Цифровое устройство для измерения фазового времени задержки сигналов

ОП ИСАНИЕИЗОВЕЕтЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СаветскихСоцмапмстмческнхРеспублик(5 )М. Кл,(л 04 Р 10/06 Ьеударотееииый комитет СССР ло делам иаобретеииЯ и открытиЯ(53) УДК 621,317. 772(088 8) Дата опубликования описания 23.07.82(54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ СИГНАЛОВ 1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля измерения фазового времени задержки в пиниях связи, в пиниях задержки,атакже в широкополосных четырехлолюс 5никах с большой электрической длиной,Известно устройство измерения времени задержки, содержашее. генератор высокой частоты, соединенный с одним извходов модулятора, к второму входу ко -.1 второго подключен генератор низкой фиксированной частоты, причем выход модулятора подключен к исследуемому четырехполюснику, между входом и выходомкоторого через детекторы подключен фазометр Я,Однако данное устройство имеет низкую точность измерения, обусловленную тем что результаты измерения времени 20 задержки зависят от частоты и глубины модуляции сигнала, которые для каждого индивидуального измерителя могут быть разными. 2Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является устройство измерения времени задержки, со держащее последовательно соединенные перестраиваемый генератор и исследуемый четырехполюсник, между входом и выходом которого включен фаэометр 21.Однако это устройство имеет низкую. точность измерения ФВЗ, обусловленную неизбежным наличием переходных процессов, возникающих вследствие того, что непрерывно изменяется частота тестово,го сигнала, При этом измерение фазово.го сдвига между входными и выходными сигналами исследуемого четырехлопюсника происходит непрерывно, что приводит к значительным динамическим погрешнос тям измерения. Белью изобретения является повышение точности измерения и быстродействия,Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее последовательно соединенные перестраиваемый генератор тестовых сигналов и исследуемый четырехполюсник, между входом ивыходом которого включен фазометр, дополнительно введены кпючи, два умножителя кодов, бпок стыковки шкап, сумматор, регистр, цифровое отсчетное устройство и бпок управления, причем выходыфаэометра подключены к входам первогоумножителя непосредственно и черезипочи - к входам регистра, а выходы первого умножителя подключены к одним извходов блока стыковки шкал, вторые входы которого вместе с одними из входовсумматора и цифрового отсчетного устрой ства подключены к выходам регистра,причем выходы блока стыковки шкал подключены к вторым входам сумматора;соединенного своими выходами, с входамивторого умножитепя, выходы которого сое дтнены с входами регистра, при этом со"ответствующие . выходы бпока управленияподкпючены к управпяюшим входам перестраиваемого генератора, фаэометра, ключей, обоих умножителей, регистра и цифро;5вого отсчетного устройства.На чертеже представлена структурнаясхема предлагаемого изобретения,Устройство измерения ФВЗ, сигналовсодержит генератор 1 тестовых сигнапов, Э 0подкпюченный к входу исспедуембго че.тырехпопюсника 2, между входом и выходом которого вкпючен фаэометр 3, Выходы фвзометра 3 связаны с входами первого умножитепя 4 непосредственно и5через ключи 5 - с входами регистра 6Выходы первого умножитепя 4 пвдкпючены к одним из входов бпока 7 стыковкишкап, Вторые входы бпока 7 стыковкишкап вместе с входами цифрового отсчет ного устройства 8 и с одним из входовсумматора 9 подкпючены к выходу регистра 6. Выходы бпока 7 стыковки шкапподключены к вторым входам сумматора9, выходы которого связаны с вторым45умножителем 10, Соответствующие выходы блока 11 управления подкпючены к управляющим входам генератора 1, фаэометра 3, первого умножителя 4, ключей5, второго умножителя 10, регистра 6 ицифрового отсчетного устройства 8,50 на подключение к исследуемому четырехполюснику 2 тестового гигнвла с заданной частотой1 соответствующей 1-й,Устройство работает спедуюшим образом,С блока 1 1 управления на генератор 1 тестовых сигналов подается команда 945848 4самой точной шкале измерения, Поспе того, как закончатся переходные процессыв исследуемом четырехпопюснике 2 с блока 11 управления на фаэометр подаетсякоманда, с приходом которой в регистрефазометра 3 регистрируется код резупьтата измерения фазового сдвига междувходными и выходными сигналами с частотой висследуемого четырехполюсника, Этот код с помощью ключей 5 по команде бпока 11 управления заносится врегистр 6, с выхода которого так же покоманде бпока 11 управпения этот кодподводится к вторым входам блока 7 стыковки шкал. В это время по команде блока 11 управпения к входу исспедуемогочетырехпопюсника 2 подводится тестовый.