Способ измерения неравномерности группового времени задержки в полосе частот и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК G04F10/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для наблюдения и контроля неравномерности группового времени задержки (ГВЗ) линейных четырехполюсников, в частности линий связи.

Известен способ измерения частотных зависимостей неравно ерности ГВЗ четырехполюсников в полосе частот с применением многочастотного сигнала. При этом ординаты частотной характеристики неравномерности ГВЗ определяют путем гетеродинирования по фазовым соотношениям между компонентами многочастотного сигнала на выходе четырехполюсника,а опорный сигнал формируют на выходе четырехполюсника в виде колебаний,частота которых равна интервалу дискретного множества частот П1

Однако из-за специфики измерительного сигнала (низкие уровни гармоник сигнала, чувствительность к нелинейным исГкажениям и рассинхронизации в канале связи) он имеет ограниченное применение.

Наиболее близким rio технической сущности является способ и устройство с применением частотно-модулированного сигнала.

Согласно способу, содержащему подачу на вход исследуемого четырехполюсника свипированного по частоте несущей частотно-модулированного сигнала, выделение модулирующей и несущей частот на выходе четырехполюсника, измерение задержки модулирующей частоты с одновременной компенсацией постоянной составляю1Дей харак10теристики ГВЗ и индикацию значений несущей частоты и неравномерности ГВЗ. Устройство для осуществления способа, содержащее генераторы модулирующей и несущей частот, под15 20 ключенные к частотному модулятору, выход которого подсоединен ко входу исследуемого четырехполюсника,частотный детектор и узел вьщеления несущей, входы которых объединены и соединены с выходами четырехполюсника, выход узла выделения несущей подключен к индикатору несущей частоты, выход детектора подключен к измерителю разности фаз, ко второму входу

25 которого подключен выход генератора модулирующей частоты, а выход - к индикатору неравномерности ГБЗ 2.

Недостатком известного способа и устройства являетсй необходимость

30 использования опорного сигнала при

измерении неравномерности группового времени задержки.

При измерениях на каналах связи, вход и выход которых разнесены, опорный сигнал подвержен воздействию помех и искажений в той же степени, что и измерительный сигнал, в связи с чем снижается точность измерений. Для передачи опорного сигнала требуются дополнительные технические средства в виде вспомогательного канала, что в итоге усложняет процесс измерений и затрудняет его автоматизацию.

Цель изобретения - повышение точности измерения. .

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, содержащему передачу через исследуемый четырехполюсник свипированного по чатоте несущей частотно-модулированног сигнала, выделение модулирующей и несущей частот, индикацию текущих значений несущей частоты и неравномерности группового времени задержки, определяют ординаты частотной характеристики крутизны частотной характеристики неравномерности группового времени задержки путем Измерени амплитуды и фазы второй гармоники модулирующей частоты на различных частотах измеряемого диапазона и интегрируют значения полученной частотной харакТеристики в пределах диапазона частот свипирования.

В устройство для осуществления способа, содержащее генераторы свипированной несущей и модулирующей частот, соединенные каждый с соответствующими входами частотного модулятора, выход которого подключен ко входу четырехполюсника, а также частотный детектор и узел выделения несущей частоты, входы которых объединены иподключены к выходу четырехполюсника.

Кроме того,индикаторы неравномерности группового времени задержки и несущей частоты, причем вход последнего подключен к первому выходу узла выделения несущей частоты, введены перемножитель, элемент фазовой автоподстройки и интегратор со сбросом, при этом первый вход перемножителя и вход элемента фазовой автоподстройки объединены и соединены с выходом частотного детектора, а выход элемента фазовой автоподстройки подсоединен ко второму входу перемножителя, выход которого подключен к первому входу, интегратора со сбросом, второй вход которого соединен со вторым выходом узла выделения несущей частоты, причем выход интегратора со сбросом подсоединен к индикатору неравномерности группового времени задержки.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 пример частотной зависимости неравномерности ГВЗ; на фиг. 3 - эпюры напряжений по отдельным операциям.

Устройство содержит генератор 1 свипированной несущей частоты,частотный модулятор 2, генератор 3 модулирующего колебания, четырехполюсник 4, частотный детектор 5, узел 6 выделения несущей частоты, перемножитель 7, элемент 8 фазовой автоподстройки, интегратор 9 со сбросом, индикатор 10 неравномерности ГВЗ и индикатор 11 несущей частоты.

Устройство работает следующим образом.

Свипированное, несущее синусоидальное колебание, с генератора 1 подается на частотный модулятор 2, на второй вход которого подается низкочастотное синусоидальное колебание с генератора 3. Измерительный частотно-модулированный сигнал подается на вход исследуемого четырехполюсника 4 . С выхода последнего измерительный сигнал поступает на вход частотного детектора 5 и на вход узла 6 выделения несущей частоты.

При прохождении частотно-модулированного сигнала через четырехполюсники с нелинейной фазовой хара стеристикой закон модуляции сигнала изменяется нелинейно, вследствие чего при синусоидальном законе модуляции демодулированный сигнал имеет нелинейные искажения.

