Анализатор плотности распределения случайной фазы сигнала

(7 ) Заявител ОР ПЛОТНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕЙНОЙ ФАЗЫ СИГНАЛА ЛУ асти быть измерительной техники и может использовано при разработке фазометров, измеряющих мгновенные значения фазовых сдвигов и стат характеристики флуктуаций фа нала.Известно устройство для измерени плотности вероятности случайной фазы квазигармонического сигнала, содержащее преобразователь частоты в напряжение, систему фазовой автопод стройки частоты, формирователи коротких импульсов, регистр сдвига и устройство регистрации. Данное устройство построено таким образом, что может измерять плотность распре деления только в диапазоне от О ическиезы сиг о 60едостаткомая точност.аиболее блости являеи распредел его является недостаиэмерений.эким по техническойся анализатор плотения случайной фазы т ущн ост Изобретение относится к о сигнала, содержащий последовательно соединенные формирователь и электронный ключ, счетчик импульсов, счетчик периодов, включенный.между входом формирователя и вторым входом электронного ключа, индикаторы числа импульсов, входы, которых соединены с выходами элементов совпадения, дискриминатор опережения и трехвходовые элементы И, первые входы которых присоединены к выходу бдойа управления, своим входом соединенного с входом формирователя. Выход каждого трехвходового элемента И соединен с общим входом разбитых на пары элементов совпадения, причем свободные входы всех четных элементов совпадения подсоединенык первому входу, а свободные входы всех нечетных - к второму выходу дискриминатора опережения, выходы которого соединены с входами формирователя.Известный анализатор обеспечивает измерение .ординат кривой плот 87950020 40 ности распределения случайной фазысигнала только при какой-то одной постоянной заранее аппаратурно обусловленной) ширине интервалов, соответствующих абсциссам кривой плотности распределения, и не имеет возможности изменять диапазон измерения случайной фазы сигнала и величину интервала дискретизации. Простоеуменьшение ширины интервала с сохранением пределов измерения приводит к увеличению объема аппаратуры.Целью изобретения является автоматизация процесса измерения и расширение функциональных возможностей15за счет обеспечения возможности изменения диапазона измерения функциираспределения случайной фазы при сохранении количества интервалов дискретизации.Указанная цель достигается благодаря тому, что в анализатор плотности распределения случайной фазысигнала, содержащий последовательно соединенные формирователь и электронный ключ, счетчик импульсов,счетчик периодов, включенный междувходом формирователя и вторым входомэлектронного ключа, эталонный генератор, выход которого подсоединен ктретьему входу электронного ключа,индикаторы числа импульсов, входыкоторых соединены с выходами элементов совпадения, дискриминатор опережения и трехвходовые элементы И,первые входы которых присоединенык выходу блока управления, своим входом соединенного с выходом формирователя, выход каждого трехвходовогоэлемента И соединен с общим входомразбитых на пары элементов совпадения, причем свободные входы всехчетных элементов совпадения подсоединены к первому выходу, а свободныевходы всех нечетных - ко второмувыходу дискриминатора опережения,входы которого соединены с входамиформирователя, введен делитель часто.ты с переменным коэффициентом деления, вход которого соединен с входомэлектронного ключа, а выход - с входом счетчика импульсов, выполненного в виде регистра сдвига, у которого прямой выход каждого разряда соединен со вторым входом своего трехвходового элемента И а инверсный55выход каждого последующего разряда соединен с третьим входом предыдущегоэлемента И. Введение в устройство нового элемента - делителя частоты с переменным коэффициентом деления, позволяет изменять пределы измерения случайной фазы при сохранении количества интервалов дискретизации.Кроме того, в анализатор введендешифратор состояния индикаторов числа импульсов, входы которого поразрядно соединены с выходами индикаторов числа импульсов, а выход - суправляющим входом делителя частотыс переменным коэффициентом деления.На чертеже представлена структурная схема анализатора плотности распределения случайной фазы сигнала.