SU1076869A1 - Способ измерени групповой задержки - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГРУППОВОЙ ЗАДЕРЖКИ путем измерени  на двух частотах и вычислени  результата, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени5 однозначности измерени , на каждой из частот измер ют фазовую зещержку, а групповую задержку определ ют из соотношени  Ч((%) (i)% Wj-u; где tf- - группова  задержка, w-,,uJ2 - частоты колебаний; ф(, tф(W2) фазовыЪ задержки на частотах UJ и tV2, О) 00 о со t-t Ш (Риг. 7

Description

Изобретение относитс  к электрическим измерени м, в частности к измерени м параметров четырехполюсников , и может быть использовано дл  измерени  и контрол  групповой задержки , а также частотной характеристикой групповой задержки каналов св зи, фильтров, линий задержки и других цепей.

Известен способ измерени  фазовой задержки вместо групповой задержки с использованием информации, содержащейс  в фазе несущей сигнала. Способ заключаетс  в подаче радиоимпульса на измер емый четырехполюсник, выделении момейтов пересечени  входным и выходным радиоимпульсами и заданного уровн  отсчета нулевого уровн  в одноименном направлении, идентификации моментов отсчета фазовой задержки путем подсчета моментов пересечени  каждым радиоимпульсом заданного уровн  подсчета, измерении интервала времени межго. идентифици-i рованными моментами, равного фазовой задержке. Уровни подсчета задают большими уровней ложных сигналов. Моменты отсчета фазовой задержки должны располагатьс  на участках сигналов , где переходные процессы фазы затухают до достаточно малой величины , что достигаетс  отсчетом достаточного количества моментов пересечени  уровней подсчета. Путем отсчета надлежащего количества моментов пересечени  уровней подсчета можно также исключить или наоборот обеспечить вли ние ложных сигналов на результат измерени  1.

Указанному способу свойственна методическа  погрешность из-за неравенства фазовой и групповой задержке при измерении четырехполюсников с дисперсией.

Известен также способ измерени  групповой задержки, основанный на определении крутизны фазочастотной характеристики четырехполюсника путем измерени  на двух частотах и вычислени  результата измерений, в котором используетс  приближенное равенство групповой задержки и времени задержки четырехполюсником модулирующего сигнала. Согласно известному способу подают на четырехполюсник модулированные колебани  (можно использовать различные виды модул ции ), детектируют выходной сигнал и измер ют врем  задержки или фазовый сдвиг модулируквдего сигнала 2.

Недостатком известного способа  вл етс  сравнительна больша  погрешность измерени , обусловленна  измерением на модулируквдей (низкой) частоте. При этом информаци , содержаща с  в фазе несущей частоты, не используетс .

Цель изобретени  - обеспечение однозначности измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  групповой задержки путем измерени  на двух частотах и вычислени  результата 7 на каждой из частот измер ют фазовую задержку, а групповую задержку определ ют из соотношени 

1-ЧЮ

сф

V ф(и;,К

(11

где tr - группова  задержка/

j, частота колебаний (угловые или циклические/, ф(%/(г) фазовые задержки на частотах 0/2

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства дл  измерени  групповой задержки согласно предлагаемому способу; на фиг. 2 временные диаграммы, по сн ющие работу устройства.

Дл  измерени  групповой задержки

на четырехполюсник подают колебани  с частотами ил, и ш, измер ют фазовую задержку на каждой из этих частот и вычисл ют групповую задержку по формуле (1). При этом приращение

частоты (wj-u, I выбирают минимальным, исход  из нелинейности фазочастотной характеристики четырехполюсника и допустимой погрешности измерени  Ошибки измерени  исключаютс  благодар  измерению, групповой задержки через измерени  фазовой задержки, которые в отличие от измерений фазового сдвига (угла)  вл ютс  однозначными .

Устройство дл  осуществлени  способа содержит генератор 1 радиоимпульсов с посто нной фазой и управл емой несущей частотой, измер емый четырехполюсник 2, образцовый четырехполюсник 3, измерительный канал 4 и опорный канал 5. .

Каждый канал включает входной каскад 6, блок 7 преобразовани  максимального значени  радиоимпульса

в посто нное напр жение, дискриминаторы 8 и 9 уровн , селектор 10 импульсов, элемент 11 совпадени , блок 12 преобразовани  врем -код вычислительный блок 13 и блок 14 управлени .

