Измеритель фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников

(50 4 6 01 К 25/00 НИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4147350/24-21 (22) 04.08,86 (46) 23.03.88. Бюл. У 11 (72) В.Б. Белоусов, Е,В. Грохольский и В.Н. Лесняк (53) 621.317 .77(0888) (56) Авторское свидетельство СССР В 1121627, кл, С 01 В. 25/ОО, 1983.Авторское свидетельство СССР У 815674, кл. С 01 К 25/00;. 1979. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИЙ ПРОТЯЖЕННЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ (57) Изобретение может быть использовано для измерения и.контроля фазо вых флуктуаций и фазочастотных харфактеристик протяженных четырехполюсников (ПЧ). Целью изобретения является повышение точности, автоматизация измерений, расширение функцио нальных возможностей. Сигнал генератора 1 опорного сигнала с частотой Я делится делителем 6 частоты до низкой частоты Й. Из сигналов с частотами Й и Япутем сложения и умно 1Г.жения частот в синтезаторе 2 частоты формируется выходное колебание с частотой 1 Я, где к - целоеСформированное колебание проходит через исследуемый ПЧ 3 и поступает на измеритель 7 квадратур (ИК), практически мгновенно замеряющий квадратурные составляющие входного сигнала (ВС), по которым в блоке 11 вычисления арктангенса узла 5 обработки информации вычисляется фаза ВС. Для выделения фазовых флуктуаций ПЧ в вычитателе 12 из замеров фазы ВС вычитается постоянная составляющая, определяемая в блоке 13 усреднения и поступающая на выходИК 7, В ИК 7 квадратурные составляющие ВС формируются на входеои выходе 90 широкополосного фазовращателя 8 и измеряются цифровыми стробоскопическими преобразователями 9 и 10. ИК 7 запускается в момент перехода через ноль синхросигнала с частотой Я, поступающего "по вспомогательной линии связи 4 с выхода делителя 6 частоты. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к радиотех-, нике и связи, в частности к фазовым измерениями, и может быть использовано для измерения Фазовых флукту 5 аций и фазовых соотношений в протяженных четырехполюсниках в широком диапазоне частот, особенно с территориально разнесенными входом и вы-.ходом. 10Цель изобретения - повышение точности и автоматизация измерений, расширение функциональных возможностей.На чертеже представлена функциональная схема измерителя фазовых 15 флуктуаций протяженных четырехполюсников. Измеритель Фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников содер жит генератор 1 опорного сигнала, синтезатор 2 частоты, зажимы для подключения исследуемого четырехполюсника 3, вспомогательную линию 4 связи, узел 5 обработки информации, делитель 6 частоты и измеритель 7 квадратур, причем выход генератора 1 соединен с входом делителя 6 часто - ты и первым входом синтезатора 2 частоты, выход делителя 6 частоты сое динен.с вторым входом синтезатора 2 частоты и через вспомогательную линию 4 связи с управляющим входом измерителя 7 квадратур, выход синтезатора 2 частоты подключен к входному зажиму исследуемого четырехполюсника 3, выходной зажим которого подключен к сигнальному входу измерителя 7 квадратур, оба выхода измерителя 7 квадратур подключены к 40 соответствующим входам узла 5 обработки информации, оба выхода которого являются выходами измерителя.Измеритель 7 квадратур содержит широкополосный фазовращатель 8, ци фровые стробоскопические преобразо- ватели 9 и 10, причем вход широкополосного фазовращателя 8 соединен с сигнальным входом цифрового стробоскопического преобразователя 9 и является сигнальным входом измерителя 7 квадратур, а его выход подключен к сигнальному входу цифрового стробоскопического преобразователя 10, управляющие входы цифровых стробоскопических преобразователей 9 и 10 соединены с управляющим входом измерителя 7 квадратур, а их выходы являются выходами измерителя квадратур Кроме того, узел 5 обработки информации содержит блок 11 вычисления арктангенса, вычитатель 12 и блок 13 усреднения, причем оба входа узла 5 обработки информации соединены с соответствующими входами блока 11 вычисления арктангенса, выход которого соединен с первым входом вычитателя 12 и входом блока 13 усреднения, выход блока .13 усреднения соединен с вторым входом вычитателя 12, а выходами узла 5 обработки информации являются выходы вычитателя 12 и блока 13 усреднения.Устройство работает следующим образом.