Цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуаций Советский патент 1983 года по МПК G01R25/00 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относится к измери.тельной технике и может быть использовано при анализе фазовых и частотных флуктуации стабильных колебаний.

Известен измеритель фазовых флук- ;туаций колебаний, содержащий о порный генератор и фазовый детектор Cl3.

В указанном измерителе для измерения фазовых флуктуации колебаний требуется равенство частот сравниваемых колебаний, что является недостатком устройства:, так как требуемый перестраиваемый опорный генератор : обладает пониженной фазовой стабильностью по сравнению с генератором фиксированной частоты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являе:гся цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуации, содержащий стробируемыё амплитудные дискриминаторы опорного и измеряемого сигналов, выходы которых через блок логической обработки соединены с входом счетчика результата, счетчик масштаба, источник стробирующего потока импульсов , блок управления, дополнительный стробируемый амплитудный дискриминатор, генератор псевдослучайных чисел, управляемую линию задержки. ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИИ

электронный ключ и запоминающий блЪк, причем выход дискриминатора измеряемого сигнала соединен с одним из входов блока управления, другой вход блока управления через дополнитель ный стробируемый амплитудный дискриг минатор подключен к входу стробируемого амплитудного дискриминатора опорного сигнала, управляющий вход допол10нительного стробируемого амплитудного дискриминатора соединен с источником стробирующего. потока импульсов и входом управляемой линии задержки, выход которой соединен с сукашрующим

15 входом счетчика Масштаба и через электроннь1й ключ с управляющими входами стробируемых амплитудных дискриминаторов опорного и измеряемого сигналов, первый выход блока управле20ния соединен с вторым входом счетчика результата и счетчика масштаба, выходы которых соединены соответственно с входами запоминающего блока, второй, третий и четвертый

