Способ определения отклонения частоты от номинального значения

СООЭ СОВЕТСКИХОЦРЛЛИСТИЧНИИХРЕСПУБЛКН фв 1вв) вече йл)Е,В. Зильберг тельств Ь 7(04) льстоо Р 23/00 НИЛ ОТК ОГО ЗНА Нсается рьзооатьстоцникооЦельюе погделен Гв ени пре Изобретение касается радиоизмерений и может использоваться для слицения стабильных истоцников частот с высокой тоцностью.Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения.Сущность способа определения отклонения частоты от номинального значения состоит в следующем,Из импульсов эталонного сигнала формируют импульсы промежутоцного сигнала путем Фазовой автоподстройки частоты, а затем из импульсов промежутоцного и измеряемого сигналоо получают путем Леления частоты импульсы первого и оторов о.дополз тю оных сигналов с номинально равными значениями частот. В тецение интервала выдержки, Формируемого из импульсов опре т и суммирую азличий в ин р ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТПО ИЗОБРНЕН)1 ЯМ И ОТНРИТОРИ ПСНТ СССР(5) СПОСОБ ОПРГОЕЛ ЧАСТОТО ОТ НОНИНДЛЬ(57) Изобретение ка рений и может испол, с высокой тоцностью ния является уменьц измерения, Способ оо СССР1986.СССР1989. ЛОНЕНИЛ ЧЕНЕЛ адиоизмея для слицастот изобретерешности ия откло нения частоты от номинального зн;,.ения основан на измерении изменения .временного интервала между импульсамиэталонного и измеряемого сигнэлоь кконцу интервала выдержки и последующем выцислении отклонения частоты поФормуле, причем используется Фазирооание импульсов сравниваемых сигналоо)Формирование промежутоцного, а такжепервого и второго дополнительных сигналов с равными номинальными з-:ацсниями цастот и их непрерывное Фазирование пучем фазовой аотаподстройки цэстоты промежуточного сигнала позволяютдоСтиць поставленной цели, Приведенвариант выполнения устройства для,реализации способа, 1 ил. эталонного сигнала, непрерывно повторяют Фазирооание импульсов первого и второго дополнительных сигналоо путем последовательного определения знака озаимного полт:женил импульсов первого и второго дополнительных сигналоо и корректирующего сдоига Фазы промежутоцного и соотоетстоенно первого дополнительного сигналов на ве 1 оличину Ш = путен фввовой ввто 1( 1 уподстройки частоты промежуточного сигнала, где Ги Г - номинальные значения частот соответственно эталонного и промежутоцного сигнэлоо, а Г наибольш:й о.щий делитель частотИ 2 вИзмеряю т знацения деленных р тервалах па3 170756 импульсов первого и второго дополнительных сигналов с точностью величиныД, а в конце интервала выдержки вычисляют относительное отклонение частоты измеряемого сигнала как отношение измеренного значения изменениявременного интервала к интервалу выдержки.На чертеже представлена структурная 10схема устройства для реализации способа определения отклонения частотыот номинального значения,Устройство для определения отклонения частоты от номинального значения содержит делитель 1, последовательно соединенные реверсивный счетчик 2, блок 3 деления, индикатор л, атакже счетчик 5 и блок 6 синхронизации с фазовой автоподстройкой частоты.Блок 6 синхронизации содержит последовательно соединенные делитель 7частоты с переменным коэффициентомделения (ДПКЛ), импульсно-фазовый детектор (ИФД).8, Фильтр 9 нижних частот, управляющий элемент 10, управляемый генератор 11 и делитель 12, выход которого объединен с вторым входом импульсно-фаэовог;. детектора 13, зОсчетными входами счетчика 5, реверсивных счетчиков (РС) 2 и 1 Й, Входомэталонного сигнала устройства является первый вход блока 6 синхронизации,соединенный со счетным входом ДПКД 7,а входом измеряемого сигнала устройства являетсг, вход делителя 1, выходкоторого подключен к второму входублока 6, соединенному с первым входом ИФД 13. Выход ИФД 13 объединен с 40управляющими входами реверсивныхсчетчиков 2 и 14. Выход счетчика 14объединен с входами дешифратород (ДИ)15 и 16, 11 нформационные входы триггеров 17 и 18 соединены соответственно с выходами дешифраторов 15. и 16,а выходы - с первым вхЬдом элементаИЛИ 19, вторыми установочными входа-.ии ДПКД 7, 20 и с вторым входом элемента ИЛИ 19 первыми установочнымивходами ДПКЛ 7, 20. Выход управляемого генератора 11 через ДПКД 20 обь.единен с вторым входом ИФД 8 и синхронизирующими входаии триггеров 17и 18, а выход эл.мента ИЛИ 19 соединен с установочным вхором реверсиэного счетчика 1 ч,Устройство работает следующим образом,1 4Промежуточный сигнал Ц формируется путем фаэовой автоподстройки частоты сигнала 11 т в блоке 6 синхронизации, Номинальное значение частоты Г промежуточного сигнала БРвыбирают так, цто отношение наибольшего общего дЕлителя Г значений частот промежуоточного и эталонного сигналов к произведению значений этих частот, равное величине Ь , определяет точность измерения изменения временного интервала и точность Фазирования импульсов первого и второго дополнительных сигналов, Коэффициенты деления ДПКД 7 и 20 обеспечивают равенство номинальных значений цастот первого и второгс дополнительных сигналов, а .также такую величину номинальных значений периодов этихсигналов, которая превосходит время, требуемое для подстройки Фазы Уя (и соответственно 11, на Д ),Знак взаимного положения импульсов(в частности, Фронтов) первого и второго дополнительных сигналов определяют с помощью ИФД 13 блока 6 синхронизации, а корректирующий сдвиг Фаз в направлении уменьшения разницы во времени между импульсами сравниваемых сигналов осуществляется следующим образом, Если, например, фронт первого дополнительного сигнала тст:- ет от Фронта второго дополнительногосигнала, т.е, его Фаза меньше, то РС 1 ч начинает счет от нуля в положительном направлении и, зафиксировав единицу по Фронту первого дополнительного сигнала, создает Фронт на выходе Щ 1 ч, который устанавливает триггер 17 в "1", При этом коэффициенты деления ДПКД 7 и 20 в течение периода сравнения блока 6 (т.е,в течение одного периода первого и второго дополнительных сигналов) принимают такие значения, что разность фаз сигналов, которую измеряют ИФД 8, отличается на величину Д , определя ющую точность измерения изменения временного интервала и точность коррекции Фазы, Далее коэффициенты деления принимают номинальные значения, при ко 1 орых частоты сигналов, Фазы которых сравниваются в ИАД 8, равны, Следовательно, фаза первого дополнительного сигнала увеличивается навелич, нуи отставмне сокращается. Аналоги,но может быть ск-;1 ректировано и опережение первого допол-, нительного сигнала с той лишь разни 1 У 0561цей, что коэффициенты деления ППКП, блока 6 в течение периода сравнения таковы, что введенная "погрешность" в измерение Фазы в ИФД Б состввляет не Ь , а - Ь, Минимальная величина в. определяется как отношение наибольшего общего делителя зна- чений частот эталонного сигнала и сигнала управляемого генератора 11 к 10 их производению, а коэффициенты деления ДПКД блока 6 выцисляются по алгоритму Евклида, Поэтому Фазирование импульсов (в рассматриваемом цвстном случае фронтов) первого и 15 второго допблнительного сигналов, которое в частном случае представляет собой фазирование начала интервала выдержки с тактом измеряемого сигнала, осуществляется путем последова тельной описанной выше коррекции отставания или опережения, имевших .место перед началом Фазироеания, до обнаружения противоположного состоя 25 ния, Очевидно, цто ошибка Фазирования не превышает оВ течение интервала выдержки продолжается непрерывное Фазирование Фронтов первого и второго дополним тельных сигналов, При этом, с одноичСТОРОНЫ, 1 БЕМС-Н 1 ЛОй ИНтЕРВаЛ В КажДЫИ момент времени между выделенными импульсами эталонного сигнала. и первого дополнительного сигнала с начала интервала выдержки изменился на число коррекций Фазы, умноженное со знаком,.