SU1383222A1 - Измеритель фазовых флуктуаций прот женных четырехполюсников - Google Patents

Description

(21)4147350/24-21

(22)04.08.86

(46) 23.03.88. Бнш. № 11

(72) В.Б. Белоусов, Е.В. Грохольский

и В.Н. Лесн к

(53)621.317.77(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР №1121627, кл. G 01 R 25/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР №815674, кл. G 01 R 25/00;. 1979.

(54)ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИИ ПРОТЯЖЕННЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНЖОВ

(57)Изобретение может быть исполь- дл  измерени  и.сонтрол  фазовых флуктуации и фазочастотных ха- р актеристик прот женных четырехполюсников (ПЧ). Целью изобретени   вл етс  повышение точности, автоматизаци , измерений, расширение функцио- нальных возможностей. Сигнал генера- тора 1 опорного сигнала с частотой Яд делитс  делителем 6 частоты до низкой частоты fl. Из сигналов с частотами Л и Ядпутем сложени  и умно I

. жени  частот в синтезаторе 2 частоты формируетс  выходное колебание с частотой и , где k - целое. Сформированное колебание проходит через исследуемый ПЧ 3 и поступает на изме- .ритель 7 квадратур (ИК), практически мгновенно замер ющий квадратурные ; составл ющие входного сигнала (ВС), по которым в блоке 11 вычислени  арктангенса узла 5 обработки информации вычисл етс  фаза ВС. Дл  вьщелени  фазовых флуктуации ПЧ в вычитателе 12 из замеров фазы ВС вычитаетс  посто нна  составл юща , определ ема  в блоке 13 усреднени  и поступающа  на выход ИК 7. В ИК 7 квадратурные составл юпще ВС формируютс  на входе и выходе 90 широкополосного фазовращател  8 и измер ютс  цифровыми стробоскопическими преобразовател ми 9 и 10. ИК 7 запускаетс  в момент перехода через ноль синхросигнала с частотой Я, поступающего по вспомогательной линии св зи 4 с выхода де-i Ш1Твл  6 частоты. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

I

S

(Л

со оо со го го ю

Изобретение относитс  к радиотехнике и св зи, в частности к фазовым измерени ми, и может быть использовано дл  измерени  фазовых флуктуации и фазовых соотношений в прот женных четырехполюсниках в широком диапазоне частот, особенно с территориально разнесенными входом и выт ходом.

Цель изобретени  - повьшгение точ- ности и автоматизаци  измерений, расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлена функциональна  схема измерител  фазовых флуктуации прот женных четырехполюсников .

Измеритель фазовых флуктуации прот51женных четырехполюсников содержит генератор 1 опорного сигнала, синтезатор 2 частоты, зажимы дл  подключени  исследуемого четырехполюсника 3, вспомогательную линию 4 св зи, узел 5 обработки информации, делитель 6 частоты и измеритель 7 квадратур, причем выход генератора 1 с входом делител  6 часто - ты и первым входом синтезатора 2 частоты , выход делител  6 частоты сое- дине:н , с вторьм входом синтезатора 2 частоты и через вспомогательную линию 4 св зи с управл ющим входом измерител  7 квадратур, выход синтезатора 2 частоты подключен к входному зажиму исследуемого четырехполюсника 3, выходной зажим которого подключен к сигнальному входу измерител  7 квадратур, оба выхода измерител  7 квадратур подключены к соответствующим входам узла 5 обработки информации, оба выхода которого  вл ютс  выходами измерител .

Измеритель 7 квадратур содержит широкополосный фазовращатель 8, цифровые стробоскопические преобразователи 9 и 10, причем вход широкополосного фазовращател  8 соединен с сигнальным входом цифрового стробоскопического преобразовател  9 и  вл етс  сигнальным входом измерител  7 квадратур, а его выход подключен к сигнальному входу цифрового стробоскопического преобразовател  10, управл ющие входы цифровых стробоскопических преобразователей 9 и 10 соединены с управл ющим входом изме- рите.п  7 квадратур, а их выходы  вл ютс  выходами измерител  квадратур

Кроме того, узел 5 обработки информации содержит блок 11 вычислени  арктангенса, вычитатель 12 и блок

с 13 усреднени , причем оба входа узла 5 обработки информаг ии соединены с соответствующими входами блока 11 вычислени  арктангенса, выход которого соединен с первым входом вычи0 12 и входом блока 13 усреднени , выход блока 13 усреднени  соединен с .вторым входом вычитате- л  12, а выходами узла 5 обработки информации  вл ютс  выходы вычитате5 л  12 и блока 13 усреднени .

Устройство работает следующим образом .

Сигнал генератора 1 опорно го сигнала частоты делитс  делителем 6

0 частоты до низкой частоты . . Из частот До и 51 путем, например, пр мого когерентного синтеза с использованием умножителей и смесителей формируетс  выходное колебание с ча5 стотой вида kP, где k - целое. Ввиду возрастани  фазовых шумов.при умножении частоты на 20 Ig К, где К - коэффициент умножени , частоты, получение спектрально чистого колебани 

0 на выходе синтезатора 2 возможно при К 100-200. Формируема  при .. этом на выходе синтезатора 2 сетка частот получаетс  довольно редка , что, впрочем, вполне достаточно дл 

5 целей измерени  фазовых флуктуации Прот жейных четырехполюсников.

