Измеритель отклонений частотыКОлЕбАНий Советский патент 1981 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть при менено для измерения нестабильности частоты электрических колебаний. Известно устройство для измерения отклонения частоты колебаний, содержшдве смеситвэть, фильтры и индикатор II, Недостатком этого устройства явля ется его низкая точность. Известно устройство, содержащее ма сштабный блок, смесительный блок, предварительный умножитель, линию за держки, К смесителей, К умножителей, первый фазовый детектор, первый фильтр нижней частоты, первый индикатор, вход которого соединен с первым выходом первого фильтра нижней частоты, вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, первый вход которого соединен с выхо дом предварительного умножителя, со входом линии задержки и с первым входом смесительного блока, второй вход которого соединен со входом пре варительного умножителя и через мас штабный блок соединен с шиной входного сигнала, выход линии задержки соединен с первым входом первого сме сителя, вход каждого т-ого смесителя () соединен через т-1 умножитель с выходом m-l смесителя, вторые входы К смесителей соединены с соответствуняцими выходами смесительного блока, выход К-ого смесителя через К-ый умножитель соединен со вторым входом первого фазового детектора 12J. Недостатком этого устройства является его низкая точность. Цель изобретения - повышение точности . Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее масштабный блок, смесительный блок, предварительный умнозкитель, линию задержки, К смесителей, К умножителей, фазовый детектор, фильтр нижней частоты, индикатор, вход которого соединен с первым выходом фильтра нижней частоты, вход которого соединен с выходом фазового детектора, первый вход которого соединен с выходом предварительного умножителя, со входом линии задержки и с первым входом смесительного блока, второй вход которого соединен со входом предварительного умнохштеля и через масштабный блок соединен с шиной входного сигнала, выход линии задержки соединен,-с первым входом первого смесителя, втброй вход которого соединен с первым выходом смесительного блока, выход первого смесителя соединен через первый умножитель с первым входом второго смесителя, второй вход которого соединен со вторым выходом смесительного блока, первый вход т-ого () смесителя соединен через m-1-ый умножитель с выходом m-1-ro смесителя, вторые входы всех К смесителей соединены с соответствующими выходами смесительного блока, выход К-ого смесителя через К-ый умножитель соединен со вторым входом первого фазового детектора, введены предварительный смеситель, второй фильтр нижней частоты, три дополнительных индикатора, второй фазовый детектор, сумматор, вычитатель, К дополнительных смесителей и К дополнительных умножителей, причем первый входпредварительного смесителя соединен с выходом предварительного умножителя или с выходом линии задержки, второй вход предварительного смесителя соединен со входом предварительного умножителя, выход предварительного смесителя соединен с первым входом К+1 смесителя, второй вход которого соединен либо с выходом линии задержки, либо с выходом предварительного умножителя, первый вход п-ого (К+1 п«:2К) через (п-1)-ый умножитель соединен с выходом (n-l)-ro смесителя, второго вход п-ого смесителя соединен со вторым входом т-ого () смесителя, выход 2К-ого смесителя соединен через 2К-ЫЙ умножитель с первым входом второго фазового детектора, второй вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора, выход второго фазового детектора соединен со входом второго фильтра нижней частоты, первый выход которого соединен со входом второго индикатора, а второй выход с первыми входами сумматора и вычитателя, вторые входы которых соединены со вторым выходом первого фильтра нижней частоты, выходы сумматора и вычитателя соединены соответственно со входами третьего и четвертого индикаторов.

На фиг. 1 и 2 представлены варианты блок-схем измерителя отклонений частоты.

