Способ измерения фазового времени задержки сигналов Советский патент 1981 года по МПК G04F10/06 

(54) СПОСОБ ИЗЖРЕНИЯ ФАЗОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ СИГНАЛОВ

I

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и может быть использовано для измерения фазового времени задержки сигналов в линиях связи, в линиях задержки и некоторых других широкополосных четырехполюсниках.

Известен способ измерения времени задержки сигналов в четырехполюсниках, основанный на измерении частоты повторентш радиоимпульсов при совпадении во времени задержанного радиоимпульса и следующего радиоимпульса, поступакндего на вход линии задержки D

Однако при определении фазового времени задержки при помощи указан.ного способа из-за дисперсионных свойств исследуемых четырехполюсников возникает значительная погрешность.

Известен также способ, при котором измеряют фазовое время задержки путем сравнения фазы выходного сигнала четырехполюсника с фазой на его

входе при изменении частоты входного сигнала и счете числа точек, в которых разность фаз между входным и выходным сигналами составляет H(1C/2)4w7t, где m - целое число из ряда 0,1,2... 2.

Однако этот способ имеет низкую точность измерения фазового времени з здержки дисперсионных четырехполюсников в диапазоне , так как

to позволяет определять время задержки только на нескольких фиксированных частотах точках минимумов), на которых значение сдвига фаз входного выходного сигнала составляет

15 1 « ТС|2Ч Wilt. При других значениях часто ы фазовое время задержки может быть найдено только при использовании метода интерполя « , ции , что приводит к значитель20ным погрешностям измерения задер ки. Кроме того, зтот способ имеет низкое быстродействие; за счет использования метода интерполяции, a также за счет того, что необходимо очень точно фиксировать значение частот сигнала в точках минимумов, что неизбежно приводит к ограничению скорости перестройки частоты в окрес ностях этих точек, а следовательно, к увеличению времени измерения. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерений фазового времени задержки сигналов в дисперсионных четырехполюсниках (типа линий связи и линий задержки ). Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения фазовог времени задержки сигналов путем срав нения фазы выходного сигнала четырехполюсника с фазой сигнала на его входе частоту входного сигнала изменяют от значения, при котором вносимый четырехполюсником фазовый сдвиг заведомо меньше 2 fT, до заданного значения частоты, на которой необход МО определить фазовое время задержки или наоборот, при этом отсчитывают целое число циклов изменения разности фаз, а после достижения заданной частоты сигнала на выходе четырехполюсника от;:читывают доли фазового цикла и ис1:омьм результат определяют из выражения 2tt(H4oL) где п - число целых циклов изменения разности фаз; оС - доля фазового цикла; UJi- заданная частота, на которой необходимо определить фазовое время задержки сигнала. На фиг. 1 изображе1 о устройство, реализукнцее данный способ; на фиг.2 временная диаграмма изменения часто входного сигнала. В простейшем устройстве (фиг.1} выход перестраиваемого генератора 1 подсоединен ко входу исследуемого четырехполюсника 2. Между выходом и входом исследуем го четырехполюсника 2 включены пара лельно устройство счета целых цикло изменения разности фаз 3 и фазометр 4, Ко входу исследуемого четырехпо- люсника 2 подводится сигнал генератора 1 с частотой,- равной Шц, где значениеШц выбирается из условия время задержки сигнала на где .частоте 4 Затем частоту входного сигнала мог нотонно изменяют до заданного значения 1)а. Во время этого изменения частоты (момент времени t. ,1л(фиг.2),. а также во время t,, t- (где -момент времени, при котором частота выходного сигнала сравнивается с частотой) при помощи устройства счета целых циклов 3 путем непрерывного сравнения фаз входного и выходного сигналов считывают число целых циклов Jl изменения разности фаз. После того, как частота сигнала на выходе исследуемого четырехполюсника 2 сравняется с заданной частотой входного сигнала ( момент времени Ц(.2)в течение времени Ь -Ь , фазометром А производят измерение допей фазового цикла. Фазовое время задержки определяется из выражения т - ) Ф )В случае создания автоматического измерителя фазового времени задержки частота входного сигнала должна изменяться от (1) до UJg по циклуческому закону, как показано на .2, где t t g OTpe30K времени,в течение которого на выходе исследуемого четырехполу/сикка заканчиваются переходные процессы при изменении час.тоты входного сигнала (Wi. Закон изменения частоты на участке времени t. обязательно должен быть линейным, главное, чтобы производная в точке максимальной крутизны этой кривой не превышала значения максимально возможной скорости счета числа п устройством счё-. та целых циклов. Последовательность определения фазового времени можно изменить, т.е. сначала определить доли фазового цикла ci на частоте CU, а затем, изменяя монотонно частоту входного сигнала от tJtL до помощи устройства счета целых циклов определить число И . Изобретение по сравнению с прото-. типом позволяет повысить точность и быстродействие измерений. В предлагаемом способе скорость изменения частоты может быть в несколько десятков раз выше скорости изменения частоты в прототипе, так как нет необходимости в точной регистрации значений частоты, на которых набег

фазы в исследуемом четырехполюсник ,равен

- +vy,lt:.

где Уи- целое число 1,2,3...

Практически быстродействие по данному способу определяется максимально возможной скоростью изменения частоты входного сигнала. Измерение долей фазового цикла cL необходимо выполнять только в одной точке на заданной 4 1ксированной частотеtUi, что упрощает возможность автоматизации процесса измерения по сравнению с прототипом. При достижимой в настоящее время . высок (--и точности измерения разности фаз ( погрешность .I) на частоте 10 МГц погрешность измерения времени задержки может быть получена не более

М

ut-Ш 36o°.fO(ru,)

0,.

Формула изобретения

Способ измерения фазового времени задержки сигналов путем сравнения фазы выходного сигнала четырехполюсника с фазой сигнала на его входе при изменении частоты входного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, частоту входного сигнала изменяют от значения, при котором .вносимый четырехполюсником фазовый сдвиг заведомо меньше , до заданного значения Частоты, на которой необходимо определить фазовое время задержки, или наоборот, при этом отсчитывают целое число циклов изменения разности фаз, а после достижения заданной частоты сигнала на выходе четырехполюсника отсчитывают доли фазового цикла и .искомый результат определяют по

формуле

21ССИ- - А)

)г

где И - число целых циклов изменения

разности фаз; оС - доли фазового цикла; UU,- заданная частота, на которой необходимо определить фазовое время задержки. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

/

pU9.1