Устройство для измерения фазовых флюктуаций Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ ФЛЮКТУАЦИИ

Устройство для измерений фазовых флюктуации может быть использовано в радиоизмерительной технике. Известно устройство измерения фазовых флюктуации, в котором флюктуации фазы сигнала преобразуется в флю туации выходного напряжения при помощи фазового детектора ij. Недостатком этого устройства явля ется низкай точность измерения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство измерения фазовых флюктуации, содержащее фазовый детектор, на один из входов которого подается исследуемый сигнал, другой вход фазового детектора подключен к одному из выходов опорного кварцевого генератора, выход фазового детектора соединен с входами анализатора спект pa и фильт1 а низких частот, выход которого присоединен к одному из вхо дов опорного кварцевого генераторд, другой выход опорного кварцевогЬ ген ратора через последовательно соединенные девиометр и измеритель индекса частотной модуляции подключен к индикатору мощности флюктуации, выходы звукового генератора соединены порознь с вторыми входами опорного кварцевого генератора и измерителя индекса частотной модуляции. Измерение фазовых флюктуации сводится к преобразованию их в амплитудные, которые затем измеряются в анализаторе спектра. Для повышения точности измерения флюктуации применяется схема выставления эталонной модуляции сигнала опорного генератора . Однако подобная схема измерителя не позволяет измерить фазовые флюктуации на частотах, находящихся ниже полосы среза системы фазовой автоподстройки (ФАЛ состоит из фазового детектора, фильтра низкой частоты, опор ного генератора). Кроме того, в изме1 ителе не предусмотрена возможность контроля и управления сдвига фаз между исследуемым сигналом и сигналом опорного генератора. Однако, если сдвиг фаз между этими сигналами не равняетсяif / 2, что возможно при изменениях частоты исследуемого сигнала, то на фазовом детекторе выделяются как фазовые, так и амплитудные флюктуации, а их вклад в выходное напряжение фазового детектора зависит от фазового сдвига Следовательно, нет уверенности, что будет определяться измеряемое напряжение фазовыми или амплитудными флюктуациями исследуемого сигнала.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения фазовых флюктуации, а также повьшение точности их измерения .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения фазовых флюктуации, содержащее фазовый детектор, последовательно соединенные фильтр низкой частоты, пере страиваемый генератор, подсоединенный ко входу фазового детектора, звуковой генератор и анализатор спектра, вход которого подключен к выходу фазового детектора дополнително введены два фазовых модулятора,фазовращатель, генератор опорной частот усилитель-преобразователь, узкополосный усилитель опорной частоты, детектор, иьадикаторный прибор и осциллограф, причем источник исследуемого сигнала подключен одновременно к высокочастотным входам обоих фазовых модуляторов и к одному ,из входов осциллографа, выход звукового генератора соединен с управляющим входом первого фазового модулятора, подключенного выходом к входу фазовращателя и к одному из входов фазового детектора, при этом выход перестраиваемого генератора подсоединен ко второму входу осциллографа, а выход генератора опорной частоты - к управляющему входу второго фазового модулятора, выход которого подключен к первому входу усилителя-преобразователя, ко второму входу которого подключен выход фазовращателя, выход усилителя-преобразователя подключен к входу индикаторного прибора через последовательно соединенные узкополоный усилитель опорной частоты и дететор.

На чертеже представлена структурная схема устройства измерения фазовых флюктуации.

Устройство измерения флюктуации содержит генератор 1 опорной частоты, первый фазовьй модулятор 2, второй фазовый модулятор 3, фазовый детектор 4, фильтр 5 низкой частоты, перестраиваемый генератор 6, фазовращатель 7, усилитель-преобразователь 8 узкополосный усилитель 9 опорной частоты, детектор 10, индикаторный прибор 11, осциллограф 12, анализатор 13 спектра, звуковой генератор 14.

Устройство измерения фазовых флюктуации работает следующим образом.

Исследуемый сигнал, проходя через фазовый модулятор 2, поступает на первый вход фазового детектора 4, сигнал с выхода генератора 6 подается на второй вход фазового детектора 4. Выходное напряжение фазового детектора 4 подается через фильтр 5 на вход генератора 6 и осуществляет автоподстройку последнего.

Исследуемый сигнал и сигнал с выхода генератора 6 поступают на входы X и 51 осциллографа 12, где по положению точек пересечения фигуры Лиссажу (наблюдаемой на экране осциллографа 12). с координатными осями, определяется разность фаз между исследуемым сигналом и сигналом перестраиваемогогенератора 6, а также фиксируется синхронизм автоподстройки. Подстройкой частоты ff.g.o .V.O частота генератора 6 при разомкнутой цепи управления) разность фаз между исследуемым сигналом и сигналом генератора 6 при синхронизме выставляется равной It/2, при Зтом фазовый детектор 4 будет фазочувствительным, амплитудные флюктуации будут в нем подавляться.