К выходу генератора 1 подключены измер емый 2 и образцовый 3 четырехполюсник . С выходом измер емого четырехполюсника 2 св зан вход измерительного канала 4, ас выходом образцового - вход опорного канала 5. В каждом из каналов входной каскад (повторитель) б подключен к блоку 7 преобразовани  максимального значени  радиоимпульса в посто нное

напр жение, построенному на основе пикового детектора, и дискркг кпатора 8 и 9 уровн . Выход блока 7 подсоединен к входу управлени  уров нем срабатывани  дискриминатора 8. К выходу дискриминатора 8 подключен селектор ( распределитель ) 10 импуль сов, состо щий из счетчика и дешифр тора (схемы совпадени ), подключенного к выходам счетчика. К выходам дискриминатора 9 и селектора 10 под ключен элемент 11 совпадени . Выход элемента 11 совпадени   вл етс  выходом канала 4. К выходам каналов 4 и 5 подключе блок 12 преобразовани  врем  - код, содержащий генератор квантующих импульсов , элемент совпадени  и счетчики . Выход блока 12 соединен с входом вычислительного блока 13. Кроме того, вычислительный блок 13 св  зан с генератором 1. Блок 14 управл ни  обеспечивает работу измерител  в соответствии с заданным алгоритмом . Измерение фазовой задержки на каждой из частот ш и й/ осуществл етс  в два этапа. На первом этапе автоматически задают уровни срабатывани  дискрими наторов 8 в каналах 4 и 5 относительно максимальных значений основных сигналов на входах каналов. Дл  этого на входы измер емого и образцового четырехполюсников 2 и 3 подают радиоимпульс с генератора 1 и преобразуют максимальное значение огибающей радиоимпульса на вход каждого канала в посто нное напр жение . Полученные напр жени  с блока 7 пойтупают на дискриминатор 8 и определ ют уровни их срабатывани  Коэффициенты передачи блоков 7 выби рают такими, чтобы уровень срабатывани  каждого из дискриминаторов 8 был большим максимального уровн  ложных сигналов, но меньшим максимума первого колебани  в основном радиоимпульса, имеющего ту же пол рность , что и уровеньсрабатывани  фиг. 2Ь,с,Ы . На втором этапе выдел ют интервал времени, равный фазовой задержк и преобразуют его в код (измер ют) . Дл  этого с генератора 1 на оба чет рехполюсника 2 и 3 подают еще один радиоимпульс (фиг. 2с)с начальной ф зой О или .180° Опорный и измерительный каналы р ботают аналогично. Рассмотрим работ измерительного канала 4. Сигнал с выхода измер емого четы рехполюсника 2 (фиг. 2 b), пройд  входной каскад 6 {фиг. 2ct , поступа ет на дискриминаторы 8 и 9 уровн . При нулевой начальной фазе радиоимпульса с генератора 1 напр жени  с выходов блоков 7 в каналах 4 и 5 и уровни срабатывани  дискриминаторов 8 (фиг. 2d)должны иметь отрицательную пол рность, а при начальной фазе 180 - положительную. Дискриминатор 9 формирует импульсы (фиг. 2е) в; моменты пересечени  основным и ложным сигналами нулевого уровн  (в данном случае при положительном знаке производной сигнала/, а дискриминатор 8 - импульсы (фиг.2) лишь в моменты пересечени  основным радиоимпульсом заданного уровн  срабатывани  ( в данном случае при отрицательном знаке производной сигнала . Импульсы с выхода дискриминатора 8 поступают на вход селектора 10. Сигнал с выхода селектора (фиг. 2), соответствующий заданному номеру отсчетного периода в основном радиоимпульсе , поступает на управл ющий вход элемента 11 совпадени . В данном случае этот сигнал открывает элемент 11 совпадени  на врем  от четвертого до п того импульса с выхода дискриминатора 9. За это врем  через вентиль проходит один из импульсов с выхода дискриминатора 9. Этот импульс (фиг. 2Ъ} поступает на вход блока 12 в качестве стоп-импульса F. На другой вход блока 12 поступает полученный аналогичным образом старт-импульс Е (фиг. 2il с выхода опорного канала 5. Диаграммы, изображенные на фиг. 4, соответствуют случаю , когда образцовый четырехполюсник 3 не используетс  и вход опорного канала 5 подключен непосредственно к выходу генератора 1.Поэтому сигнал показанный на фиг. 20 ,  вл етс  входным сигналом опорного канала. Интервал времени между импульсами зиГ, равный фазовой задержке, преобразуетс  в цифровой код блоком 12. Полученный код вводитс  в вычислительный блок 13. После поступлени  в вычислительный блок 13 кода фазовой задержки на каждой из частот ы и Ш2 это устройство вычисл ет групповую задержку в соответствии с формулой (1). Блок 14 управл ет переключением частоты генератора 1, устанавливает в исходное состо ние блоки 7 и селекторы 10 в каналах 4 и 5, а такжеблок 12. Функции устройства управлени  может выполн ть блок 13, в качестве которого может использоватьс  микропроцессор. Код частоты колебаний поступает с блока 14 управлени  в генератор 1 и в вычислительный блок 13 или из блока 13 в генератор 1, если блок 13 выполн ет функции,управлени . Возможна передача кода из генератора 1 в блок 13. При необходимости генератор 1 может содержать частотомер дл  точногоизмерени  частоты колебаний, код с которого вводитс  в блок 13.

