Измеритель фазовых флуктуаций сигналов

/О О Й НОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИГОСУДАРСТВЕН ПО ДЕЛАМ ИЗ ПИСАНИЕ ИЭ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ ОБРЕТЕНИЯ;ЕЛЬСТВУ У 11 Е.К, Батуре И, Фендрико8,8)(5 бс) 1. Благов В,А. и др. Аппаратурадля частотных и временных измерений,М., "Советское радио", 1971,с. 246-249.2. Фендриков А.И. Исследование иразработка методов аппаратуры дляизмерения фазового сдвига. Автореферат диссертации, Киев, КПИ, 1978,с. 19 (прототип).(54) (57) 1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХФЛУКТУАЦИЙ СИГНАЛОЕ, содержащийпервый и второй масштабно-временныепреобразователи, фазоиэмерительныйблок, генератор считывающих сигналов, генератор стробирующих сигналов,причем выходы масштабно-временныхпреобразователей соединены с входамифаэоизмерительного блока, сигналь"ный вход генератора стробирующихсигйалов соединен с входом первогомасштабно-временного преобразователя,вихры генератора считывающих сигмналов соединены с входами считывания масштабно-временных преобразователей, выходы генератора стробирующихсигналов соединены, со стробирующи-,ми входами масштабно-временных преобразователей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности измерения в широком частотном диапазоне, в него введенблок обработки результатов измере,выход фазоизмерительного блока соединен с входом блока обработки результатов измерения, вход опорногосигнала генератора стробирующихсигналов и вход генератора считывающих сигналов соединены с входнойклеммой опорного сигнала.:2. Измеритель по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что генератор .стробирующих сигналов содержит первый и второй делители частоты,фор.мирователь коротких импульсов элемент ИЛИ, измеритель среднего значения периода сигнала, управляе;мую линию задержки , первый и втброй элементы И, инвертор, кольцевой ,пересчетный блок и триггер, причем ,вход первого делителя частоты,соединен с входом генератора считывающих :импульсов и входной клеммой опорногосигнала, с выходом первого делителя ;частоты последовательно соединены формирователь коротких импульсов, " элемент ИИИ, управляемая линия задержки, второй делитель частоты, инвертор и первый элемент И, выходпервого элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, вход триггера соединен с выходом первогоделителя частоты, первый вход второго элемента И соединен с .выходомвторого делителя частоты, а вторыевходы обоих элементов И соединеныс выходом управйяемой линии зафржкии входом кольцевого пересчетного1081558 1 О блока, управляющий вход линии задержки соединен с выходом измерителясредйего значения периода сигнала,вход которого соединен с сигнальным 1Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь. ,зовано при измерении фазовых и частотных флуктуаций сигналов.Известно устройетво для измерения5 фазовых Флуктуаций сигналов путем сравнения частоты исследуемого сигнала с частотой опорного сигнала с помощью фазового детектора или электронно-счетного частотомера 1 .1Однако известное устройство от личается недостаточно высокой точностью, так как для их реализации в диапазоне частот исследуемого сигнала необходим перестраиваемый в таком же диапазоне опорный генератор, стабильность которого значительно хуже стабильности кварцевых генераторов фиксированных частот.Наиболее близким к изобретению 2 О по технической сущности является Фазометр, содержащий первый и второй масштабно-временные преобразователи, генератор стробирующего сигнала, генератор считывающего сигнала, фазоизмерительный блок, арифметический блок, блок управления, цифровой отсчетный блок, формирователь импульсов, причем входы обоих масштаб-. но-временных преобразователей соеди- ЗО иены с входными клеммами исследуемого и опорного сигнала соответственно, выходы масштабно-временных преобразователей соединены с входами фазоизмерительного блока, выход которого соединен с входом арифметического блока, выходы последнего соединены с входами цифрового отсчетного блока .и блока управления, выходы блока управления соединены с 4 О входами генератора стробирующих сигналов, выходы генератора считывающих сигналов соединены с входами считывания масштабно-временных преобраЗователей, сигнальный вход генера тора считывающих сигналов соединен входом генератора, выходы триггераи кольцевого пересчетного блокасоединены с выходными клеммами генератора стробирующих сигналов. 2с входной клеммой исследуемого сигнала, выходы генератора стробирующих сигналов соединены со стробирующими входами масштабно-временных преобразователей, вход формирователя импульсов соединен с входной клеммой исследуемого сигналй, и выход " с вторым входом блока управления с.При измерении фазовых флуктуаций в диапазоне частот исследуемого сигнала известным фазометром необходим перестраиваемый опорный генератор, с таким же частотным диапазоном. В генераторах с широкой полосой перестройки флуктуации, возникающие благодаря наличию цепей пере-. стройки, снижают точность измерений.