Он содержит формирователь 1, электронный ключ 2, счетчик 3 импульсов,счетчик 4 периодов, эталонный генератор 5, индикаторы 6-1-6-и числаимпульсов, элементы 7-1-7-н совпадения, дискриминатор 8 опережения, трехвходовые элементы И 91-9-и, блок10 управления, делитель 11 частотыс переменным коэффициейтом деления,дешифратор 12 состояния индикаторовчисла импульсов.Формирователь 1 представляет собой устройство, которое формируетинтервал времени, пропорциональныймгновенному сдвигу фаз от 0 до +180 Смежду исследуемым и опорным колебаниями,Интервалы между соседними разрядами счетчика 3 импульсов 1, выполненного в виде регистра сдвига,соответствуют абсциссам кривой плотности распределения,Дискриминатор 8 опережения фиксирует знак мгновенного сдвига фаз.Если исследуемый сигнал опережаетопорный, то дискриминатор выдает ло-гическую единицу (лог "1"7 по первомувыходу. Это соответствует положительному сдвигу фаз. В противномслучае лог "1" присутствует на втором выходе дискриминатора 8 опережения и соответствует отрицательномусдвигу фаз.На выходе дешифратора 12 вырабатывается код, с помощью которого взависимости от состояния индикаторов6-1-6-и устанавливается необходимыйкоэффициент деления у делителя 11частоты.Сначала рассматриваем работу анализатора в случае, когда коэффициентделения (11) делителя 11 частоты задан равным единице и его присутствие9500 6 товленные к открытию трехвходовые элементы И 9-1 - 9-Н и связанный с ним четный элемент 7 совпадения посылает его в соответствующий индикатор 6, регистрирующий ординаты кривой плотности распределения для положительных абсцисс в интервале от 4 до 5 . Во всех последующих периодах вхоцных колебаний работа анализатора при измерении ординат кривой плотности распределения для любых значений положительных абсцисс аналогична вышеописанной.Последовательность работы айаризатора не изменяется, если мгновенный Фазовый сдвиг отрицательный. При этом лог "1" присутствует на втором выходе дискриминатора 8 опереже- ния и подготавливает к открытию все нечетные элементы 7-1 -7-псовпадения, Короткие импульсы блока 1 О уарав ления, вырабатываемые после окончания выходных сигналов формирователя 1 через подготЪвленные к открытию трехвходовые элементы И 9-1 - 9- ) и нечетные элементы 7-1 - 7-е попадают в индикаторы 6-1-6- регистрирующие ординаты кривой плотности распределения для отрицательных абсцисс и т.д. Таким образом, анализатор обеспечивает возможность измере- ния ординат кривой плотности распре"деления как для положительных )так и для отрицательных значений абсциссов пределах от О до 18Выбор емкости счетчика 4 периодов, определяющего длительность измеритель-. ного цикла, в виде 10 (где=1,2,3) обеспечивает,авоматическое получение значений оценок вероятности, равных отношению числа зарегистрированных в индикаторах 6-1: - 6-о импульсов к емкости счетчика 4 периодов и соответствующих ординанам кривой плотности распределения.При необходимости построения кривой плотности распределения случайной разности фаз сигнала, колеблющейся в пределах от О до 180 , меняо ют коэффициент деления у делителя 11 частоты, значение которого задается из условия 5 10 15 20 25 40 4550 35 Опсе где 90 ре - требуемый продел измере 5 87 не оказывает влияния на функционирование описываемого устройства. Условимся при этом, что число разрядов счетчика 3 импульсов (Мс 18, а ширина интервалов, соответствующих абсциссам кривой плотности распределения Ми 1. Пределы измерения случайной разности Фаз у анализатора в этом случае будут самыми маленькими от ( О до 18 ),а интервалы Ч самыми узкими. Общее число абсцисс равно 36.После включения анализатора его схема устанавливается в исходное состояние, при котором электронный ключ11 111 2 закрыт логическим путем (лог О ) . С выхода Формирователя 1 в счетчик 3 импульсов, счетчик 4 периодов, в индикаторы 6-1-6-и числа импульсов и в делитель 11 частоты с переменным коэффициентом деления записывается число равное нулю, При этом на выхо)де счетчика 4 периодов появляется лог "1", которая подготавливает к открытию электронный ключ 2. Элемен,ты 7-1 - 7-и и 9 закрыты.