йзмисленный в блоке 13 результат измерени  групповой задержки может , помимо индикации, вводитьс  в цифровой форме в автоматическую систему контрол , управлени  качеством продукции и т.п., в зависимости от назначени  устройства.

Дл  измерени  частотной характеристики групповой задержки процесс измерени  многократно повтор ет, измен   частоту генератора 1 в интересующем диапазоне. Дискретность по частоте (число точек выбирают исход  из неравномерности частотной характеристики групповой задержки и требуемой точности измерени .

Дл  измерени  групповой задержки без учета вли ни  ложных сигналов измерительный радиоимпульс должен быть наиболее коротким, а коммутаци  в селекторах 10 каналов 4 и 5(выбор номера отсчетного периода ) должна осуществл тьс  таким образом, чтобы отсчетные периоды (фиг. 2 q;) располагались как можно ближе к началу основных сигналов, но На участках сигналов, где вариаци  фазы затухает до достаточно малой величины.

Дл  измерени  с учетом вли ни  ложных сигналов необходимо, чтобы отсчетный период в выходном сигнале (фиг. 2)располагалс  на участке сигнала с наиболыиим вислом наложенных ложных сигналов, например задержанных на врем  .Дл  этог отсчетные периоды должны отсто ть от начала входного и выходного сигналов на врем  большее 4iф.Peзyльтат такого измерени  соответствует измерению с помощью непрерывного синусоидального сигнала.

Образцовый четырехполюсник 3 включают при Измерени х методом сравнени  с образцом, например, дл  измерени  небольших неравномерностей группово задер ски.

Входные каскады б могут иметь ( в зависимэсти от величины и динами

ческого диапазона сигналов на выходе измер емого и образцового четырехполюсников автоматическую регулировку усилени  или быть логарифмическими . При величине этих сигналов, достаточной дл  нормальной работы следукхцих каскадов во всем диапазоне частоты, и при достаточно высоком их входном импедансе, каскады 6 могу отсутствовать.

Если в одном или обоих каналах 4 и 5 отсутствуют ложные сигналы (помехи/ , то уровень срабатывани  соответствующего дискриминатора 8 может устанавливатьс  равным нулю.

Если разность фазовых задержек измер емого и образцового четырехполюсников 2 и 3 меньше, чем минимальный период колебаний несущей частоты радиоимпульсов, то на их входы могут подаватьс  с генератора 1 непрерывные колебани  с измен ющейс  частотой, а не радиоимпульсы. В этом случае каналы 4 и 5 содержат лишь входные каскады 6 и дискриминаторы 9.

В случае, если в диапазоне частот на которых необходимо измер ть групповую задержку, амплитудочастотна  характеристика четырехполюсника 2 или 3 достаточно равнрмерна, уровень срабатывани  дискриминатора 8 в соответствующем канале не об зательно задавать заново перед измерением фазовой задержки на каждой частоте. Благодар  этому можно уменьшить врем  измерени .

Предлагаемый способ измерени  груповой задержки позвол ет однозначно измер ть фазовую задержку путем измерени  интервала времени между двум  радиоимпульсами ( дл  однократного измерени  групповой задержки достатоно подать на измер емый четырехполюсник всего четыре радиоимпульса, что обеспечивает малое врем  измерени  а также производить измерени  как с учетом, так и без учета ложных сигналов , что определ етс  надлежащим выбором моментов отсчета во входном и выходном сигналах.

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГРУППОВОЙ ЗАДЕРЖКИ путем измерения на двух частотах и вычисления результата, отличающийся тем, что, с целью обеспечение однозначности измерения, на каждой из частот измеряют фазовую задержку, а групповую задержку определяют из соотношения где t_r - групповая задержка,’

   Щ,и)_г - частоты колебаний,’ *φ(^ωι) - Фазовые задержки на частотах иц и w₂·

   1076869 А