Сигнал генератора 1 опорного сигнала частоты делится делителем 6 частоты до низкой частоты Я . Из частот Й и Я путем, например, прямого когерентного синтеза с использованием умножителей и смесителей Формируется выходное колебание с частотой вида ЕЯ, где 1 - целое, Ввиду возрастания фазовых шумов.при умножении частоты на 20 1 д К, где К - коэффициент умножения. частоты, получение спектрально чистого колебания на выходе синтезатора 2 возможно при К ( 100-200. формируемая приэтом на выходе синтезатора 2 сетка частот получается довольно редкая, что, впрочем, вполне достаточно для целей измерения фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников.Сформированное колебание проходит через исследуемый четырехполюсник 3 и поступает на измеритель 7 квадратур, который практическй мгновенно (за время, меньше 1.нс) фиксирует величину квадратурных составляющих на выходе четырехполюсника 3 в момент перехода через ноль синхросигнала, поступающего по вспомогательной линии 4 связи на вход синхронизации измерителя 7 квадратур, например, с отрицательного значения в положительное. Оцифрованные значения квадратур поступают на соответствующие входы блока 11 вычисления арктангенса узла 5 обработки информации, в котором по ним вычисляется значение фазы сигнала на выходе четЫрехполюсника 3. Отсчеты фазы следуют с частотой Й , которой синхронизируется измеритель 7.Ввиду кратности частоты входного сигнала измерителя 7 квадратур исигнала синхронизации при неизменной структуре измерителя и отсутствии фазовой нестабильности в четырехполюснике 3 на выходе блока 11 вычисле 5 ния арктангенса будет фиксироваться в каждом замере одна и та же фаза Ч с точностью до фазовых флуктуаций синтезатора 2 частоты и вспомогательной линии 4 связи.10Реальный четырехполюсник вносит в каждый замер фазы Ч. дополнительный1случайный фазовый сдвиг о"Ч.1 Чо ф который ивыражает фазовую нестабильность четырехполюсника (фазовые флуктуации). Для выделения значенийсЧ.из замеров фазы ц.необходимо вычесть из них постоянную детерминированную составляющую Ч При идеаль 1ном усреднении и фазовом шуме с нулевым средним (сЧ.= О) 25 Ч; = Ч; При этом фазовые флуктуации будут равны 3040 В блоке 13 определяется ., а операция (1) выполняется в вычитателе 12 узла 5 обработки информации. Таким35 образом, на выходе узла 5 обработки информации имеется не только информация о фазовых флуктуациях lд но и усредненная информация у.о фазе1на выходе исследуемого четырехополюсника 3 на момент перехода через ноль сигнала синхронизации, поступающего по вспомогательной линии 4 связи.45При переключении частоты выходного сигнала синтезатора 2 в диапазоне частот Я(1 с ЙЯ , где 3 - номер установленной частоты, можно снять зависимость от частоты к Я не только .Фазовой нестабильности исследуемого четырехполюсника / , но и фазы111 р Ос Я) на его выходе. Замкнув выходосинтезатора 2 на вход измерителя 7, можно снять и зависимость фазы на .; входе исследуемого четырехполюсника от частоты Ь Й). Фазочастотная хаорактеристика исследуемого четырехполюсника определяется выражением ду(1 с д)=,Ос й)-у,(1 с й),Й,1 с,1 й (й Для оперативного измерения фазочастотной характеристики протяженного четырехполюсника необходимолибо иметь два измерителя 7 и дваузла 5 обработки информации, причем один подключить к входу исследуемого четырехполюсника, а другойк выходу последнего, либо зависимость фазы от частоты на выходе синтезатора 2 измерить заранее, а информацию о зависимости (1 с,й для повьюшения автоматизации измерений записывать в ОЗУ, размещаемое для этихцелей в узле 5 обработки информации.При наличии нескольких протяженных четырехполюсников (линий связи),подключенных входом к одному синтезатору частоты, возможно измерениене только фазовых флуктуаций и фазовых сдвигов, вносимых ими на различных частотах рабочего диапазона, нои оперативное измерение их взаимныхфазовых характеристик. Для этого квыходу каждого четырехполюсника подключается измеритель 7 квадратур иузел 5 обработки информации,Для работы на различных частотахдостаточно лишь переключить частотувыходного сигнала синтезатора 2 ввиду кратности ее частоте взятия выборок квадратур измерителем 7.