На схемах изображены масштабный блок 1, предварительный умножитель 2 линия 3 задержки/ предварительный смеситель 4, блок 5 смесителей, смесители 6-11, умножители 12-17, фазовые детекторы 18, 19, фильтры 20, 21 нижней частоты, сумматор 22, вычитатель 23 и индикаторы 24...27,причем вход блока 1 соединен с шиной 28 входного сигнала, первый вход смесителя- 4 соединен либо с выходом умножителя 2 (фиг. 1) либо с выходом линии 3 задержки (фиг. 2), второй

вход смесителя 4 соединен с выходом блока 1 и с первым входом блока 5, выход смесителя 4 соединен с первым входом смесителя 9, второй вход которого соединен либо с выходом 3 задержки (фиг. 1), либо с выходом умножителя 2 (фиг. 2), первый вход смесителя б соединен линию 3 задержки с выходом умножителя 2, первые входы смесителей 7,8,10,11 соединены соответственно через умножители 12,13,15,16 с выходами смесителей 6,7,9,10/ вторые входы смесителей 6 ... 8 -соединены соответствующими выходами блока 5, вторые входы смесителей 10, 11 соединены соответственно со вторыми входами смесителей 7/ 8, выходы смесителей 8/.11 соединены соответственно через умножители 14, 17 с первыми входами детекторов 18, 19, вторые входы которых соединены с выходом умножителя, выходы детекторов 18, 19 соединены соответственно со входами фильтров 20/ 21, первые выходы которых соединены соответственно с индикаторами 26, 27, первые входы сумматора 22 и вычитателя 23 соединены с выходом фильтра 20, вторые выходы сумматора 22 и вычитателя 23 соединены с выходом фильтра 21 входы индикаторов 24, 25 соединены соответственно с выходами сумматора 22 и вычитателя 23.

Измеритель отклонения частоты колебаний работает следукяцим образом.

Исследуе1 ый сигналf(t)A(t)sin cOoii- lt) через масштабный блок 1 (фиг. 1) поступает в виде колебания Fit (t)на вход умножителя 2,

первый -вход блока 9 и первый вход смесителя 4. При этом на выходе умножителя 2 образу5тся колебание (,sintniJo +n4(, которое поступает на вход линии 3 задержки/ на второй входблока 5/ вторые входы фазовых детекторов 18 и 19 и на второй вход смесителя 4 ( - фазовый сдвиг вносимый умножителем 2). В результате этого на выходах линии 3 задержки смесительного блока 5 и смесителя 4 образуются/ соответственно, такие колебания

F(t-tj) A,inlttOQt-t-n4(t-t5 -KXiy,oc oC- и (iJ о t j- i Fo(t )A&{HUn-t)tJott-(M--( iM-ltH of 0 ; «0 0 1-cfo;

cf5o(t)Asinl(M+i)Oot-t-(-))i-pol;

