Способ измерения фазового времени задержки сигналов

О П И С А Н И И864238ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СфветсникСоцнапистнчесникРеспублик.Г.Баженов, Е аИ."ликойорм" при Киевском"орд нституте им.50-летия тической еволю ии Конструкторское бюроЛенина политехническомОктяб ьской со иал 1) Заявитель(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ СИГНАЛОВИзобретение относится к области радиоиэмерительной техники и может быть использовано для измерения фазового времени задержкИ сигналов в линиях связи, в линиях задержки и некоторых других широкополосных четырехполюсниках,Известен способ измерения времени задержки сигналов в четырехполюсниках, основанный на измерении частоты повторения радиоимпульсов при совпадении во времени задержанного радиоимпульса и следующего радиоимпульса, поступающего на вход линии задержки 11 1.Однако при определении фазового времени задержки при помощи укаэан.ного способа из-за дисперсионных свойств исследуемых четырехполюсников возникает значительная погрешность.Известен также способ, при котором измеряют фазовое время задержки путем сравнения фазы выходного сигнала четырехполюсника с фазой на его входе при изменении частоты входного сигнала и счете числа точек, в которых разность фаз между входным и выходным сигналами составляет ЧтЩ 2)ФтяК, где в - целое число иэ ряда 0,1,2 12 1.Однако этот способ имеет низкую точность измерения фазового времени з держки дисперсионных четырехполюс. ников в диапазоне час-от, так как позволяет определять время задержки только на нескольких фиксированных частотах ( точках минимумов), на которых значение сдвига фаз входного выходного сигнала составляет ЦМЦ 2 тни. При других значениях часто-ы фазовое время задержки может быть найдено только при использовании метода интерполяции , что приводит к значительным погрешностям измерения вреМени задержки. Кроме того, этот способ имеет низкое быстродействие, за счет использования метода интерполяции, 8642а также за счет того, что необходимоочень точно фиксировать значениечастот сигнала в точках "минимумов",что неизбежно приводит к ограничениюскорости перестройки частоты в окрест 5ностях этих точек, а следовательно,к увеличению времени измерения.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерений фазового времени задержкисигналов в днсперсионных четырехполюсниках (типа линий связи и линийзадержки ).Поставленная цель достигаетсятем, что в способе измерения фазового15времени задержки сигналов путем сравнения фазы выходного сигнала четырехполюсника с фазой сигнала на еговходе частоту входного сигнала изменяют от значения, при котором вносимый четырехполюсником фазовый сдвиг20заведомо меньше 2 Я, до заданногозначения частоты, на которой необходимо определить фаэовое время задержки,или наоборот, при этом отсчитывают25целое число циклов изменения разности фаэ, а после достижения заданнойчастоты сигнала на выходе четырехполюсника отсчитывают доли фазовогоцикла и искомый результат определяютиэ выраженияЭО2 й (и .)Ф вгде и - число целых циклов измененияразности фаэ;О(. - доля фазового цикла;35Ю - заданная частота, на которойнеобходимо определить фазовое время задержки сигнала.На фиг.1 изображено устройство,реализующее данный способ; на фиг,2 - 40временная диаграмма изменения частотывходного сигнала,В простейшем устройстве (фиг.1)выход перестраиваемого генератора 1подсоединен ко входу исследуемого 45четырехполюсника 2,Между выходом и входом исследуемого четырехполюсника 2 включены параллельно устройство счета целых цикловизменения разности фаз 3 и фаэометр 504, Ко входу исследуемого четырехполюсника 2 подводится сигнал генератора 1 с частотой, равной Юи, гдезначение 1 Ю 1 выбирается из условиящ 1 с ф55цгде С- время задержки сигнала на,частоте Ю 14 38 4Затем частоту входного сигнала мо",. нотонно изменяют до заданного значения Щ.Во время этого изменения частоты (момент времени с 1 , (фиг.2), а также во время 1, С (где ;момент времени, при котором частота выходного сигнала сравнивается с частотой) при помощи устройства счета целых циклов 3 путем непрерывного сравнения фаз входного и выходного сигналов считывают число целых цикловизменения разности фаз. После тото,как частота сигнала на выходе исследуемого четырехполюсника 2 сравняется с заданной частотой входногосигнала ( момент времени(иг. 2)в течение времени фазометром 4 производят измерение долей фазового цикла. фазовое время задержки определяется нэ выражения 21 (1+ )ф юВ случае создания автоматическогоизмерителя фазового времени задержки частота входного сигнала должнаизменяться от ЮН до ОО по циклическому закону, как показано на Фиг.2,где 1, йотрезок времени,в течениекоторого на выходе исследуемого четырехпол.:ника заканчиваются переходные процессы при изменении час,тоты входного сигнала отИдо Щ 11.Закон изменения частоты на участкевремени 1 С 2 не обязательно долженбыть линейным, главное, чтобы производная в точке максимальной крутизны этой кривой не превышала значения максимально возможной скорости счета числа 11 устройством счев.та целых циклов,Последовательность определенияфазового времени можно изменить, т.е.сначала определить доли фазовогоцикла С на частоте СЮ, а затеи,изменяя монотонно частоту входногосигнала от Юдо сипри помощи устройства счета целых циклов определитьчисло ИИзобретение по сравнению с прото-,типом позволяет повысить точностьи быстродействие измеренийВ предлагаемом способе скорость изменения частоты может быть в несколькодесятков раз выше скорости изменениячастоты в прототипе, так как нетнеобходимости в точной регистрациизначений частоты, на которых набегФазы в исследуемом четырехполюснике .равен2Вгде 1 и- целое число 1,2,3Практически быстродействие по данному способу определяется максимально возможной скоростью изменеФ ния частоты входного сигнала. Измерение долей Фазового цикла Д, необходимо выполнять только в одной точке на заданной ФиксированнойчастотеЮО, что упрощает возможность автоматизации процесса измерения по сравнению с прототипом, При достижимой в настоящее время .высокй точности измерения раз.ности фазпогрешность ЬЩ0,1 О) на частоте 10 МГц погрешность измерения времени задержки может быть получена не болееЬЧ ОЙДОК. - . -о 36 оо"1 сР(Гн)=0,027 10 С.Формула изобретенияСпособ измерения фазового времени задержки сигналов путем сравнения30 фазы выходного сигнала четырехполюсника с фазой сигнала на его входе при изменении частоты входного сигнала, о т л и ч г ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, частоту входного сигнапа изменяют от значения, при котором вносимый четырехполюсником фазовый сдвиг заведомо меньше 2, до заданного значения Частоты, на которой необходимо определить фаэовое время задержки, или наоборот, при этом отсчитывают целое число циклон изменения разности фаэ, а после достижения заданной частоты сигнала на выходе четырехполюсника отсчитывают доли Фазового цикла и .искомый результат определяют по формуле21 и+ 4)1 ф 3где И- число целых циклов измененияразности Фаз;О - доли фазового цикла;Ц - заданная частота на которойЭЭнеобходимо определить фаэовое время задержки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 169144, кл, МКИЗ 601 Й 25/00,от 1965 г.2. Авторское свидетельство СССРР 163221, кл. МКИЗ 00410/Об от1965 г..Колесникова Техред А,Ач Корректор Е,Ров Редак сное4/5 Патент", г агород, ул. Проектна 82/69 Тирвк НИИПИ Государственногопо делам изобретени 13035, Москва, Ж, Ра Подпи митета СССР и открытий кая наб