Способ измерения времени задержки сигнала

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическиаРеспублик пп 983634(22) Заявлено 23.07.79 (21 2801050/18-21 4311 М. Ка.з . с присоединением заявки Ио 6 04 Р 10/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет -Опубликовано 23 Л 2 В 2. Бюллетень М 2 47 Дата опубликования описания 23.12,82(088. 8) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени физиктехнический институт им. В,Д, Кузнецова при Томскомгосударственном университете им.В.В.Куйбьыева(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ СИГНАЛА Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении времени задержкисигнала в активных и пассивных электрических цепях.Известен способ измерения времени задержки, заключающийся в том, что сигнал генератора подают непосредственно и через испытуемую линию задержки на два входных плеча кольцевого балансного модулятора, выход которого соединен а нуль-индикатором. При сдниге фаэ между входными сигналами, равном У/2, выходной сигнал модулятора равен нулю, При измерении . частота генератора устанавливается такой, чтобы обеспечить эту разность фаэ (1.Недостатком этого способа является неоднозначность измерения времени задержки вследствие того, что напряжение на выходе кольцевого балансного модулятора будет равно нулю также при кратных частотах.Известен модуляционный способ из иерения времени задержки сигнала в линии передачи, при котором исследуемую линию задержки включают в генератор с эапаздывающей обратной связью. Измерения производят в момент рез кого изменения спектра сигнала генератора, что соответствует равенству суммарного, времени задержки в измерительном тракте периоду модулирующего сигнала 2.Недостатком этого способа является низкая точность измерения из-эа погрешности, вносимой модулирующим генератором.Наиболее близким к изобретению является способ измерениявремени эа" держки в объекте, при котором возбуждают автогенератор без исследуе" мого объекта, измеряют частоту автогенератора, включают в цепь обратной связи автогенератора исследуемый объект, измеряют частоту анто- генератора с новой цепью обратной связи и по данным измерений вычисляют время задержки сигнала в исследуемом объекте 3.Однако такой способ применим для случая исследований на низких частотах. При возбуждении автогенерато" ра на высоких частотах возникает мнсз" гочастотный режим генерации, при котором практически невозможно измерить изменение частоты генерации при подключении исследуемого объекта в цепь обратной связи автогенератора, 983634Целью изобретения является повышение точности измерения при исследовании объектов на высоких частотах.Цель достигается согласно способу, измерения времени задержки сигнала, при котором время задержки определяют по изменению частоты собственных5 колебаний в автогенераторе при введении в цепь обратной связи исследуемого объекта, на синхронизирующий вход автогенератора подают внешний сигнал, 10 плавно перестраивают его частоту до установления многочастотного режима колебаний, отключают внешний сигнал ,измеряют собственную частоту автогенератора, вторично подают внешний, сигнал, изменяют его частоту до установления нового моночастотного режима, соответствующего ближайшей собственной частоте, отключают внешний сигнал, измеряют собственную частоту автогенератора, включают в цепь 20 обратной связи автогенератора исследуемый объект и повторяют измерения двух ближайших собственных частот автогенератора, а время задержки определяют по формуле. 25 с( к+ 1 к) Ип+ п)где 1 к, йк+ - первая и вторая измеренные собственные частоты автогенератора сисследуемым объектом.в цепи обратной связи;в ,первая и вторая измеренные собственные частоты автогенераторабеэ исследуемого объекта в цепи обратнойсвязи. 40На чертеже изображена блок-схемаустройства, реализующего способ.Устройство содержит внешний генератор 1 синусоидальных колебаний,ключ 2, усилитель 3 с колоколообраэной амплитудно-частотной характеристикой, анализатор 4 спектра, частотомер 5, линию 6 задержки автогенератора, короткозамыкатель 7, исследуемый объект 8,- 50Измерение времени задержки сигнала производят следующим образом.