зарисящим от направления коррекции,на велицину, а, с другой стороны,временной интервал между выделенными 40 импульсами первого дополнительного сигнала, а значит и выделенными импульсами измеряемого сигнала, остался с начала интервала выдержки неизменным и равным 0 с точностью до Ь . 45 (В рассматриваемом частном случае к выделенным относятся все импульсы первого и второго дополнительных сигналов). Вледовательно, для вычисления величины, равной изменению временно-, го интервала между импульсами эталонного и измеряемого сигналов, достаточно подавать на счетный вход РС 2 импульсы первого дополнительного сигнала, а на управляющий вход - информацию о знаке взаимного положенияфронтов первого и второго до.Олнительных сигналов, вырабатываемую в ИФД 1 и течение интервала выдержки. Счетчик 5 выдает длительность интервала выдержки, блок 3 .деления вычисляет отношение изменения временногоинтереала и длительности интервалавыдержки, а индикатор 1 обеспечиваетвывод результатов измерения,Действительно, если интервал выдержки имел длительность ИТл(гдеИл - код счетчика 5, а Т, - периодпервого дополнительного сигнала), аИ " содержимое реверсивного счетчика2 (т.е. число зафиксированных различий в интервалах пар импульсов сознаком в течение интервала выдерн,кито относительное отклонение частоты3равноНапример, точность определения отклонения при частоте Г эталонногосигнала, равной 5 мГц, и частоте Г,равной 20 ч 0 кГц, составляет 10 за1 мин при= 0,19 нс,Таким образом, преимуц,.ства предлагаемого способа в сравнении с известным связаны с уменьшением погрешности измерения за сцет испопьзоеаниаинформации о расхождении шкал временисрав;1 иваемых сигналов на протяжениивсего интервала вь 1 держки, что позволяет усреднять зашумленные результаты определения взаим 1 ого поло 111 енияимпульсов сравниваемых сигналов, атакже с возможностью определения отклонения частоты от любого номинального значения,Формула изобретенияСпособ определения отклонения частоты от номинального значения основанный на измерении изменения временного интервала между и 1 лпульсами эталонного и измеряемого сигнапое к концу интервала выдер 1 нки, формируемого из импульсов эталонного сигнала и последующем вычислении отклонеФния частоты как отношение измеренного изменения временного интервала к интервалу вЬ 1 держки, причем при измерении изменения временного интервала фазируют импульсы сравниваемых сигна- . лов и одновременно измеряют и суммиь ют значен 1 я разпн 1 н 1 й в 1 нтерва 11 ах пар и 1 лпупьссв, о т и и ц а ю щ н с я тем, что, с цепью уменьшения по1707"61 р/ Яв где Ги Составитель Н, ФедоровТехред А,кравчук Корректор Л, Пилипенк едактор Т, Ив в одписное Т аказ 265 гиям при ГКНТ СССР15 о изобретениям и о 35, Раушская наб.,ИШ 1 Гооуиаретненого 11303 5, к 1 митета 1 е ква и комбин грещности измерения, иэ импульсовэталонного сигнала формируют импульсы промежуточного сигнала путем фаэовой автоподстройки частоты, из импуль.5сов промежуточного и измерительногосигналов получают путем деления частоты соответственно импульсы первогои второго дополнительных сигналов сравными номинальными значениями частот, непрерывно в тецение интервалавыдержки производят фазирование .импульсов первого и второго дополнительных сигналов путем последовательного определения знака взаимного 15положения импульсов первого и второгодополнительных сигналов и корректируоцего сдвига фазы промежуточного и .соответственно первого дополнительнороиэволетвенно-изпатезь го сигнала на величину Ь путем фа"эовой автоподстройки частоты промежуточного сигнала, при этом значенияразличий в интервалах пар импульсовпервого и второго дополнительных сиг"налов уменьшают в течение времени,меньшего этих интервалов, до нуля сточностью- наибольший общий делитель частот Г 1 и тент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10