Цельизобретения в повышен точнос-, ти измерения в широком частотном диапазоне.Поставленная цель достигается тем, что в измеритель фазовых Флуктуаций, содержащий первый и второй масштабно-временные преобразователи, фазоизмерительный блок, генератор считывающих сигналов, генератор стробирующих сигналов, причем выходы масштабно-временных преобразователей соединены с входами фазоизмерительного блока, сигнальный вход генератора стробирующих сигналов соединен с входом первого масштабно-временного преобразователя, выходы генера= тора считывающих сигналов соединены с входом считывания масштабно-временных преобразователей, выходы генератора стробирующих сигналов соединены с стробнрующими входами масштабно-временных преобразователей, введен блок обработки результатов измерений, а входы масштабно-временных преобразователей соединены между собой и с входной клеммой измерителя, выход фазоизмерительно,го блока соединен с входом блока обработки результатов измерения, вход1081558 424-1 и 24-2, фазоизмерительный блок25 генератор 26 стробирующих сигналов.Фазовый детектор 20 и АЦП 22 образуют фазоизмерительный блок 25,блоки 10 и 14, коммутатор 16 и АЦП 19образуют первый масштабно-временныйпреобразовательф блоки 1 и 15, коммутатор 17 и АЦП 21 входят во второй 10 масштабно-временный преобразователь. 55 3опорного сигнала генератора стробирующих сигналов и вход генератора считывающих сигналов соединены с входной клеммой опорного сигнала.Генератор стробирующих сигналов содержит первый и второй делители частоты, формирователь коротких импульсов, элемент ИЛИ, измеритель среднего значения периода сигнала, управляемую линию задержки, первый и второй элементы И, инвертор,кольцевой пересчетный блок и триггер, причем вход первого делителя час;тоты соединен с генератором счетных импульсов и входной клеммой опорного сигнала, с выходом первого делителя частоты последовательно соединены формирователь коротких импульсов, элемент ИЛИ, управляемая линия задержки, второй делитель частоты, инвертор и первый элемент И, выход первого элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, вход триггера соединен с выходом первого делителя частоты, первый вход второго элемента И соединен с выходом второго делителя частоты, а вторые входы обоих элементов И соединены с выходом управляемой линии задержки и входом кольцевого пересчетного блока управляющий вход линии задержки соединен с выходом измерителя среднего значения периода сигнала, вход которого соединен с сигнальным входом генератора, выходы триггера и кольцевого пересчетного блока соединеныс выходными клеммами генератора :стробирующих сигналов.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит первый де-.литель 1. частоты, формирователь 2 коротких импульсов, элемент 3 ИЛИ, управляемую линию 4 задержки, первый элемент 5 И, измеритель 6.среднего значения периода сигнала,второй делитель 7 частоты, второй элемент 8 И, инвертор 9, блоки 10 и 11 элементов И, кольцевой.пересчетный блок 12, триггер 13, блоки 14 и 15 элементов выборки-хранения, коммутаторы 16 и 17, генератор 18 считывающих сигналов, первый цифроаналоговый преобразователь 19, фазовый детектор 20, второй цифроаналоговый преобразователь 21, аналогоцифровой преобразователь 22,блок 23 обработки результатов измерения, масштабно-временные преобразователи Вход блока 23 обработки результа"тов измерения соединен с выходоманалого-цифрового преобразователя 15(АЦП) 22, вход которого соединен свыходом фазового детекгора 20,авходы последнего соединены с выходами цифроаналоговых преобразователей(ЦАП) 19 и 21. Входы ЦАП 19 и 21 20соединены с выходами коммутаторов16 и 17. Входы коммутатора 16 соеди"иены с выходами блока 14 элементоввыборки-хранения, а входы коммута.тора 17 соединены с выходами блока15 элементов выборки-хранения,сигнальные входы блоков 14 и 15 элемснтов выборки-хранения соединены междусобой и с входной клеммой устройства. Управляющие входы блоков элементов выборки-хранения 14 и 15 ЭОсоединены с выходами элементов Иблоков 10 и 11 соответственно, первые входы элементов И блоков.10 и11 соединены между собой и выходомкольцевого пересчетного блока 12.35 Вторые входы элементов И блока 10соединены между собой и с первымвыходом триггера 13, а вторые входыэлементов И блока 11 соединены между собой и с вторым выходом тригге ра 13. Третьи входы одноименныхэлементов И блоков 10 и 11 попарносоединенй между собой и с выходамикольцевого пересчетного блока 12.Первый делитель 1 частоты, формиро ватель 2 коротких импульсов, элемент ИЛИ 3, управляемая линия 4 задержки, второй делитель 7 частоты,инвертор 9 и первый элемент И 5 соединены последовательно. Второй вход 50 элемента ИЛИ 3 соединен с выходомпервого элемента И 5, а второй входпоследнего соединен с входом второго элемента И 8, выходом управляемойлинии задержки и входом кольцевогопересчетного блока 12. Второй входвторого элемента И 8 соединен с выходом делителя 7 частоты. Управляющий вход линии 4 задержки соединен45 с выходом измерителя, среднего зна-чения периода сигнала 6, вход кото"рого соединен с входной клеммойисследуемого сгггнала. Вход генератора считывающего сигнала 18 соединен с входной клеммой опорггого сигнала, а выход - с входами коммутатора 16 и 17.