25 выходы блока управления-соединены соответственно с управляющими вхо- . дгили электронного ключа, запоминающего блока и генератора псевдослучайных чисел, выходы которого соедине30ны с управляющими входами управляемой линии задержки, запоминающего блока и третьим входом счетчика результата, выход запоминающего блока соединен с третьим входом блока управления 2. Недостатком известного цифрового измерителя фазовых флуктуации является низкая точность измерений в диапазоне частот исследуемого сигнала. Это объясняется тем, что в известном измерителе при работе в диапазоне частот исследуемого сигна ла необходим перестраиваемый в таком же диапазоне опорный генератор, поскольку известное устр ойство изме ряет взаимные фазовые флуктуации исследуемого и опорного сигналов. Цель изобретения - повышение точ ности измерения в диапазоне частот исследуемого сигнала. Поставленная цель достигается те что цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуации, содержащий источник стробирующего потока импул сов, запоминающий блок и блок управ ления, снабжен фазовым детектором, амплитудным компаратором, блоком вычисления арктангенса, арифметическим блоком, последовательно соединенными управляемым аттенюатором, первым блоком выборки и хранения, первым преобразователем аналогкод, а также последовательно соединенными управляемым фазовращателем, вторым блоком выборки и хранения, вторым преобразователем аналогкод, причем входы фазового детектора соединены с соответствующими вхо дами блоков выборки и хранения и соответствующими входами амплитудного компаратора, выход фазового детектора соединен с управляющим . входом управляемого фазовращателя, выход амплитудного компаратора соед нен с управляющим входом управляемо го аттенюатора, вход которого соеди нен с входом управляемого фазовраща теля м входной клеммой измерителя, входная клемма опорного сигнала соединена с входами блока управлени и.источника стробирующего потока им пульсов , выход которого соединен с управляющими входами обоих блоков выборки и хранения, выходы преобразователей аналог-код соединены с соответствующими входами блока вычисления арктангенса, выход которого соединен с первым входом запоминающего блока , выход запоминающего блока соедкнен с входом арифметического блока, выход которого, являющийся выходом измерителя, соединен с- вторым входом запоминающего блока, выходы блока управления соединены с управляющими входами преобразователей аналог-код, блока вычисления арктангенса, запоминающего блока и арифметического блока.i На чертеже приведена структурная схема, поясняющая работу предлагаемого устройства. Цифровой измеритель характеристик фазовых флук туаций содержит источник i стробирующего потока импульсов, вход которого соединен с входной клеммой 2 опорного сигнала и входом блока 3 управления, амплитудный комцаратор 4, фазовый детектор 5, последовательно включенные управляемый аттенюатор б, первый блок 7 выборки и хранения, первый преобразователь 8 аналог-код, последовательно включенные управляемый фазовращатель. 9, второй блок 10 выборки и хранения, и второй преобразователь 11 аналог-код, а также последовательно включенные блок 12 вычисления арктангенса, запоминающий блок 13 и арифметический блок 14, при этом выходы амплитудного компаратора соединены с соответствующими входами фазового детектора и входами соответствующих устройств выборки и запоминания, выход амплитудного компаратора подключен к управляющему входу управляемого аттенюатора, вход , которого соединен с входом управляемого фазовращателя и с входной клеммой 15 исследуемого сигнала, выход фазового детектора подключен к уп- ; равляющему входу управляемого фазовращателя, выходы преобразователей аналог-код соединены с соответствующими входами блока вычисления арктангенса, выход арифметического лока подключен ко второму- входу запоминающего, блока, а выходы блока управления подключены к управляющим входам преобразователей аналог-код, блока вычисления арктангенса, заломинающего блока и арифметического блока, . Цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуации работает следующим образом. Из исследуемого сигнала при помощи управляемого фазовращателя, управляемого аттенюатора, амплитудного компаратора и фазового детектора формируют квадратурные сигналил равной амплитуды, 90-градусный фазовый сдвиг квадратурных сигналов контролируют фазовым детектором 5 и поддерживают постоянным в диапазоне частот при помощи управляемого фазовращателя 9, Равенство амплитуд квадратурных сигналов поддерживают при помощи амплитудного компаратора 4 и управляемого аттенюатора 6. С помощью источника 1 стробирующего потока импульсов формируют из опорного высокостабильного сигнала фиксированной частоты периодическую последовательность строб импульсов, поступающих одновременно на управляющие входы обоих блоков 7. и 10 выборки и хранения, В моменты прихода стробимпульсов на управляющие входы блоков йыборки и хранения в них осуществляется запоминание мгновенных значений напряжений квадратурных сигналов. Преобразователи аналог-код 8 и 11 преобразуют запомненные значения напряжений квадратурных сигналов в цифровые коды, .которые подаются на соответствующие входы блока 12 вычисления арктангенса. Блок вычисления арктангенса вычисляет значение фазы исследуемого сигнала в моменты прихода стробимпульсов на входы блоков выборки и хранения. Вычисленные значения фазы сигнала заносятся в запоминающий блок 13. Арифметический блок вычисляет разность каждых двух смежных вы численных значений фазы сигнала. Вычисленные разности, значения которых также заносятся в запоминающий блок представляют собой значения накопленных фаз исследуемого сигнала за равные интервалы времени между сосед ними стобимпульсами и в отсутствие фазовых флуктуации исследуемого сигнала должны иметь неизменное значение. Арифметический блок вычисляет также разность смежных значений накопленных фаз, представляющую собой фазовые флуктуации исследуемого сигнала, а также статистические характе ристики фазовых флуктуации.Блок 3 уп равления вырабатывает из опорного :сигнала команды,синхронизирующие работу узлов измерителя, Точностью определения фазовых флуктуации исследуемого сигнала пред лагаемым устройством определяется в основном точность запоминания мгновенных значений исследуемого сигнала, разрешающей способностью пре;образователей аналог-код и стабиль|ностью частоты опорного сигнала, из которого формируют стробимпульсы, 1 Запоминание мгновенных значений 1исследуемого сигнала можно осущест|Вить с высокой точностью в широком диапазоне частот известными методами в том числе и с помощью стробоскопического преобразователя, работающего в диапазоне частот до десятков ГГц. Так как в предлагаемом измерителе при измерении характеристик фазовых флуктуации в широком диапазоне частот исследуемого сигнала необходим опорный сигнал фиксированной частоты то в качестве него может быть применен атомный стандарт частоты, отличающийся наивысшей стабильностью. При этом отпадает необходимость в перестраиваемом опорном генераторе, стабильность которого всегда на несколько порядков хуже стабильности стандартов частоты и снижает точность измерения. Предлагаемый измеритель не имеет мертвых зон в диапазоне значений измеряемой величины. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять с высокой точностью характеристики фазовых флуктуации в широком диапазоне частот исследуемого сигнала, не требуя для зтого перестраиваемого в таком же диапазоне высокостабильного генеpaTopa, создание которого является самостоятельной технической задачей. Формула изобретения Цифровой измеритель характеристик фазовых флуктуации, содержащий источник стробирующего потока импульсов, запоминающий блок и блок управления, отличающи.й ся тем,что,с целью повышения точности измерения в диапазоне частот исследуемого сигнала,он снабжен фазовым детектором, гонплитудным компаратором, блоком вычисления арктангенса,арифметическим блоком, последовательно соединенными управляемым аттенюатором, первым блоком выборки и хранения, первым креобразователем аналог-код, а также последовательно соединенными управляемым фазовращателем, вторым блоком выборки и хранения, вторым преобразователем аналог-код, причем входы фазового детектора соединены с соответствующими входами блоков выборки и хранения и соответствующими входами амплитудного компаратйра, выход фазового детектора соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, выход амплитудного компаратора соединен суправляющим входом управляемого аттенюато ра, вход которого соединен с входом управляемого фазовращателя и вхрдной клеммой измерителя, входная клемма опорного сигнала соединена с входа-, ми блока управления и источника стробирующего потока импульсов, выход которого соединен с управляющими входами обоих блоков выборки и хранения, выходы преобразователей аналог-код соединены с соответствующими входами блока вычисления арктангенса, выход которого соединен с первым входом запоминающего блока, выход запоминающего блока соединен с входом арифметического блока, выход KOTOpqro, являющийся выходом измерителя, соединен с вторым входом запоминающего блока,выходы блока

управления соединены с управляющими входами преобразователей аналог-код, блока вычисления арктангенса, запоминающего блока и арифметического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Аппаратура для частотных и временных измерений. Под , ред.

А.П.Горшкова, М., Сов,радио, 1971, с. 250.

2. Авторское свидетельство СССР № 602876, -кл. G 01 R 25/00, 1975.