Устройство для определения среднеквадратичного отклонения флюктуаций фазы Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ОТКЛОНЕНИЯ

ФЛЮКТУАЦИИ ФАЗЫ Изобретение относится к измерителькой технике и может быть использовано в фазовой радиотехнике. Известно устройство для определения среднеквадратичного отклонения флюктуации фазы сигналов, содержащие последовательно соединенные входное устройство, центрирующий фильтр, двухполупериодный вьтрямитель, преобразователь напряжениеинтервал времени, временный селектор, счетчик импульсов и подключенный ко второму входу селектора генератор счетных импульсов, а входное устройство представляет собой преобразователь разность фаз-напряжение 1. Недостатком устройства является необходимость дополнительного регулирования фазы опорного сигнала для выведения преобразования разность фаз-напряжение на линейный участок характеристики, в результате чего данное устройство не может быть использовано для измерения среднеквадратичного отклонения (СКО) флюктуации фазы (ФФ) с нестационарным сред-j НИМ значением фазовых флюктуации, изменяющимся на величину, превышаюшую линейный участок характеристики преофазования разность фаз-напряжение. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения СКО ФФ, содержащее последовательно соединенные усилительограничитель, формирователь импульсов номинальной длительности, схему антисовпадений, второй вход которой подключен к выходу усилителя-ограничителя, а выход подключен к управляющему входу счетчика, к счетному входу которого подключен генератор квантующих импульсов. Недостатком данного устройства является увеличение методической погрешности измерений при измерении среднего значения фазы в течение времени измерений в существенных пределах. За оценку СКО ФФ в данном устройстве принимается величтш, равная V--) I1 fМ , - Tii - Pj -hib 390где - приграшение разности фаз за ин тервал времени, равный период между отсчетами:, - разность фаз между исследуе- iCibiM и опорным сигналами в i -ый отсчет; j количество отсчетов. Флюктуации фазы с нестационарным средним можно представить в виде сумм быстроменяющейся функции X (- ) и мед лею1о изменяющейся функции V( Ь ), ха-. рактеризующей изменение среднего значения ФФ, Видно, что изменение среднего значения ФФ AV(t)--nti)nti4,), (2) за интервал времени между отсчетами б дег вызывать смещение оценки СКО ФФ, определяемой по формуле (t), что при значительном изменении среднего значения существенно искажает результат измерений. Покажем это. Для эргодических процессов справедливо(i K ni И-JJ| x(t1) -ю AV(-t),)(dv, гдeадfд.X,ДVJ-шloтнocть распределения вероятностей случайных величин ) и Д.у(), а черта означает усреднение в времени. Числовая характеристика А сложным образом зависит от поведения AV (fc) изменения среднего значения случайного процесса в течение времениизмерения. Можно показать, что при 6.V(t)AV СОП5Ьвьгражение (З) несложно привести к: виду , (4) где А о - средневьшрямленное значение ЛХ( ) при стационарном сред нем значении случайной функций, т.е. Д) (Ь)0 и равно AQ--2j(-t)u;tu.X(ti). (5) ДА--2Т ДХ (t)-t-Av U; AX(. (6 Из формулы (6) следует, что , причем ЛАгО при , и величина Д А тем больше, чем больше &V - изменен среднего значения случайного процесса за интервал времени между выборками. Цель изобретения - повышение точности определения опенки СКО ФФ. 4 Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для опре- целения среднеквадратичного отклонения флюктуации фазы, содержащее последовательно соединенные усилитель-ограничитель, формирователь импульсов, элемент антисовпадений, второй вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя, а также генератор квантующих импульсов, подключенный к счетному входу первого счетчика, введены второй элемент антисовпадений, два PS-триггера, два элемента ИЛИ, формирователь импульсов считывания и два счетчика, причем к выходу первого элемента ангисовпадений подключены последовательно соединенные второй элемент антисовпадений, 5-вход первого Rs-триггера, первый элемент ИЛИ, управляющий вход второго счетчика,R-вход первого RS-триггера, первый элемент ИЛИ, управляющий вход второго счетчика, R-вход первого RS-триггера, второй элемент ИЛИ, управляющий вход третьего счетчика, R- вход второго R5 -триггера, вторые входы второго элемента ИЛИ и второго элемента антисовпадений, выход последнего подключен к управляющему входу первого счетчика, счетный вход которого соединен со счетными входами второго и третьего счетчиков, а -вход второго RS-триггера подключен к выходу формирователя импульсов считывания, входы которого соединены с соответствующими входами первого элемента антисовпадений. На чертеже приведена схема устройства для определения оценки среднеквадратичного отклонения флюктуации фазы. Устройство содержит усилитель-ограничитель I, формирователь 2 