При поступлении опорного 00 и исследуемого О.1 сигналов на входы анализатора его принцип действия сводит ся к следующему. На первом выходе дискриминатора 8 опережения возникает лог "1", если исследуемый сигнал опережает опорный, Она подготавливает к открытию все четные элементы совпадения 7-1 - 7-11. Формирователь 1 вырабатывает интервал времени, пропорциональный мгневенному сдвигу фаз, достигающему, предположим 4 Этот интервал открывает электронный ключ 2, через который импульсы эталонного генератора 5 поступают (через делитель 11 частоты с Кд=1) без изменения частоты в счетчик 3. По окончании импульса 1 пропорционального мгновенному сдвигу Фаз, закрывается электронный ключ 2 и прекращается работа счетчика 3 импульсов. Поскольку мгновенное значениеО 11 11 сдвига Фа з составляет 4 , ло г 1 оказывается на выходе четвертого разряда счетчика 3 , соответствующего в данном случае аб сцис сам крив ой плотности распределения в интервале от 4 до 5 . Э та лог " 1 " подготавлив ает к открытию тр ехвходовой элемент И 9 , отвечающий з а интервал Фаз овых сдвигов от 4 до 5 1) . После окончания сигнала на выходе формиров ателя 1 блок 1 О управления Формирует короткий импульс и через подгония случайной разности Фар, 11 пре - -младший предел измерения случайной разности Фаз, 87950050 В нашем примере Кд=10.Ширина же интервалов, соответствуюшщх абсциссам кривой плотности распределения, определяется в соответствии с выражением гдетон - ширина интервалов, соответствующих абсциссам кривойплотности распределения,при Кд=1.В нашем примере эта ширина увеличивается до 10 . Однако общее количество абсцисс в результате такой операции по-прежнему остается равным 36, и разрешающая способность статистического анализа на этом пределе измерения будет такой же, как в предыдущем случае.Процесс выбора необходимого предела измерения можно автоматизировать, если коэффициент деления делителя 11 частоты изменять с помощью управляющего кода, выраоатываемого дешифратором 12 состояния индикаторов числа импульсов. Значение управляющего кода зависит от состояния индикаторов 6 числа импульсов, зафиксирован.ного в результате предварительного статистического анализа случайного периода, проведенного на самом старшем пределе измерения при максимальном коэффициенте деления делителя 1 Гчастоты. Если предел измерения сразу выбран верно, изменения коэффициента деления делителя 1) не происходит и повторный анализ не проводится. Если же ни адно измеряемое значение случайного периода.в процессе предварительного анализа не достигает величины, соответствующей старшему пределу измерения, то в зависимости от состояния индикаторов 6 включается соответствующий предел измерения и проводится повторный (окончательный)статистический анализ,Использование предлагаемого технического решения обеспечивает воз.можность исследования статистических характеристик в области как больших, так и малых значений случайной фазы сигнала с высокой разрешающей способностью без увеличения объема измерительной аппаратуры. 5 1 О 15 го 25 30 35 4 о 45 Формула изобретения Анализатор плотности распределения случайной фазы сигнала, содержащий последовательно соединенные формирователь и электронный ключ, счетчик импульсов, счетчик периодов, включенный между входом формирователя и вторым входом электронного ключа, эталонный генератор, выход которого подсоединен к третьему входу электронного ключа, индикаторы числа импульсов, входы которых соединены с выходами элементов. совпадения, дискриминатор опережения и трехвходовые элементы И, первые входы которых присоединены к выходу блока управле-, ния, своим входом соединенного с выходом формирователя, выход каждого трехвходового элемента И соединен с общим входом разбитых на пары элементов совпадения, причем свободные входы всех четных элементов совпаде-, ния подсоЕдинены к первому выходу, а свободные входы всех нечетных - ко второму выходу дискриминатора опережения, входы которого. соединены с входами формирователя, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью автоматизации процесса измерения и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности изменения диапазона измерения функции - распределения случайной фазы сигнала при постоянном количестве интервалов дискретизации, в него введен делитель частоты с переменным коэффициентом деления, вход которого соединен с входом электронного ключа, а выход - с входом счетчика импульсов, выполненного в вице регистра сдвига, у которого прямой выход каждого разряда соединен совторым входом своего трехвходового элемента И, а инверсный выход каждого последующего разряда соединен с третьим входом предыдущего элемента И, а также введен дешифратор сос-, тояния индикаторов числа импульсов, входы которого поразрядно соединеныс выходами индикаторов числа импуль. сов, а выход - с управляющим входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления.