Устройство для измерения фазового времени задержки сигналов Советский патент 1982 года по МПК G04F10/06 

Изобретение относится к радиоизме рительной технике и может быть использовано для измерения фазового времени задержки в линиях связи, а также в широкополосных четырехполюсниках с большой электрической длиной Известно устройство измерения времени задержки, содержащее генератор высокой частоты, соединенный с одним из входов модулятора, к втором входу которого подключен генератор н кой фиксированной частоты, причем выход модулятора подключен к исследуемому четырехполюснику, между входом и-исходом которого через детекторы подключен фазометр 1. Однако это устройство имеет низ1 ую точность измерения обусловленную тем, что результаты измерения времени задержки зависят от частоты и глубины его модуляции, которые для каждого индивидуального измерителя г могут быть разными. ;Кроме того, в ряде задач измерительной техники. особенно связанных с радиолокацией, радионавигацией, при создании систем корреляционной обработки сигналов необходимо измерение именно абсолютного значения фазового времени задержки ФВЗ.Это время совпадает с ГВЗ и с временем задержки сложных сигналов только в идеальных недисперсионных четырехполюсниках, имеющих нулевое затухание сигнала. В реальных четырехполюсниках, имеющих конечное затухание и дисперсию ГВЗ, время задержки сложных сигналов не совпадает с ФВЗ, поэтому определение ФВЗ через эти параметры приводит к значительным погрешностям измерения. Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство измерения времени задержки, содержащее последовательно соединенные перестраиваемый геневатор и исследуемый четырехполюс 1к, между входом и выходом которого включен фазометр| 2 J. Однако это устройство имеет низкую точность измерения ФВЗ, обусловленную неизбежным наличием переходных процессов, а также субъективными ошибками измерения. Цель изобретения - повышение точности измep eния, Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные перестраиваемый генератортестовых, сигна лов и исследуемый четырехполюсник, между входом и выходом которого включен фазометр, дополнительно введены сдвиговый регистр, .сумматор, умножитель, блок стыковки шкал, регистр памяти, цифровое отсчетное устройство и блок управления, причем выходы фазометра подключены к входам сдвигового регистра, одни выходы которого подключены к блоку стыковки шкал, а вторые - к входам суммато ра, при этом к вторым входам суммато ра подсоединены выходы регистра памя ти, связанного с выходами блока стыковки шкал, а вторые входы блока сты ковки шкал вместе с входами цифровог отсчетного устройства подключены к выходам умножителя, соединенного сво ими входами с выходами сумматора, кроме того соответствующие выходы блока управления подключены к управлякхцим входам перестраиваемого генератора тестовых сигналов, фазометра, сдвигового регистра, умножителя, регистра памяти и цифрового отсчетного устройства. На чертеже приведена структурная схема устройства. Предлагаемое устройство измерения ФВЗ содержит перестраиваемый генератор 1 тестовых частот, подключенный к входу исследуемого четырехполюсника 2, между входом и выходом которого включен фазометр 3. К выходам фазометра 3 подключен сдвиговый регистр Ц, одни выходы которого соединены с одними из входов сумматора 5, а вторые - с блоком 6 стыковки шкал, имеющим в своей основе обыч ный сумматор. Выходы сумматора 5 под ключены к входам умножителя 7, выходы которого подключены к цифровому отсчетному устройству 8 и к вторым входам блока 6 стыковки шкал. Послед ний своими выходами связан с ре гистром 9 памяти, выходы которого под914 га1ючены к вторым входам сумматора 5Соответствующие выходы блока 10 управления подключены к управляющим входам генератора 1, фазометра 3, сдвигового регистра Д, умножителя 7, цифрового отсчетного устройства 8 и регистра 9 памяти. Устройство работает следующим обра зом. В начальный момент работы с б/Ака 10 управления на генератор 1 тестовых сигналов подается команда на подключение к исследуемому четырехполюснику 2 тестового гармонического сигнала с частотой ttJ , соответт ствующей 1-й самой грубой шкале измерения. Значение частоты (sJ выбирается таким образом, чтобы измерения фазового сдвига на этой частоте было заведомо однозначньгм,т.