импульсов номинальной длительности элементы анти- совпадений 3 и 4, Rg -триггеры 5 и 6, счетчшси 7-9, элементы ИЛИ 10 и 11, генератор 12 квантующих импульсов, формирователь 13 импульсов считывания, Гфичем последовательно соединены усидитель-ограничитель 1, формирователь 2 импульсов номинальной длительности, первый элемент антисовпадений 3, второй вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя I, второй элемент ангисовпадений 4, с, -вход 14 первого триггера 5, первый элемент ИЛИ 10, управляющий вход 20 второго счегчика 8, R-вход 15 первого триггера 5, -второй элемент ИЛИ II, управляющий вход 22, третьего счетчика 9, R-вход 17 второго триггера 6. вторые входы второго элемента ИЛИ 11 и второго элемента анти- совпадений 4, выход последнего подключе к управляющему входу 18 первого счетчи ка 7, счетный вход 19 которого соединен со счетным входом 21 и счетным входом 23 второго и третьего счетчиков 8 и 9 входом генератора квантующих импульсов 12, а 5-вход 16 второго триггера 6 подключен к выходу формирователя 13 импульсов считывания Устройство работает следующим образом. На вход усилителя.Ограничителя I поступает сигнал, СКО ФФ которого требуется определить. С выхода усилителяограничителя I сигнал типа меандр,флюк туапии фронтов которого несут информацию о флюктуациях фазы входного сигнала, поступает на первый вход элемента антисовпадений 3, на второй вход которо го поступают импульсы с выхода формирователя 2 импульсов номинальной дли- тельноети, запускаемого сигналом с выхода усилителя-ограготчителя I. Длительность импульсов на выходе формирователя 2 импулЕзсов равна половине периода номинальной частоты исследуемого сигнала, а положительный фронт совпадает по времени с положительным фронтом сигнала на выходе усилителя-ограничителя I,поэтому на выходе элемента антисовпадений 3 формируются импульсы, длительность которых пропорциональна величине фазовых флюкту: а1шй,.. В исходном состоянии (начало изме- рений) потенциал на выходе триггера 6 равен нулю, поэтому сигнал с выхода элемента антисовпадений 3 через элемент антисовпадений 4 поступает на управляюший вход 18 первого счетчика 7, а чере элемент ИЛИ 10 на управляющий вход 2О второго счетчика 8. При этом в счет чиках 7 и 8 записано количество импульсов , равное - -(7, И,--ЛТ. атг- ) где ЛТ, - длительность импульса на выходе элемента антисовпадений 3 Т.л - номинальная длительность пеприода исследуемого сигнала; f - частота следования квантующих импульсов. Импульс с выхода элемента антисов- падений поступает на 5-вход 14 триггера 5 и приводит последний отрицате- льным фронтом в единичное состояние. Разрешающий потенциал через элементы ИЛИ Ю и II поступает на управляющие входы 2О и 22 счетчиков 8 и 9. При заполнении счетчика 8 импульс с его выхода поступит на R-вход 15 триггера 5 и переведет его -в нулевое состояние. Емкости счетчиков 8 и 9 одинаковы и равны N , поэтому в счетчике 9 до его заполнения не хватает ц импульсов, в результате чего осуществляется запоминание предыдущего отсчета приращения фазы. При появлении следующего импульса с выхода элемента антисовпадений 3 начинается очередной цшсл работы счетчиков 8 и 9, причем запись в счетчик 8 осуществляется за время действия импульса с выхода элемента антисовпадений 3. Однако, изменился или нет знак приращения фазы по сравнению с предыдущим отсчетом, возможны некоторые различия в работе устройства. ЕСЛИ знак приращения фазы не изменится, то импульс с выхода формирователя 13 импульса считывания поступает на S-вход 16 триггера 6 одновременно с положительным фронтом импульса, формируемого элементом антисовпадений 3, и установит триггер 6 в единичное состояние. Разрешающий потенциал с выхода триггера 6 через элемент ИЛИ 11 поступает на управляющий вход 22 счетчика 9 до момента заполнения этого счетчика, т.е. до момента появления на его выходе импульса, поступающего на R-вход 17 триггера 6 и переводящего последний в нулевое состояние. При этом длительность импульсов, формируемых триггером 6, равна длительности предыдущего импульса с выхода элемента антисовпадений 3. На выходе элемента антисовпадений 4 формируется импульс, длительность которого равна разности длительностей , поступающих на его входы импульсов, а oTpiraaтельный фронт соответствует моменту окоичания более продолжительного импульса. К этому моменту закончится запись в счетчик 8 количества импульсов пропорциональных длительности последующего временного интервала с выхода элемента антисовпадений 3 и в счетчик 7 разностного временного интервала с вьосода элемента антисовпадений 4. Если знак приращения фазы изменится на противоположный, то икгаульс на выходе формирователя 13 импульсов считывания формируется в момент окончания импульса,- поступающего с выхода элемента антисовпадений 3.Следовательно, импульс, формируемый триггером б, посту