Измеритель нестабильности частоты и фазы

СОНИ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН Й 25/00, 23/00 БРЕТЕН СТИ ЧАСТО к области ыть исполь х частот- Цель изобЯЬГ/ осхдАРСтв:нный комитет сссРОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ ТОРСКОМЪ( СВИ(5 б) Авторское свидетельство СССРУ 441522, кл, С 01 Й 23/00, 1974.АПап О, 0 аашз Н.Система измеренияпикосекундной разности времени.ХХ 1 Х симпозиум по контролю частоты,май, 975. с.404, пер. ВИНИТИ 197Ф 18331,(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕСТАБИЛЬНТЫ И ФАЗЫ(57) Изобретение относитсязлектроизмерений и может бзовано в различных системно-измерительной техники. ретения - повышение точности измерений и расширение области применений измерителя, достигается за счет введения дополнительных преобразований входного и опорного сигналов. Для этого в измеритель введены смесителя 8 и 10, фильтр 9 нижних частог, формирователь 12 прямоугольных импульсов и делители 13 и 14 частоты. Устройство также содержит гетероднн смесители 2 и 3, Фильтры 4 и 5 ниж них частот, умножители 6 и 7 частоты, делитель 15 частоты и измеритель 16 временных интервалов, Устройство обеспечивает измерение нестабильности частоты входных сигналов до значе ний 1 10 относительных единиц при расширении частотного диапазона анализируемых сигналов до10 Гц, 1 зепг ф лыэ 1 кпеИзобретение относится к измерениюэлектрических величин, а именно кустройствам для измерения нестабильности и разности частот и фаз высокостабильных сигналов,.и может бытьиспользовано в различных системахчастотно-измерительной техники.Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение области применения измерителя за счет введения дополнительных преобразованийвходного и опорного сигналов, позволивших производить измерение нестабильности частоты входных сигналов-11до значений 1 10 относительных единиц и расширить частотный диапазон5анализируемых сигналов до10 Гц,На чертеже представлена структурная схема измерителя нестабильностичастоты и фазы сигналов.Устройство содержит гетеродин 1,первый и второй смесители 2 и З,первый и второй фильтры 4 и 5 нижнихчастот, первый и второй умножители6 и 7 частоты, третий смеситель 8,третий фильтр 9 нижних частот, четвертый смеситель 10, четвертыйфильтр 11 нижних частот, формирователь 12 прямоугольных импульсов,первый, второй и третий делители 13,14 и 15 частоты, измеритель 16 временных интервалов (ИВИ),При этом первые входы первого ивторого смесителей 2 и 3 являютсявходами устройства, на вторые входыэтих смесителей подан сигнал от гетеродина 1. Выход второго смесителя 3через последовательно соединенныевторой фильтр 5 нижних частот, второй умножитель 7, третий смеситель 8,третий фильтр 9 нижних частот, четвертый смеситель 10, четвертыйФильтр 11 нижних частот, формирователь 12, первый делитель 3 частотысоединен с входом "Старт" измерителя 16 временных интервалов, а выходпервого смесителя 2 через последовательно включенные первый фильтр 4нижних частот, первый умножитель 6частоты соединен с вторым входом четвертого смесителя 10.1Входы второго и третьего делителей 4 и 15 частоты соединены с входом второго смесителя 3, а их выходысоответственно соединены с вторымвходом третьего смесителя и входомУстройство работает следующим образом.Входные частоты 1 и=+а 11 тпреобразуются с помощью вспомогательного гетеродина 1 и двух смесителей 2 и 3 к более низким частотам , и 1 = Г, + б 1 . Сигнал частоты Г, , пройдя фильтр 5 нижних частот и умножитель 7, поступает на вспомогательный смеситель 8. Второй сигнал на смеси- тель 8 подается с выхода делителя 14 частоты, который делит частоту входного сигналанаг 1 раз. В смесителе 8 происходит преобразование частот г 1 ик некоторой промежуточной частоте Г = Г, - Г= Г,- - -1, Далее.Чсигнал частоты , пройдя фильтр 9 нижних частот, подается на смеситель 10, на второй вход которого приходит сигнал частоты г , прошедший фильтр 4 нижних частот н умножитель 6, В смесителе. 10 происходит преобразование частоты Г к частоте= Г + Ь - Р - . = - -ь 1 и одноЕ5 1 м и 10 15 20 временно компенсация нестабильности частоты гетеродина. Пусть, например, имеем два сигнала, модулированных по частоте одними и теми же сигналами, с одинаковыми индексами модуляции 0: 30 А соз(Я,1 г)г 1 со 5 Я з 1. +ОБ гТ). 35 40 х соби(Я 2 з+ЯЭг) 45 50 55 где См - сигнал, состоящий из двухсоставляющих: разностной частоты беэфазовой модуляции и суммарной частоты с удвоенным индексом модуляции.Отфильтровав составляющую суммарнойчастоты фильтром 11 нижних частот,получим сигнал разностной частоты,свободный от частотной модуляции. Однако на практике полного подавлениячастотной модуляции не происходит изза неидентичности фазовых характеристик трактов, проходимых сигналамичастоти г до смесителя 10. Степень подавления тем больше, чем шиЕсли предположить, что смеситель 10 работает как йеремножитель сигналов, то после несложных преобразований получим выходной сигнал смесителя Осм 1.