которые поступают соответственно на первый вход смесителя 6 и второй вход смесителя 9, на вторые входы смесителей 6 ... 8,10,11 и на первый вхо смесителя 9/ ( ос - видоизмененный линией 3 задержки фазовый сдвиг о, ta - задержки линии 3 задержки flo фазовые сдвиги, вносимые смесителями 6,9), При этом на выходе смесителя 6 образуются колебания 2(t)AsihttJot(t-tj)-hM(t)v4(tHO(.j. ( Л (j+оС 10 и фазовый сдвиг, вносимый смесителем 6), а на выходе смесителя 9 колебание cbi(t)sinltJottn4(t)n(t-tjH4HU ( и - фазовый сдвиг, вносимый смесителем 9), После умножения частоты колебаний Fj(t) и Ф.) в умножителях 12,15 на первые входы вторых смесителей 7,10 псэступят соответственно,колебания Fз tl ftъV 1ll1CJot n ч(t-tJ)(t)(t-)+-Ц« 4-(Хз tC фJ(i)- smlиu)ottnS t иV(t-tJ)-пtU)t -н п/1а1-/5з ( /Ъ - фазовые сдвиги, вносимые умножителями 12,15), В результате преобразования по час готе колебаний ) и CD смесителях 7, 10 на входы умножителей 13, 16 поступят, соответственно,колебания F4lt)At-iM(;Ooti-n 4(t-t3l-M 4()4-K:4l x(,Y.(((( ( Hod t-OCj-I/o + OCijo ; Р Пр7- -рз-ОСо+-р40 и J&4o - фазовые сдвиги, вносимые смесителями 7, 10), После умножения частоты колебания F4(t) и ct(t) на выходах умножителей 13, 16 будут образованы такие колебанияF5(t)fts(hlna;ot-«-n4(t-tj)-h4(ti+hvf(t) ClOj(t) A5.1H ttOot + HN(t)-nV{t-t3)l-H4(t)+Mfi4- -psl (Ь,jb - фазовые сдвиги, вносимые умножителями 13, 16), После преобразования частоты колебаний F5-(t) и 005(1) в смесителях 8, 11 на входы умножителей 14, 17 поступят колебания F6(t)ASiHt(Jot-H 4(t-tj))+4(tb«-6 и (t)fr .(t) jH4(t)ч-Pi Чб и«4+- 5 о бо/; б р4- -Р5-° :оРбо; фазовые сдвиги, вносиые смесителями 8,11). После умножения частоты колебаний F(5(t) и Ф,б(1) в умножителях 14, 17 на первые входы фазовых детекторов 16 и 19 поступят, соответственно, колебания .F7(t) AS,lMLnOot Hf(t-t})-tt flt)(tll-t10C7t«7 M (t)A bi iCntJoti-n 4 lt)(t-t} +-пЧ( ( - фазовые сдвиги, вносимы умножителями 14,17). В результате этого на выходах фазо вых детекторов 16 и 19 образуются сигналы y,a)atn4(t-ti)-n s ltHiio 6+o 7-bfl и Hi(f) (t)-n(t-tJ)+-Иj56 Ь7-t C (а - коэффициент пропорциональности), которые через фильтры 20 и 21 нижних частот поступят на входы индикаторов 26 и 27 для анализа и регистрации и на входы сумматора 22 и вычитателя 23. При этом с выхода сумматора 22 на вход индикатора 24 для анализа и регистрации будет поступать колебание вида H-t(t )t H-itt) t АйН (isCy - )- 1, а с вычитателя 23 на вход индикатора 25 для анализа и- регистрации будет поступать колебание вида Yi(t)-4iltl a{2n4 Y(t-tj)-4(t)t-H(K6-;i(,)f-(K7-Jb7)j; где с учетом введенных выше обозначений имеют место и такие равенства, как -(H.)+4i(t)al-2(nVht-t)«-n Ko-pD)-(n4tt|DCot + и 5(oc2otjb2o))t()+ ; + и(б )th(«5-t-J s (7 р71J; V1(t)-Yl(t)Q{гnL f(t-tз-))lt2n(«-c)-и(«o -pol-2ncJoЬ () l(60-P40)t-n(u(3-Jb}) + H(«rPy)-(t C7-Ji7)Отличительной особенностью работы устройства для измерения параметров частоты колебаний по структурной схеме, приведенной на фиг. 2, является то, что на выходе смесителя 4 образуется колебание Фo(t)Asih|l1-1)cOot1-иЧ t-tз)-(t) ,а на выходе первого смесителя - колебаниеcDj(t)AsintCJot+-Ht(t)- l4 lt-t3 -f(t),li + jb,D В результате этого при тех же допущениях на выходах умножителя 15., смесителя 10, умножителя 16, смеситея 11, умножителя 17 и фазового де-. тектора 19 образуются, соответственно, колебания cp3{t)A5inln(4ti-n 4(t)-nif(t.-t3)i-hvf(t),cft4{) HC Jot-M (t)-n()(t)i-Y4); Т/1 иУ1 + рз-с.о + А4о; ф(t)AмиtnuЗDtthN()-hЧ(t) -mV i-Jis / . cp;(t) AsmlOot+h- 4(t)(t-tj)vf(t)+T6l-, . Гб иТ/11-Л 5-° 0- РбО; (4 ),г i-и Vt)(t-t (t КпТб jb/J; Mi(t)aLii4(t)-n4(t-tj)i-infu , Ha входы индикаторов 24 и 25 посту- ят следугацие колебания . i(t)i-Mi t)aIn{c 6- Y,)tf«;7i-ji 7)-2«:J i(t)-Sitt)Q{ZnlSii-t3)4(t)ll-n(X6--S6H - 7).