Сначала в цепь обратной связи автогенератора включают исследуемыйобъект 8. Автогенератор может генерировать одну иэ собственных частот= К/фь"+7К П/где К = 1,2,3;т - время задержки сигнала элементов цепи обратной связи автогенератора; 60ьп - время задержки сигнала исследуемого объекта,К синхронизирующему входу усилителя 3 подключают посредством ключа2 генератор 1 и устанавливают его 65 частоту, равную или близкую к однойиз собственных частот йк. Совпадение,частоты внешнего генератора 1 с одной из собственных частот автогенератора наблюдают на анализаторе 4спектра выходного сигнала автогенератора при установлении моночастотного режима генерации. Затем генератор 1 отключают, Система автоматически подстраивается на частоту й,которую измеряют частотомером 5.Вновь подключают генератор 1 ксинхронизирующему входу усилителя 3и, плавно перестраивая его частоту,добиваются вторично установления моночастотного режима генерации начастоте Ек+, который, как указывалось ранее, определяют по анализато-.ру 4 спектра,Время прохождения сигнала по цепиобратной связи, содержащей исследуемый объект 8, определяют из выраженияТ-"с+ п=Фк+ к )Затем из цепи обратной связи усилителя 3 исключают исследуемый объект 8, заменяя его короткоэамыкателем 7. В этом случае автогенератор может возбуждаться на любой из собственных частот й = в , где п=1,2,3Аналогично описанной выше методике определяют частоты Ги йп . Время прохождения сигнала по цепи обратной связи в этом случае определяют иэ выражения1 ф- Е) Время задержки сигнала исследуемым объектом вычисляют по формулеПри измерениях, очевидно, вместойки Е и+ могут быть измерены собственно частоты Й.киОтключение синхронизирующего генератора от автогенератора, к которомуподключается исследуемый объект, позволяет исключить дополнительную погрешность, вносимую синхронизирующим генератором. Это позволяет повысить точность измерений, например,по сравнению с модуляционным способом,Предлагаемый способ измерения времени задержки позволяет проводитьизмерения в области высоких частоти с высокой точностью, Например, измерения времени задержки коаксиального кабеля марки РК-4-11 длиной32,2 см предлагаемым способом в диапазоне частот 1,57-1,63 ГГц даютвеличину 1,65 нсРазброс в иэмереПодписноеомитета СССРоткрытий раж 427ударственногоизобретенийЖ, Раушск 9/ аказ ВНИИПИ Г по дел35 у Москв/5 наб тная 4 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. ниях от среднего значения составляет около 1,8, Разброс в измерениях при использовании, например, модуляционного способа составляет в,десятки раэ больше.5 Способ измерения времени задержки сигнала, при котором время задержки 0 определяют по изменению частоты собственных колебаний в автогенераторе при введении в цепь обратной связи исследуемого объекта, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения при исследовании объектов на высоких частотах, на синхрониэирующий вход автогенератора подают внешний сигнал, плавно перестраивают его частоту до установления моночастотного режима колебаний, отклЮчают внешний сигнал, измеряют собственную частоту автогенератора, вторично подают внешний сигнал, изменяют его частоту до установления,нового моночастотного режима, соответствующего ближайшей собственной частоте, отклюЧают внешний аигнал, измеряют собственную частоту автогенератора, включают в цепьобратной связи автогенератора исследуемый объект и повторяют измерениядвух ближайших собственных частотавтогенератора, а время задержки оп.ределяют по формуле где й; й+ - первая и вторая измеренные собственные частоты автогенератора сисследуемым объектом вцепи обратной связи;Й; Й,- первая и вторая измеренные собственные час-.тоты автогенератора беэисследуемого объекта вцепи обратной связи,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 163221, кл. 6 04 Р 10/06, 1961,2. Авторское свидетельство СССР Р 169146, кл. С 04 Р 10/04, 1964. 3. Авторское свидетельство СССР Р 113565, кл. 6 04 Г 10/04, 1956.