КА А сиз 2 Рз)1 + "12 КА,Ахре полоса пропускания фильтра 9 и не зависит от времени измерений 61,Далее сигнал частоты ), , пройдя фильтр 11 нижних частот и Формирователь 12, через делитель 13 подается на вход "Старт" измерителя 16 временных интервалов, На вход вСтопн измерителя 16 временных интервалов подается сигнал с выхода делителя 15 частоты, необходимый для того, чтобы О иметь возможность производить измерения непрерывно, без мертвого времени. Измеряя интервал времени п 1 который можно устанавливать теперь лишь в соответствии с желаемым време нем усреднения, можно вычислить характеристики сигнала. Выше отмечалось, что степень подавления нестабильности гетеродина тем больше, чем шире полоса пропускания фильтра 9. 30 Кроме того, широкая полоса пропускания (до 10 Гц и более) необходима при измерениях нестабильности частоты и фазы за короткие времена измерений (до 10 " - 1 Ос). При разрешающей способности ИВИ 16 равной +1 10 с и необходимости иметь разрешающую способность по входу +1 О общий коэффициент преобразования частоты со4 входа до выхода должен быть равен 10,З 0 При этом при входных частотах, например, 5 МГц выходные частоты будут равны 500 Гц, полоса пропускания,определяемая фильтрами нижних частот,может быть не более 1 кГц. Для расши рения полосы пропускания фильтра 9 можно перейти на более высокую частоту Г , Для этого после фильтров 4 и 5 включены дополнительные умно- жители 6 и 7 частоты в одинаковое 40 число раз И , чтобы фазовая частотная) модуляция сигналов частот Г и Г умножалась в одинаковое число раз, при этом степень компенсации не изменится, а полосу пропус Э каиия тракта можно расширить в Й раз при том же коэффициенте увеличения разрешающей способности измерений здесь под разрешающей способностью измерений понимается цена ЭО + ед. счета измерителя 16 временных интервалов, отнесенная к входу. Например, если +1 ед. счета ИВИ равна 1 нс, то разрешающая способность измерений за Т усреднения1 с ээ при коэффициенте увеличения разрешающей способности 10 равна 1 10 ),3 у Введение дополнительного делителя 3 частоты между формирователем 12 импульсов и входом "Старт" ИВИ 16 не вносит дополнительной фазовой погрешности, в то же время при делении частоты период разностной частоты увеличивается в 1 раз. Это позволяет производить непрерывно процесс измерения нестабильности частоты при больших разностях входных частот ипри многосуточных измерениях, Это особенно важно в службе времени,где измерения нестабильности частоты проводятся в течение длительного времени,Таким образом, компенсация нестабильности частоты гетеродина в предлагаемом устройстве позволяет уменьшить погрешность измерений и тем самым повысить точность в 10 раз, и расширить область применения устройства.Формула изобретения1. Измеритель нестабильности частоты и фазы, содержащий измеритель интервалов времени, первый, второй смеситель, первый, второй Фильтры нижних частот, вход каждого из кото-. рых соединен с выходом соответствующего смесителя, первые входы которых подключены к выходам гетеродина, а второй вход второго смесителя соединен с шиной опорного сигнала,о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности Измерения, в него введены последовательно соединенные третий смеситель, третий фильтр нижних частот, четвертый смеситель, четвертый фильтр нижних частот и формирователь прямоугольных импульсов, а также первый и второй делители частоты, входы которых соединены с шиной опорного сигнала,выход первого делителя частоты подключен к второму входу третьего смесителя, а выход второго делителя частоты - к входу Стоп измерителя интервалов времени, вход Старт которого соединен с выходом формирователя импульсов, при этом второй вход первого смесителя соединен с шиной измеряемого сигнала, выход первого фильтра нижних частот подключен к второму входу четвертого смесителя, выход второго фильтра нижних частотЗаказ 2980/48 Тираж 728 ПодписноеВНИИНИ Государственного комитета СССРпо дейам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д.4/5 щ М ЮафаеаВ ВФф Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 2. Измеритель по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения, в него введены первый, второй умножители и третий делитель частоты, при этом первый умножитель частоты включен между выходом первого фильтра нижних частот и вторым входом четвер того смесителя, второй - между выхо,дом второго Фильтра нижних частот ивходом третьего смесителя, при этом выход .формирователя прямоугольных ймпульсов соединен через третий делитель частоты с входом "Старт" измера- Ю теця интервалов времени.