Измеритель фазовых флюктуацийпРОТяжЕННыХ чЕТыРЕХпОлюСНиКОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к фазовым измерениям и может быть использовано в радиотехнике и связи для контроля фазовых флюктуации четырехполюсников, особенно с территориально разнесенньлми , входом и выходом, например каналов связи.

Известен измеритель фазовых флюктаций, который используется в условиях отсутствия опорного сигнала, т.е. для исследования протяженных четырехполюсников. Это устройство содержит последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр нижних частот и кварцевый генератор, а также звуковой генератор, анализатор спектра, девиометр, измеритель индекса частотной модуляции и индикатор мощности флюктуации i ,

Недостатками измерителя является то, чТо он работает лишь в об-, ласти частот, для которых выполнимы кварцевые генераторы, имеет низкую точность измерения на высоких частотах, не позволяет измерять флюктации на концах заданного временного интервала.

Известен измер11тель для измерения фазовых флюктации, содержащий последовательно соединенные основной

и дополнительный фильтры и Фазовый детектор, один из входов которого подключен к выходу основного фильтра, а также широкополосный фильтр и смеситель, входы которого соединены соответственно со входом основного фильтра и выходом дополнительного фильтрата выход через щирокополосный фильтр подсоединен к одному из входов фазового детектора 2.

Недостаток такого устройства заключается в понижении точности измерения в диапазоне высоких частот (применение преобразователей частоты не устраняет этот недостаток, так как в результаты измерений вносятся собственные флюктации фазы гетеродина) и, кроме того, имеется конструтивная трудность реализации большой временной задержки при широком спектре частот исследуемых флюктуации.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к предлагаемому изобретению является измеритель фазовых флюктуации протяженных четырехполюсников , содержащий генератор испытательного сигнаша, исследуемый четырехполюсник и последовательно содиненные фазовый детектор, фильтр

нижних частот и генератор опорного сигнала 3 ,

Однако использование этого устройства в диапазоне высоких частот затруднено повьшением погрешности измерения, обусловленной возрастание собственных флюктуации высокочастотных кварцевых генераторов, а также конструктивной сложностью изготовления высокостабильных кварцевых генераторов в диапазоне частот свыше десятков .мегагерц. Кроме того, устройство не позволяет измерять флюктации на концах заданного временного интервала, затруднена автоматизация измерений.

Цель изобретения - повышение точности и автоматизации измерения.

Поставленная цель достигается тем что в измеритель фазовых флюктуации протяженных четырехполюсников, содержащий генератор исследуемого сигнала зажимы для подключения исследуемого четырехполюсника и последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр нижних частот и генератор опорного сигнала, дополнительно введены два синтезатора частоты, смеситель и узе обработки информации, причем выход одного из синтезаторов частоты подклчен к генератору исследуемого сигнала, один из выходов этого синтезатор ко входному зажиму исследуемого четырехполюсника, а другой выход - через вспомогательную линию связи к одному из входов фазового детектора, вход второго синтезатора частоты подключен к генератору опорного сигнала, один из выходов этого синтезатора - к одному из входов смесителя, а другой выход - ко второму входу фазового детектора и к одному из входо узла обработки информации, при этом выходной зажим исследуемого четырехполюсника соединен со вторым входом смесителя, выход которого подключен ко второму входу узла обработки информации .

Кроме того, узел обработки информации выполнен в виде последовательно соединенных цифрового фазометра и блока цифровой задержки, а также вычитателя, имеющего два входа, один из которых подключен к выходу цифрового фазометра, а другой - к блока цифровой задерх ки и вычи шительното блока, вход которого соединен с вьгаитателем .На чертеже представлена структурная схема измерителяV фазовых флюктуации четырехполюсников.

В состав измерителя входят расположенные с обеих сторон исследуемого четырехполюсника 1, генераторы 2 и 3 исследуемого и опорного сигнала, сии тезаторы 4 и 5 частоты, смеситель 6, фазовый детектор 7, вспомогательная .линия 8 связи, фильтр 9 нижних частот, узел 10 обработки информации.

Узел 10 включает в себя цифровой фазометр 11, блок 12 цифровой задержки, вычитатель 13, а также вычислительный блок 14.

Работает измеритель следующим образом.