Для измерения величины фазовых флюктуаций в исследуемый сигнал вводится регулярная эталонная модуляция, часто- . та которой соответствует анализируемому участку спектра исследуемого сигнала. Модулирующее напряжение для получения эталонной модуляции вводится на управляющий вход модулятора 2 от генератора 14, выход которого снабжен проградуированной в децибелах регулировкой выходного напряжения.

Для калибровки регулярной эталонной составляющей, вводимой в спектр исследуема1о сигнала, на управляющий вход .модулятора 3 подается модулирующее опорное напряжение от генератора I. (игнал на выходе модулятора 3 мож быть записан в виде U,--A5Coe(u,j,,e.flL,t.A где А - амплитуда сигнала на выход фазового модулятора 3{ ИС частота исследуемого сигна С флюктуации фазы исследуемо сигнала; т. - индекс модуляции опоры, вв димой в спектр сигнала от нератора 1 ; Э- - частота модуляции опоры. Этот сигнал поступает на вход ус лителя 8, на другой вход которого п тупает прошедашй через фазовращател 7 сигнал с модулятора 2. Сигнал на выходе фазовращателя 7 может быть за писан в виде U Ap5{««)-t4 2SinSl2t4-&V Hh4), где А - амплитуда сигнала на выходе фазовращателя 7; т - индекс эталонной модуляции вводимой в спектр исследуемого сигнала от звукового г нератора 14; 0.2 - частота эталонной модуляции Ц - постоянный сдвиг между сигналами Uj и U- На выходе усилителя 8 образуется сигнал, который может быть записан в виде и -AgCO3{yn cosSL t-Hfty:oi9i,+4) Этот сигнал поступает на усилител 9, настроенный на частоту 51. В уси лителе 9, из спектра сигнала U g происходит выделение сигнала вида 4j-K,AgCos4I Cw,)Io(Wx)co5ft, где К а - коэффициент преобразования усилителя 9; I jfryi.- функция Бесселя первого порядка от аргумента njj ; функция Бесселя нулевого по рядка аргумента т. Этот сигнал детектируется детектором 10, п постоянное напряжение с детектора 10 подается на индикаторный при бор 1I. Показания индикаторного прибора 1I пропорциональны величине («4) Регулировкой гъпсодного напряжения генератора 1 (при напряжении с генератора 14, равном нулю) и регулировкой фазы фазовращателя 7, показания индика- . торного прибора 1 выставляются на максимум. При этом V О и т 1,9 рад. Увеличивая выходное напряжение с генератора 14 до величины, при которойпоказания индикаторного прибора 1I будут минимальны (кО), устанавливаем индекс модуляции т2. 2,4 рад. Уменьшением выходного напряжения с генератора 14 в определенное число раз по сравнению с напряжением, при котором m 2 2,4 рад., уменьшаем в то же число раз индекс модуляции т,. 2,4-рад. Измерение фазовых флюктуации производится анализатором 13 путем сравнения мощности флюктуации в заданном участке спектра исследуемого сигнала с мощностью регулярной эталонной составляющей. Эталонная составляющая вводится в исследуемый сигнал до петли фазовой автоподстройки, поэтому на выходе фазового детектора она претерпевает те же преобразования, что и флюктуации исследуемого сигнала. Все это позволяет производить измерения фазовых флюктуации в любом участке спектра исследуемого сигнала с большой точностью. Формула изобретения Устройство для измерения фазовых флюктуации, содержащее последовательно соединенные фазовый детектор, перестраиваемый генератор, подсоединенный ко входу фазового детектора, фильтр низкой частоты, звуковой генератор и анализатор спектра, вход которого подключен к выходу фазового детектора, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазрна измерения фазовых флюктуации и повьшения точности их измерения, дополнительно введены два фазовых модулятора, фазовращатель, генератор опорной частоты, усилитель-преобразователь узкрполосный усилитель опорной частоты, детектор, индикаторный прибор и осциллограф, причем источник исследуемого сигнала подключен одновременно к высокочастотным входам обо их фазовых модуляторов и к одному из входов осциллографа, выход звукового генератора соединен с управляющим вхоом первого фазового модулятора, подключенного выходом к входу фазовращателя и к одному из входов фазового детектора, при этом выход перестраиваемого Генератора подсоединен ко второму входу осциллографа, а выход генератора опорной частоты - к управляющему входу второго фазового модулятора, выход которого подключен к первому входу усилителя-преобразователя, ко второму входу которого подключен выход фазовращателя, выход усилителяпреобразователя подключен к входу индикаторного прибора через последовательно соединенные узкополосный усилитель опорной частоты и детектор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

. Авторское Свидетельство СССР № 463929, кл, G 01 R 23/16, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 552569, кл. G 01 R 25/00, 1975.