Устройство работает следующимобразом. гоИз высокостабильного сигналафиксированной частоты, в качествекоторого может быть взят выходнойсигнал стандарта частоты, с помощьюпервого делителя частоты 1 и форми.рователя коротких 2 импульсов формируют импульсы, период следованиякоторых равен требуемому интервалуопределения фазовых флуктуаций.Каждый сформированный короткий импульс. 20проходит через элемент ИЛИ 3, управляемую линию 4 задержки, первыйэлемент И 5 на другой вход элемента ИЛИ 3. В результате многократной рециркуляции короткого импульса 25в указанном контуре.на выходе управляемой линии задержки получают последовательность коротких импульсовс периодом следования Т =йг+й +15,где С - значение задержки сигналав управляемой линии 4 задержки,й - значение задержки сигнала вйпервом элементе И 5,- значениезадержки сигнала в элементе ИЛИ 3.Выходным кодом измерителя 6среднего значения периода сигналаустанавливается значение задержки,вносимое управляемой линией задержки, при котором значение периодаследования рециркулированных импуль ОТсов поддерживается равным Тгде Т - среднее значение периодаисследуемого сигнала эа времяВторой делитель частоты 7, второй элемент И 8 и инвертор 9 слу"жат для выделения из последовательности рециркулированных импульсовсерии иэ и импульсов и срыва послеэтого процесса рециркуляции. Припоступлении прециркулированныхимпульсов на вход второго делителя7 частоты на его выходе устанавливается потенциал, разрешающий прохождение и-го короткого импульса55через второй элемент И 8 на входустановки в "0" второго делителячастоты. Выходной сигнал второго делителя 7 частоты инвертируется инвертором 9 и поступает на второй вход первого элемента И 5, запрещая при этом прохождение через нее и-го короткого импульса. Последний и-ый короткий импульс полученной серии импульсов проходит через второй элемент И 8 и устанавливает второй делитель частоты в исходное, нулевое состояние. Сформированные серии из и импульсов поступают на первце входы элементов И первого 10 и,второго 11 блоков элементов И а также на вход кольцевого и-разрядного пересчетного блока 12, у которого один из разрядов установлен в состояние логической единицы, а остальные - в состояние логического нуля, При воздействии серии коротких импульсов на вход кольцевого пересчет- ного блока разрешающий уровень логической единицы появляется последовательно на выходе каждого его разряда и поступает последовательноена третий вход каждого из и элемен" тов И первого и второго блоков элементов И 1 О и 11. На вторые входы элементов И первого и второго блоков 10 и 11 поступает сигнал соответственно с прямого или инверсного выходов триггера 13, на вход которого подается выходной сигнал первого делителя частоты. При этом каждый им" пульс иэ серии коротких импульсов проходит через один из элементов И блоков 10 и 11 на управляющий вход соответствующего элемента выборки хранения первого 14 или второго 15 блоков элементов в зависимости от состояния триггера. Таким образом триггер, кольцевой пересчетный блок, первый и второй блоки элементов И 10 и 11 образуют распределитель коротких импульсов каждой серии на управляющие входы первого или второго блоков элементов выборки- хранения, Для устранения погрешности запоминания элементы выборки хранения могут быть выполнены цифровыми. Исследуемый сигнал поступает на сигнальные входы всех элементов выборки-хранения, которые осуществляют запоминание значений исследуемого сигнала в моменты прихода на их управляющие входы коротких импульсов. Первая и вторая группы элементов выборки хранения производят запоминание и значений исследуемого сигнала, равномерно.распределенных1081558 каз 1543/40 Тираж 711 ВНИИПО внутри одного его периода. Интервалвремени между периодами исследуемогосигнала, запомненными первой .и второй группами элементов выборки-хранения, равен интервалу определенияфазовых фауктуаций, Выходные кодовыесигналы,первой группы элементов выборки-хранения поступают на соответствующие входы первого коммутатора16, а выходные кодовые сигналы вто"рой группы элементов выборки-хранения подаются на соответствующиевходы второго коммутатора 17. На управляющие входы первого- и второго коммутаторов поступают выходные сиг налы генератора 18 считывающих сигналов, на вход которого подается опорный сигнал. При последователь ном подключении входов коммутаторовк входам цифроаналоговых преобразователей 19 и 21 на выходах последних И = 20, ц Ф 0,01 оТаким образом; предложенное тех О ническое решение позволяет повыситьточность измерения в широком частотном диапазоне без перестраиваемого высокостабильного опорного генера- тора. УИРОфоду 3 йеПЗюектизй 1 4