От эталонных, например кварцевьк генераторов 2 и 3 в синтезаторах 4 и 5 частоты формируют колебания испы(гательной и опорной частоты, отличающиеся на достаточно низкую промежуточную частоту, напряжение на которой удобно передавать по всмомогательной линии 8 связи и несложно формировать в упомянутых синтезаторах. При прохождении исследуемого четырехполюсника 1 фаза испытетельного сигнала получает случайные приращения, которые необходимо измерить. Для этого осуществляют фазирование генераторов 2 и 3 с помощью системы ФАПЧ. На входы фазового детектора 7 подаются сигналы, частота которых равна промежутоной частоте, от синтезатора 5 частоты непосредственно и от синтезатора 4 частоты через вспомогательную линию 8 связи, например кабель. Для подавления фазовых флюктуации вспомогательной линии 8 связи системой ФАПЧ, сигнал ошибки с выхода фазового детектора 7 подводят к управляющему входу генератора 3 через фильтр 9, граничная частота которого выбирается ниже минимальной частоты спектра флюктуации вспомогательной линии 8 связи. Таким образом, приращения разности фаз между сигналами, поступающими на входы узла 10, оказываются равными исследуемым флюктуациям с точностью до собственной нестабильности генераторов 2,3 и синтезаторов 4 и ,5 частоты. В .узле 10 осуществляется вычисление требуемых параметров фазовых флюктуации исследуемого четырехполюсника, например вычисление среднеквадратического значения флюктуации на концах временного интервала. Для этого в цифровом фазометре 11 осуществляется при необходимости перенос измерений на низкую промежуточную частоту фазометра и измерение мгновенных значений фазовых флюктуации методом дискретизации во времени с шагом, соответствующим периоду промежуточной частоты фазометра. С выхода цифрового фазометра 11 информация о мгновенном значении фазовых флюктуации в виде цифрового кода подается в блок 12, представляющий собой, например сдвигающий регистр. Зсщержанный на заданное время в блоке 12 и исходный коды подаются на входы вычитателя 13, где определяется их разность, которая в вычислительном блоке 14 обрабатывается по принятому алгоритму для получения требуемых параметров, например среднеквадратического значения флюктуации на концах временного интервала и индицируется или передается для ввода в ЦВМ. Поскольку сигналы эталонньох генераторов 2,3 выбирают в области час тот, в которой обеспечивается наилуч шая их стабильность, а синтезаторы 4 и 5 частоты, выполняют со среднеквадратическим значением собственных флюктуации такого же порядка, как и флюктуации стандартов частоты, то этим достигается.повышение точности измерения и расширение области рабочих частот в сторону увеличения. Отсутствие необходимости производить установку нуля, калибровку и другие операции во время измерений, а также цифровая обработка информации обе спечивает автоматизацию процесса измерений и цифровой отсчет выходных данных. Предлагаемый измеритель фазовых флюктуации протяженных четырехполюсников отличается от известных высоко точностью при расширении диапазона рабочих частот в сторону увеличения Синтез испытательной и опорной частот, из сигналов эталонных генераторов и фазирование последних с помощью инерционной системы ФАПЧ позволяет отслеживать измеряемые флюктуации с точностью до десятых долей грсщуса в диапазоне рабочих частот не ниже десятков мегагерц. Введение, цифровой задержки дает возможность измерять относительные флюктуации на концах больших временных интервалов {не менее 1с) при широком спект ре частот измеряемых флюктуации (более 1 кГц). В результате этого уст ройство позволяет решать актуальную в настоящее время задачу - измерять ф|азовые флюктуации протяженных четырехполюсников, например каналов связи, работающих в области высоких частот. Формула изобретения 1. Измеритель фазовых флюктуации протяженных четырехполюсников, содержащий генератор исследуемого сигНсша, Зс1жимы для подключения исследуемого четырехполюсника и последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр нижних частот и генератор опорного сигнала, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности и автоматизации измерения, ;дополнительно введены два синтезатора частоты,смеситель и узел обработки информации, причем вход одного из синтезаторов частоты подключен к генератору исследуемого сигнала, один из выходов этого синтезатора к входному зажиму исследуемого четырехполюсника, а другой выход через вспомогательную линию связи к одному из входов фазового детектора, вход второго синтезатора частоты подключен к генератору опорного сигнала, один из выходов этого синтезатора - к одному из входов смесителя, а другой выход - ко второму входу фазового детектора и к одному из входов узла обработки информации, при этом выходной зажим исследуемого четырехполюсника сое динен со вторым входом смесителя. выход которого подключен ко второму входу узла обработки информации. 2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что, узел обработки информации выполнен в виде последовательно соединенных цифрового фазометра и блока цифровой задержки, а также вычитателя, один из входов которого подключен к выходу цифрового фазометра, а другой - к выходу блока цифровой задержки, и вычислительного блока, вход которого соединен с вычитателем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 552569,.кл. G 01 R 25/00, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР 390464, кл. G 01 R 25/00, 1969. 3.Рекомендации Международного Консультативного Комитета по телефонии и телеграфии. Оранжевая книга, т.2, рекомендация 0.91. ,I