PL159293B1 - Method of and system for measuring phase noise of periodic oscillation generators - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do pomiaru szumów fazowych generatorów drgań periodycznych poprzez pomiar estymatora widma gęstości mocy szumów fazowych.

Znany jest sposób pomiaru szumów fazowych, zgodnie z któiym sygnał mierzony jest z sygnałem odniesienia, przy czym oba sygnały są zsynchronizowane. Oba sygnały dokładnie się odejmują i pozostaje jedynie sygnał szumów generatora mierzonego. Sygnał ten przez analizator widma przedstawiony jest jako przebieg mocy sygnału szumów w funkcji częstotliwości. Wykonuje się pomiar estymatora gęstości mocy sygnału.

Znany jest układ do pomiaru szumów fazowych, który zawiera generator odniesienia. Wyjście tego generatora połączone jest z wejściem detektora fazy. Drugie wejście tego detektora fazy połączone jest z wyjściem generatora mierzonego. Wyjście detektora połączone jest poprzez wzmacniacz małoszumny z analizatorem widma. Ponadto w układzie zastosowano na wyjściu detektora sprzężenie zwrotne z pętlą fazową w celu zrównania częstotliwości generatorów przebiegów mierzonego i odniesienia.

Znane jest z opisu patentowego ZSRR nr 1 161 903 A urządzenie do automatycznych pomiarów współczynnika szumów. Sygnał z dzielnika po przejściu przez przetwornik analogowocyfrowy przedostaje się do mikroprocesora. W przypadku gdy napięcie na wyjściu przetwornika jest wyższe od zadanej wartości sygnał pętlą sprzężenia zwrotnego przechodzi na wejście dzielnika powodując zmniejszenie sygnału proporcjonalnie do V-. Sygnał z mikroprocesora przechodzi do sumatora bezpośrednio oraz przez dekoder.

Wadą znanych rozwiązań jest konieczność stosowania pętli fazowej, a to narzuca stosowanie generatora odniesienia przestrajanego napięcia. Ponadto, trudne jest całkowite wyeliminowanie korelacji między sygnałami generatora i odniesienia, zwłaszcza w zakresie niskich częstotliwości charakterystyki mocy szumów.

W sposobie według wynalazku znajduje się czas przejścia przez zero sygnału uzyskanego po wymieszaniu sygnałów z obu tych generatorów. Jako szumy sygnału generatora mierzonego wydziela się ciąg sygnałów w wąskich przedziałach czasowych przejścia przez zero sygnału uzyskanego po wymieszaniu i mierzy się estymator gęstości mocy tego wydzielonego sygnału.

159 293

Układ według wynalazku zawiera komputer połączony z wyjściem wzmacniacza małoszumnego poprzez układ sterujący, a także połączony jest szyną danych i szyną kontrolną z przetwornikiem analogowo-cyfrowym, którego wejście również połączone jest z wejściem wzmacniacza o małym współczynniku szumów. Wyjście komputera połączone jest z urządzeniem obrazującym.

Dzięki eliminacji sprzężenia zwrotnego z pętlą fazową ułatwiona jest automatyzacja pomiaru, a także jest możliwe zastosowanie generatora odniesienia, który nie musi być przestrajany napięciem. Pomiar za pomocą układu może być w pełni zautomatyzowany programowo.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przebieg w czasie sygnału po wymieszaniu, fig. 2 przedstawia wydzielony sygnał szumów w funkcji czasu, a fig. 3 - schemat blokowy układu do pomiaru szumów fazowych generatora drgań periodycznych.

Sygnał z generatora mierzonego 1 i generatora odniesienia 2 miesza się w detektorze fazy 3. Po wyznaczeniu wąskich przedziałów czasowych (toi, tu, to2, ti2,..., ton, tm) przejścia przez zero sygnału uzyskanego po wymieszaniu szumów, wyznacza się ciąg sygnału szumów Ssz w tych przedziałach i mierzy się estymator gęstości mocy tak uzyskanego sygnału szumów.

Układ zawiera detektor fazy 3, którego wyjścia połączone są z generatorem odniesienia 2 i z generatorem mierzonym 1. Wyjście detektora fazy 3 połączone jest poprzez wzmacniacz o małym współczynniku szumów 4 z przetwornikiem analogowo-cyfrowym 5. Drugie wejście tego przetwornika połączone jest szyną kontrolną K z komputerem 6, a wejście przetwornika analogowocyfrowego 5 połączone jest z komputerem 6 szyną danych D. Komputer 6 połączony jest także z monitorem 8 oraz z wyjściem wzmacniacza 4 poprzez układ sterujący 7.

Sygnały z generatora mierzonego 1 i z generatora odniesienia 2 mieszane są w detektorze fazy

3. Ze względu na to, że generatory te nie są synchronizowane przebieg na wyjściu detektora jest sumą następujących przebiegów: cos [(cu2-c<u)t + <o] + 0sin(<>2-<ai) + φο, gdzie o i ωι - pulsacja obu generatorów, ψο - przesunięcie fazy między nimi, a φ - amplituda sygnału szumów.

Przebieg ten ilustruje fig. 1, przy czym przebieg szumów został wyodrębniony na tej fig. 2 jako dodatkowy fragment A. Amplituda szumów φ występuje w momentach przejścia przez zero sygnału Sm uzyskanego po zmieszaniu sygnałów obu generatorów 1, 2. Aby wyodrębnić sygnał szumów Sz, bramkuje się sygnał po zmieszaniu Sm podczas jego przejścia przez zero w wąskich przedziałach czasowych toi-tn, to2-ti2,..., ton-tm. Uzyskany w ten sposób sygnał szumów S_3Z przedstawiony jest na fig. 2.

Układ sterujący 7 reaguje na przejścia przez zero sygnału dudnień obu generatorów 1, 2 i przekazuje do komputera polecenie otwarcia bramki sterującej przetwornikiem analogowocyfrowym 5. Sygnał szumów fazowych z wyjścia detektora 3 po wzmocnieniu i przetworzeniu na sygnał cyfrowy jest bramkowany i wprowadzany przez szynę danych D do komputera 6, który dokonuje obliczenia szybkiej transformaty Fouriera. Komputer umożliwia uśrednienie wyniku dla pewnej liczby cykli pomiaru. Wynik w postaci essymatora widma gęstości mocy jest zobrazowany w urządzeniu obrazującym rysunek w monitorze 8.

Zakład Wydawnictw UPRP. Nakład 90egz. Cena 10000 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób do pomiaru szumów fazowych geneeatorów drgań periodycznych, w którym miesza się sygnał z tego generatora z sygnałem odniesienia w celu wydzielenia sygnału szumów i mierzy się estymator gęstości mocy uzyskanego sygnału szumów fazowych, znamienny tym, że znajduje się czas przejścia (toi-tn, to2-ti2,..., ton-tm) przez zero sygnału (Sm) uzyskanego po wymieszaniu sygnałów z obu generatorów (1, 2) i wydziela się jako szumy (Ssz) generatora sygnału mierzonego (1) cćąg sygnnłów w wąskich przedzżałach ccasowych ((01-tn, too-ti2,..., t_Oo-tm) przejścia przez zzro sygnału (Sm) uzyskanego po wymieszaniu sygnałów obu generatorów (1, 2) oraz mierzy się estymator gęstości mocy tak wydzielonego sygnału szumów (Ssz).
2. 2. Układ do pomiaru szumów fazowych generatorów drgań periodycznych zawierający generator odniesienia, którego wyjście wraz z wejściem generatora sygnału mierzonego połączone jest z detektorem fazy, połączonym korzystnie ze wzmacniaczem o małym współczynniku szumów oraz zawierający komputer i przetwornik A/C, a na wyjściu zawierający wskaźnik mierzonej wielkości, znamienny tym, że komputer (6) połączony jest z szyną danych (D) i szyną kontrolną (K) poprzez przetwornik analogowo-cyfrowy (5) z wyjściem tego wzmacniacza o małym współczynniku szumów (4), przy czym komputer (6) połączony jest także z zewnętrznym urządzeniem sterującym (7), którego wejście połączone jest z wyjściem wzmacniacza o małym współczynniku szumów (4).