е. чтобы выполнялось условие4jL Tvv,cjx 2 После завершения переходных про|цессов в исследуемом четырехполюснике 2 с блока 10 управления СБУ1 на фазометр подается команда, разрешающая его работу. Код результата измерения, полученного с помощью фазометра 3, переписывается в сдвиговый регистр, i, где этот код с приходом сигнала с БУ 10 сдвигается так, чтобы он занял те разряды сдвигового регистра k, которые связаны с входами сумматора 5. На вторые входы сумматора 5 в этот момент подается код с выхода регистра 9i значение которого равно нулю. По команде БУ 10 умножитель 7 производит умножение числа выраженного выходным кодом сумматора 5 на коэффициент Vi , равный отношению масштабов соседних шкал 1 DUO /V ТЩ данном случае второй к первой). Полученный в результате умножения код подводится к вторым входам блока 6 стыковки шкал. В это время по команде БУ 10 к входу исследуемого четырехполюсника 2 подводится тестовый сигнал с частотой (Jt) ,значение которое превышает значение Ш, , но ниже значения частоты, соответствующей следующей, соседней 3-й шкале. Аналогичным образом далее выполняется измерение фазового сдвига с помощью фазометра 3 на 2-й шкале и перепись кода, соответствующег о этому результату измерения, в сдвиговый регистр i, откуда этот код попадает на первые входы блока 6 стыковки шкал. БЛОК 6 стыковки шкал предназначен для проведения стыковки результатов двух соседних шкал (в данном случае соответствующего самой грубой шкале, но зато однозначной и более точной, однозначность которой не гарантирована), т.е. с помощью блока б стыковки шка определяется число щ целых фазовых циклов более точной шкалы, соответствующей тестовому сигналу с частотой . заключающееся в результате грубого измерения, полученного йа-грубой шкале, соответствующей тестовому сигналу с частотой (f . После того, как будет определено число , которое по команде блока 10. управления заносится в регистр 9 Легко найти уточненное относительное значение фазового сдвига на частоте(Aj.c учетом целых фаз вых циклов из формулы гг , ЧТО реализуется с помощью сумматора 5. на одни входы которого с регистра 9 подается код, соответствующий числу И а на вторые входы сумматора 5 подается код, соответствующий значению -- - , после того, как по команде БУ 10 этот код займет те разряды сдвигового регистра k, которые связаны с этими входами сумматора 5. Полученный на выходе сумматора 5 код по команде БУ 10 умножается в умножителе 7 на этот раз на число 2.- 3fibs 3 время происходит измерение фазового сдвига с помощью фазометра 3 на частоте 0 , соответствующей третьей еще бо лее точной шкале. Код, соответствующий результату измерения на третьей шкале, через регистр k подается на второй, вход блока 6 стыковки шкал, с помощью которого производится стыковка результата измерения, полученного на третьей шкале, с результатом предыдущей стыковки. В дальнейшем работа устройства измерения ФВЗ происходит аналогичным путем и после проведения измерений на следующих шкалах, -значения частот тестовых сигналов которых постепенно увеличиваются до тех пор, пока частота тестового сигнала не достигнет заданного значения Шуу, и не произойдет стыковка результата измерений, полученного на этой частоте, с результатом, полученном после предыдущей стыковки. Полученный результат измерения ФВ по команде БУ 10 фиксируется на табл цифрового отсчетного устройства 8. Затем весь процесс измерения повторяется снова. Таким образом происходит определение фазового времени задержки ФВЗ путем последовательного ступенчатого пересчета результатов измерения от грубой шкалы к более точной. Предлагаемое устройство измерения ФВЗ позволяет существенно повысить точность измерения, поскольку в этом случае погрешность измерения определяется погрешностью применяемого фазометра на самой высокой заданной частоте измерения. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет автоматизировать весь процесс измерения и, таким образом, уменьшить ошибки обработки информации. Формула изобретения Устройство для измерения фазового времени задержки сигналов, содержащее последовательно соединенные перестраиваемый генератор тестовых сигналов и исследуемый четырехполюсник, между входом и выходом которого включен фазометр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены сдвиговый регистр, сумматор, умножитель,блок стыковки шкал, регистр памяти, цифровое отсчет - ное устройство и блок управления, причем выходы фазометра подключены к входам сдвигового регистра, одни выходы которого подключены к блоку стыковки шкал, а вторые - к входам сумматора, вторые входы которого подключены к выходам регистра памяти , входы которого подключены к выходам блока стыковки шкал, вторые входы которого подключены ко входам цифрового отсчетного устройства и выходам умножителя, подключенного своими входами к выходам сумматора, причем соответствующие выходы блока управления подключены к управляющим входам перестраиваемого генератора тестовых сигналов, фазометра, сдвигового регистра, умножителя, регистра памяти и цифрового отсчетного устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бова Н.Т и др. Методы измерения групповой скорости и группового времени задержки. Известия высших учебных заведений. Радиотехника,

1965, Т.8.

2. Авторское свидетельство СССР If 163221, кл. G 04 F 10/06, 1961.