесителя, второй вхрд смесителя через второй фазовращатель соединен со входом первого фазовращателя. На чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство для измерения нестабильности частоты содержит линию 1 задержки, удвоитель 2 частоты, параметрический усилитель 3, первый 4 и второй 5 фазовращатели, смеситель 6, фильтр 7 нижних частот, -регистратор 8 Известно, что отклонение частоты и)(.входного сигнала параметрического усилителя от значения -у где JH частота накачки, приводит к изменению усиления.и возникновению биений из-за наличия комбинационной частоты и)н-Юс а)с В предлагаемом устройстве напряжение накачки формируется из входного сигнала путем задержки его на вре мя t5 линией задержки и увеличения частоты lOc задержанного сигнала в дца раза. В результате этого мгновен ное значение частоты входного сиг Нсша при ее нестабильности отличается от мгновенного значения частоты сОн. --у- на величину приращения частоты ( время задержки tj-. Если при эхом напряжение накачки представить в виде XH(, а исследуемый -сигнал - в виде y6xlt As.ihl t-StJtl, (значение OiJ t рассматривать как переменную разность фаз между напряжением.накачки и сигналом). При отсутствии линии задержки и изменении частоты входного сигнала амплитуда выходного сигнала повторяет амплитуд но-частотную характеристику параметрического контура. При этом максимальное значение амплитуды выходного сигнала и крутизна склонов амплитудно-частотной характеристики конту ра зависят от степени регенерации контура. При его устойчивой работе фиксацию амплитудных изменений выход ного сигнала даже при самых благопри ятных условиях (при работе на склонах амплитудно-частотной характеристики максимальной крутизны.) в этом случае можно производить только при относительно больших изменениях частоты входного сигнала. Если при изменении величины (JoJ t за время измерения Т выполняется усл вие tfoJ при c6nst (зтот случай возможен, очевидно, только при наличии линии задержки), выходной сигнал дополнительно к предыдущему случаю (случаю без линии задерж ки) мсшулируется колебанием с частотой 2 0(0, которая в непосредственном виде {так как J(3 const) характеризует приращение частоты.входного си нала за время задержки 1з и линейность закона .изменения частоты за время Т, Оценка изменения частоты входного сигнала при )vQr в этом случае затруднительна так же, как и в предыдущем. Если при изменении (TcJt за время измерения Т. выполняется у ловие 0(9и) то при использовании линейного склона амплитудно-частотн характеристики одноконтурного усили теля в пределах заранее выбранного и прокалиброванного частотного диапазона изменение амплитуды выходного сигнала прямо пропорционально изменению частоты входного сигнала. В этом случае (при выполнении условия 04c5(Jt ITувеличение времени задержки приводит к увеличению крутизны преобразования частотных изменений входHoro сигнала за время в амплитудные изменения входного сигнала, а уменьшение времени задержки t линии задержки - к уменьшению крутизны преобразования частотных изменений входного сигнала .за время t. в амплитудные изменения выходного сигнала. Иными словами, при заданном значении Т и выполнении условия 0«5()(C большим приращениям частоты ои соответствуют меньшие значения времени задержки t а меньшим приращениям частоты dw большие значения времени задержки t j Вследствие этого время задержки линии необходимо изменять ступенчато, что позволяет в процессе выполнения измерений нестабильности частоты выбирать наиболее оптимальные условия для измерений. Линия 1 задержки является аналоговым высокостабильным устройством задержки электрических сигналов, которое, в частности, представляет собой четырехполюсник (например, мостикового типа) с относительно широкой полосой пропускания и крутой фазовой характеристикой. Регистратор 8 представляет собой малошумящий высокостабильный усилитель с заданным коэффициентом усиления, на выходе которого включается пиковый вольтметр или вольтметр эффективного значения напряжения. Первый и второй фазовращатели 4 и 5 содержат, например, усилители с регулируемыми коэффициентами усиления и регулируемые фазЬвращатели, реализованные, например, в виде каскадов с распределенными нагрузками в цепи эмиттера и коллектора, в которых противофазные напряжения суммируются на резисторе, а фаза суммарного колебания изменяется за счет изменения амплитуды одного из напряжений. Фаза сигнала на выходе второго фазовращателя подбирается так, чтобы на выходе смеситель б был образован -(сигнал ви-. да COSf(tV.Mh4(t) f6(-t)fts где ffl - глубина модуляции емкости варикапа/ШКР критическая глубина модуляции. Сигнс1л f4(t) через фильтр 7 нижних частот и усилитель 3 поступает для регистрации в регистратор 8 амплитуды и эффективного значения напряжения. Таким образом, введение одноконтур«огопараметрического усилителя выгодно отличает предлагаемое устройство от извесгного,так как позволяет существенно увеличить разрешающую сп собность и точность измерения нестабильности частоты генераторов. Формула изобретения Устройство для измерения нестабильности частоты генераторов, содержащее линию задержки, вход которо является входом устройства, смеситель, выход которого соединен через фильтр нижних частот со входом регистратора, отличающееся тем, что, с целью увеличения разреша ющей Способности и точности измерения, в него введены параметрический усилитель, удвоитель частоты и два фазовращателя, вход накачки параметрического усилителя через удвоитель частоты соединен с выходом линии задержки , сигнальный вход через первый фазовращатель соединен со входом устройства, а выход параметрического усилителя соединен с первым входом смесителя, второй вход смесителя чв- рез второй Фазовоащатель соединен со входом первого Фазовращателя. Источники инфоомации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 306423, кл.. G 01 R 23/00, 1969.. 2. Измерительная техника, 1970, №-7, с. 88.