сигнал с частотой 0), 4 значение которойниже значения ц) но выше значения частоты соответствующей соседней 3-й шкале. Код результата измерения, соответствующего этой частоте аналогично по команде блока 1 1 управпения, фиксируетсяв регистре фвзометра 3 и затем поступает на входы умножитепя 4 кодов, в котором по команде блока 11 управления происходит умножение этого кода на чиспо,равное отношению частот соседних шкапЮюв данном случае первой к второй),4 ваХ1 олученный код с выходов умножителя 4,поступает на первые входы бпока 7 сты-,ковки шкал. Блок 7 стыковки шкалосуществляет сопоставление резупьтвтовизмерения на соседних шкапах и опредепение числа целых фазовых циклов бопееточной шкалы, содержащихся в грубомрезультате. На узел стыковки подаетсядва резупьтата измерений, выраженных вйВ 1относительных единицах, ц соответст/ 1 ЪОвующий точной шкале, с использованиеме сигнала с частотой Ш и соответ-.. ствуюший более грубой соседнейшкапе,с испопьзованием сигнала с частотойЮ11 ля того, чтобы можно быпо сопоставитьрезультаты измерения относитепьных фазовых сигнапов, полученные на разныхчастотах, грубый резупьтат приводим кточной шкапе, т.е. уравниваем масштабыизмерений, что выполняется путем умнойМ жения грубого результатана коэ 4 ФОфициент Вычитая затем относитепьЩВмный резупьтат точного измеренияд маиэ приведенного к масштвбу точнбго йзмерения грубого реэупьтата, получаемпепое число Н ю.Ф йаси+ -- щ" вша 1 35 4 еКод- уточненного значения реиаозупьтата измерения запоминается в ре .(гистре 6 и в нужный момент в спедующей ступени устранения неоднозначности по . команде блока 11 управпения поступает на один иэ входов блока 7 стыковки шкал и сумматора 9. А в это время анапогично, как это приводилось на частоте И), /и О) А производится измерение фазового 1 О сдвига между входным и выходным сиг/папами с частотой Юп,соответствующей третьей, еше более грубой шкале измерения исспедуемого четырехполюсника, и умножение кода, полученного в резуньта рте измерения в умножителе 4 по командеЖи- блока 11 управпения на коэффициентФщ . Поученное в резупьтате умножения значение кода поступает на один из входов блока стыковки шкал, на вторые входы которого в этот момент поступает код, соответствующий предыдущему уточненнойму результату25Таким образом, производится поспедовательное уточнение результатов измерения от точного к бопее грубому до тех пор; пока не будет произведена стыковка всех шкал, измерения, включдя и самую грубую шкапу, соответствующую сигнапуЗО с частотой Щ и не будет получено окончательное значение ФВЗ согпасно выра- жению где+Й 5ЮМ 8иг. Югде- значение кода уточненного ре-И 3 Шэультата измерения на частоте.,Приэтом значение частоты Щ выбрано из1 усповия, обеспечивающего однозначный .ре, :зультат измерения фазового сдвига сигнала в исследуемом четырехнопюснике, т,е.а гН З 9 где 6 Н - значение ФВЗ на час 1 Нтоте ,,Бпя того, чтобы окончатепьный реэупьтат измерении соответствоваи ФВЗ в последней ступени устранения неоднознач-ности, коэффициент умножения умножителя 10 по команде бпока 11 управлениявыставляется равным 1(У, Попучеииый реэультат измерения ФВЗ по команде блока 5511 управленйя фиксируется на табло цифрового отсчетного устройства, и затемвесь цикл изменения повторяется сиачапа. 848 6Предлагаемое устройство измеренияФВЗ позволяет в широком диапазоне егозначений повысить точность измеренияпоскопьку погрешность измерения ФВЗ впредлагаемом устройстве будет онреде .пяться погрешностью измерения фазовогосдвига на самой высокой заданной частоте измерения,Кроме того, в зависимости от значения измеряемой вепичины в предлагае м;мом устройстве иммется возможноств впроцессе измерения сокращать чиспо вспятьмогатепьныхбоцее грубых измерений,что позвопяет существенно повысить быстродействие,Ф орму да из обре тени я цифровое устройство для измеренияфазового времени задержки сигнаыов, со-держащее поспедоватепьно соединенныеперестраиваемый генератор тестовых сигналов и исспедуемый четырехпопюсник,между входом и выходом которого вкпючен фазометр, о т и и ч а ю щ е е с ятем, что, с цепью повышения точностиизмерения и быстродействия, в него,введены кпючи, два умножителя кодов, бпокстыковки шкал, сумматор, регистр, цифровое отсиетиое устройство и бпок управ-пения, причем выходы фазометра подкючены к входам первого умножитепя непо-,средственно, и. через кпючи - к входамрегистра, а выходы первого умножитепяподключены к одним из входов :бпокастыковки шкап, вторые входы котороговместе с одними из входовсумматора ивходами цифрового отсчетного устройстваподкшочены к выходам регистра, причемвыходы блока стыковки шкап подключены .к вторым входам сумматора, соединенного своими выходами с входами второгоумножитепя, выходы которого соединеныс входами регистра, при этом соответствующие выходы блока управпения подключены к управляющим входам перестраиваемого генератора, фаэометра, обоих уыножитепей, кпючей, регистра и цифровогоотсчетного устройства,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Бова Н. Т. и др, Методы измерефния груцшовой скорости,и групповоговре; меии задерзски. Известия высших учебвых заведевий. Радиотехниками, т. 8, 19652. Авторское свидетепьство СССРМ 163221 кл (ф 041 ОЯ 6 197945848 аренко з 5329/67 Тираж 427 ВНИИПИ Государственного к по депам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Рауш