де с учетом введенных выше обозначеий имеют место равенства

ilt)+-4i(tHc(-2(h +П+-1 )5(-п К-|-/Ьс|)-2( (Nго tjbго) + ) («4,0-i-J io}- - Ч зч+/.JHn() ()/5

(t)-H-iCt { иLS(t-ti)-S(t) -оС 1-tt {oii- ,) - 2. nu)c,t 3 + ti (х )(«-чо-Л 4о) ())(5-ps)+(7-P7).

Из приведенных выражений видно, «О что полезную информацию несет только величина dntPlt-t b t.tU которая

подлежит измерению при наличии меающих (искажающих) воздействий (помех) вида15

q(n i-n Uotj-e.t-A..i)Halii rii()oti-t-e,-A2) илиа(« 3-п о +г -А.г) Из выражений для измеряемых величин (t) и -Y2.(t) или величин y-j(t) 20 - YJ (t) видно, что если неизвестное скажающее воздействие а входит в измеряемую, величину Y(t) с одним знаком, то в измеряемую величину ). или величину-У (t) оно входит с про- 55 тивоположным знаком. Это позволяет

при выполнении измерений величины

) . или вeличины|b 4)(tЙ

исключить из процесса измере- -. НИИ неизвестное искажающее воздей- ствие а, например, нестабильности времени задержки в линии 3..

Таким образом, данное устройство позволяет повысить точность измерения отклонения частоты колебаний, Формула изобретения

1. Измеритель отклонений частоты колебаний, содержащий масштабный блок, смесительный блок, предварительный умножитель, линию задержки, К смесите- 0 лей, К уменьшителей, первый фазовый детектор, первый фильтр нижней частоты, первый индикатор, вход которого соединен с первым выходом первого фильтра нижней частоты, вход которого 45 соединен с выходом первого фазового детектора, первый вход которого соединен с выходом предварительного умножителя, .со входом линии задержки, и с первым входом смесительного бло- §0 ка, второй вход которого соединен со входом предварительного умножителя и через масштабный блок соединен с шиной входного сигнала, выход линии задержки соединен с первым входом первого смесителя, вход т-ого () смесителя соединен через т-1-ый умножитель с выходом m-1-ro смесителя, вторые входы всех К смесителей соединены с соответствующими выходами смесительного блока, выход К-ого смесителя через К-ый умножитель соединен со вторым входом первого фазового детектора, отлича.ющийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены предварительный смеситель., второй фильтр нижней частоты и три дополнительных индикатора, второй фазовый детектор, сумматор, вычитатель, К дополнительных смесителей и К дополнительных умножителей, причем первый вход предварительного смесителя соединен с выходом предварительного, умножителя или с выходом линии задержки, второй вход предварительного смесителя соединен со входом предварительного умножителя, выход предварительного смесителя соединен с первым входом (К+1)-го смесителя, второй вход которого соединен либо с выходом линии задержки, либо с выходом предварительного умножителя, первый вход п-ого (где К+14П42К) смесителя через (п-1)-ый умножитель соединен с выходом (n-l)-oro смесителя, второй вход п-ого смеси,теля соединен со вторым входом т-ого () смесителя, выход 2К-ого смесителя соединен через 2К-ЫЙ умножитель с первым входом второго фазового детектора, второй вход которого соединен с первым входом первого фазового детектора, выход второго фазового детектора соединен со входом второго фильтра нижней частоты, первый выход которого соединен со входом второго индикатора, а второй выход с первыми входами сумматора и вычитателя, вторые входы которых соединены со вторым выходом первого фильтра нижней частоты выходы сумматора и вычитателя соединены соответственно со входами третьего и четвертого индикаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

463925, кл. G 01 R 23/10, 05.10.73

2.Авторское свидетельство СССР по заявка № 2675569, 30.03.79.