Для измерения квадратур измерителем 7 в цифровом стробоскопическомпреобразователе 9 запоминается и оцифровывается выборка иэ входного сигнала, поступающего на сигнальный входизмерителя 7, а в цифровом стробоскопическом преобразователе 10 - изтого же входного сигнала, но сдвинутого по фазе на 90 широкополоснымфазовращателем 8, Запоминание выборок в цифровых стробоскопических преобразователях 9 и 10 происходит вмомент перехода через ноль, например,с отрицательного значения в положительное сигнала, поступающего на управляющий вход измерителя 7. Цифровыекоды со стробоскопических преобразователей 9 и 10 поступают на соответствующие выходы измерителя квадратур.Цифровые стробоскопические преобразователи, как правило, реализуютс применением генератора стробирующих импульсов, диодного смесителя,компаратора, регистра последователь5 1383222 ь 772 Подписное 11 роизв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная,ного приближения с генератором тактовых импульсов и цифроаналогового преобразователя.Для повышения быстродействия и уменьшения габаритов блока 11 вычи 5 сления арктангенса его можно выполнить с применением постоянного запоминающего устройства, в которое занесена таблица у.(Х,У,), рассчитанная, по формулеЧ.= агсС-1Измеритель фазовых флуктуаций и фазовых соотношений в протяженных четырехполюсниках позволит получить более высокую точность измерения фазовых флуктуаций за счет исключения источников дополнительных погрешностей, какими являются дополнительные 20 эталонный генератор и синтезатор частоты в известном измерителе. Измеритель обладает более широкими функциональными возможностями, так как дает возможность измерять фазочастотные характеристики линий связи и взаимные фазовые характеристики линий связи, подключенных к одному источнику, облегчает автоматизацию измерений при исследовании протяженных четырехполюсников, так как в отличие от известного измерителя нет необходимости в одновременном управлении частотой территориально разнесенных синтезаторов частоты.. Экономический эффект от внедрения изобретения заключается в удешевлении устройства за счет исключения из состава измерителя дорогостоящих блоков второго эталонного генератора, второ- ф го синтезатора частоты и цифрового фазометра. Формула изобретения 1. Измеритель фазовых флуктуаций протяженных четырехполюсников, содержащий генератор опорного сигнала, синтезатор частоты, зажимы для подключения исследуемого четырехполюсника, вспомогательную линию связи и узел обработки информации, включающий вычитатель, причем выход синтезатора частоты подключен к входному зажиму исследуемого четырехполюсниВНИИПИ Заказ 1290/41 Тираж ка, а его первый вход - к входу генератора опорного сигнала, о т л и -. ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности и автоматизации измерений, расширения функциональ- . ных возможностей путем обеспечения возможности измерения фазочастотных характеристик, в него дополнительно введены делитель частоты и измеритель квадратур, причем вход делителя частоты соединен с выходом генератора опорного сигнала, а его выход - с вторым входом синтезатора частоты и через вспомогательную линию связи с управляющим входом измерителя квадратур, сигнальный вход измерителя квадратур подключен к выходному зажиму исследуемого четырехполюсника, а оба его выхода - к соответствующим входам .узла обработки информации, выходы которого являются выходами измерителя фазовых флуктуаций.2. Измеритель по п. 1, о т л и - ,ч а ю щ и й с я тем, что в узел обработки информации дополнительно введены блок вычисления арктангенса и блок усреднения, причем оба входа узла обработки информации соединены с соответствующими входами блока вычисления арктангенса, выход которого соединен с первым входом вычитателя и входом блока усреднения, выход блока усреднения соединен с вторым входом вычитателя, а выходами узла обработки информации являются выходы вычитателя и блока .усреднения.3. Измеритель по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, измеритель квадратур содержит широкополосный фазовращатель, первый и второй цифровые стробоскопические преобразователи, причем вход широкополосного фазовращателя соединен с сигнальным входом первого цифрового стробоскопического преобразователя и является сигнальным входом измерителя квадратур, а его выход подключен к сигнальному входу второго цифрового стробоскопического преобразователя, управляющие входы цифровых стробоскопических преобразователей соединены с управляющим входом измерителя квадратур, а их выходы являются выходами измерителя квадратур.