Подавая на вход четырехполюсника сигнал вида

Xlg,(l) UoStH Wj.t U«stH(a)t j -st4ftt)

Ц, 91И ( a),, t - Л - sitt R -fc),

где uV- индекс частотной модуляции; ДШ- девиация частоты; Л- частота модуляции,

Нх U W cos /

на выходе четырехполюсника с характеристикой ГВЗ (фиг.2), а при перепаде ГВЗ величиной Т на участке 2 АО) выражение частоты станет вида

) CJo АО;- cos S2Ct-t(u)) Л a. cos S2 (t --|- cos 5J-t) wCcosSJt X cos (5г-|- co6SZt)-stn S2t.siM(5 -| -cos5Ef3 .

При малых величинах Jl и Т можно записать,

cos (S2-|- cos SEf)l ;

siM(SZ-|()«Sf|- . Тогда .ft) C4, &u)(cof. flt- -stMSnt).

Появление дополнительной составляющей в детектированном сигнале stn 2At (фиг. 3tf) .амплитуда которой пропорциональна перепаду т характеристики неравномерности ГВЗ на участке 2uiu) позволяет .получить информацию об этой характеристике. Поскольку величина s i n 2Л1 свя зана только с перепадом Т на участке 2 ДЫ, т.е. в пределе sin 2fl.t характеризует производную характери стики группового времени задержки о Tcw). частоты дТ(а) fTO для получени характеристики неравномерности ГВЗ необходимо производить операцию интегрирования Т (со) f дТ(и)) olo в исс/;едуемой полосе частбт Таким образом, дл получения характеристики неравномерности.ГВЗ детектированный сигнал подается на перемножитель 7 (фиг.35) и на блок фазовой автоподстройки частоты 2 Л. (фиг.38), с которого частота подает на перемножитель 7. Выделенный сигнал (фиг.Зг), т.е. характеризующий &1 (w) подается на интегратор 9, с в хода которого сигнал, характеризующ Т (СУ) подается на индикатор 10. Узе б выделения несущей частоты Wo при обратном ходе частоты с CJj на и ос ществляет сброс интегратора, а такж значение несущей частоты отображает ся на индикаторе 11. По показаниям двух индикаторов 10 и 11 получают частотную зависимость неравномернос ти ГВЗ исследуегюго четырехполюсника. Таким образом, отпадает необходи мость во вспомогательной передаче опорного сигнала на приемную сторону, что повышает точность измерения и облегчает автог1атизацию процесса измерений. В связи с тем, что сигнал с ЛМ или ФМ может быть аппроксимирован суглмой частотно-модулированных сигналов (мгновенная частота боковой полосы), то предлагаемый способ позволяет создать простейшие устройства грубого контроля неравномерности ГВЗ по рабочему информационному сигналу, которые необходимы для коррекции частотных искажений каналов связи. Это одно из направлений применения предлагаемого способа. Формула изобретения .1. Способ измерения неравномерности группового времени задержки в полосе частот, путем подачи на вход исследуемого четырехполюсника свипированного по частоте несу1Ч1ей частотно-модулированного сигнала. выделения модулирующей и несущей частот, индикации текущих значений несущей частоты и частотной характеристики неравномерности группового времени задержки, отличающийс я тем, что, с целью повы11ения точности измерения, определяют ординаты частотной характеристики крутизны частотной характеристики неравномерности группового времени задержки путем измерения амплитуды и фазы второй гармоники модулирующей частоты на различных частотах измеряемого диапазона и интегрируют значения полученной частотной характеристики в пределах диапазона частот свипирования. 2. Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее генераторы свипированной несу|цей и модулирующей частот, соединенные каждый с соответствук 1ими входами частотного модулятораJвыход которого подключен ко входу четырехполюсника,а также частотный детектор и узел выделения несущей частоты, входы которых объединены и подключены к выходу четырехполюсника. Кроме того, индикаторы неравномерности группового времени задержки и несущей частоты, причем вход последнего подключен к первому выходу узла выделения несущей частоты, о тличающееся тем, что в него введены перемножитель, элемент фазовой автоподстройки и интегратор со сбросом, при этом первый вход перемножителя, вход элемента фазовой автоподстройки объединены и соединены с выходом частотного детектора , а выход элемента фазовой автоподстройки подсоединен ко второму входу перемножителя, выход которого подключен к первому входу интегратора со сбросом, второй вход которого соединен со вторым выходом узла выделения несущей частоты, причем выход интегратора со сбросом подсоединен к индикатору неравномерности группового времени задержки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 446019, кл. G 04 F 11/10, 1974. 2.Бова Н.Г.,Лайтхман И.В., Молебный В.З. Методы измерения групповой скорости и группового времени задержки. Известия ВУЗов СССР. J.Радиотехника. VIII. №4, 1965, с. 395-397. фуг. Heflff o efl/foc df

a,)ff&sЛt