Сформированное колебание проходит через исследуемый четырехполюсник 3 и поступает на измеритель 7

0 квадратур, который практически мгновенно (за врем , меньше 1 -не) фиксирует величину квадратурных составл ющих на выходе четырехполюсни-, ка 3 в момент перехода через ноль

с синхросигнала, поступающего по вспомогательной линии 4 св зи на вход синхронизации измерител  7 квадратур , например, с отрицательного значени  в положительное. Оцифрованные значени  квадратур поступают на соответствующие входы блока 11 вычислени  арктангенса узла 5 обработки . информации, в котором по вычисл етс  значение фазы сигнала на выходе четырехполюсника 3. Отсчеты фазы следуют с частотой Я , которой синхронизируетс  измеритель 7.

Ввиду кратности частоты входного сигнала измерител  7 квадратур и

0

5

сигнала синхронизации при неизменной структуре измерител  и отсутствии фазовой нестабильности в четырехполюснике 3 на выходе блока 11 вычислени  арктангенса будет фиксироватьс  в каждом замере одна и та же фаза tfp с точностью до фазовых флуктуации синтезатора 2 частоты и вспомогательной линии 4 св зи.

Реальный четырехполюсник вносит в каждый замер фазы if. дополнительный случайный фазовый сдвиг ( .

(I +

о

который и выражает фазовую нестабильность четырехполюсника (фазовые флуктуации). Дл  выделени  значений сСч-из замеров фазы Lf необходимо вы- честь из них посто нную детерминиро- Ванную составл ющую tj.. При идеальном усреднении и фазовом шуме с нулевым средним (c/ i,- 0)

Ч,При этом фазовые флуктуации будут равны

Г Ч-,- ,

(1)

В блоке 13 определ етс  tjp., а операци  (1) выполн етс  в вычитателе 12 узла 5 обработки информации. Таким образом, на выходе узла 5 обработки информации имеетс  не только информаци  о фазовых флуктуаци х с/ ц, но и усредненна  информаци  Q.o If на выходе исследуемого четырехполюсника 3 на момент перехода через ноль сигнала синхронизации, поступающего по вспомогательной линии 4 св зи.

При переключении частоты выходного сигнала синтезатора 2 в диапазоне частот n/k j Л Slj, где j - номер установленной частоты, мржно сн ть зависимость от частоты k не только .фазовой нестабильности исследуемого четырехполюсника ffif.-, но и фазы tfCk-fl) на его выходе. Замкнув выход синтезатора 2 на вход измерител  7, . можно сн ть и зависимость фазы на ;: входе исследуемого четырехполюсника от частоты (k:S) . Фазочастотна  характеристика исследуемого четырехполюсника определ етс  вьфалсением

0

5

0

5

0

5

dt4(kjO)4 o(MO-4 ;(kj.fi),

 , k 57, .

Дл  оперативного измерени  фазо- частотной характеристики прот женного четырехполюсника необходимо либо иметь два измерител  7 и два узла 5 обработки информации, при- v чем один подключить к входу исследуемого четырехполюсника, а другой - к выходу последнего, либо зависимость фазы от частоты на выходе синтезатора 2 измерить заранее, а инфор- г мацию о зависимости .) дл  повышени  автоматизации измерений записывать в ОЗУ, размещаемое дл  этих целей в узле 5 обработки информации.

При наличии нескольких прот жен- Q ных четырехполюсников (линий св зи), подключенных входом к одному синтезатору частоты, возможно измерение не только фазовых флуктуации и фазовых сдвигов, ВНОС1-1МЫХ ими на различ- 5 ных частотах рабочего диапазона, но . и оперативное измерение их взаимных фазовых характеристик. Дл  этого к выходу каждого четырехполюсника подключаетс  измеритель 7 квадратур и Q узел 5 обработки информации.

Дл  работы на различных частотах достаточно лишь переключить частоту выходного сигнала синтезатора 2 ввиду кратности ее частоте вз ти  выборок квадратур измерителем 7.

Дл  измерени  квадратур измерителем 7 в цифровом стробоскопическом преобразователе 9 запоминаетс  и оцифровываетс  выборка из входного сигнала , поступающего на сигнальный вход измерител  7, а в цифровом стробоскопическом преобразователе 10- из того же входного сигнала, но сдвинутого по фазе на 90 широкополосным фазовращателем 8. Запоминание выборок в цифровых стробоскопических преобразовател х 9 и 10 происходит в момент перехода через ноль, например, с отрицательного значени  в положительное сигнала, поступающего на управл ющий вход измерител  7. Цифровые коды со стробоскопических преобразователей 9 и 10 поступают на соответствующие выходы измерител  квадратур.

Цифровые стробоскопические преобразователи , как правило, реализуют с применением генератора стробирую- щих импульсов. Диодного смесител , компаратора, регистра последовательного приближени  с генератором тактовых импульсов и цифроаналогового преобразовател .

Дл  повышени  быстродействи  и уменьшени  габаритов блока 11 вычислени  арктангенса его можно выполнить с применением посто нного запоминающего устройства, в которое занесена таблица ((XjY.), рассчитанна , по формуле

/,.

arct

Xi

Измеритель фазовых флуктуации и фазовых соотношений .в прот женных четырехполюсниках позволит получить более высокую точность измерени  фазовых флуктуации за счет исключени  источников дополнительных погрешностей , какими  вл ютс  дополнительные эталонньй генератор и синтезатор частоты в известном измерителе. Измеритель обладает более широкими функциональными возможност ми, так как дает возможность измер ть фазочас- тотные характеристики линий св зи и взаимные фазовые характеристики линий св зи, подключенных к одному источнику, облегчает автоматизацию измерений при исследовании прот женных четырехполюсников, так как в отличие от известного измерител  нет необходимости в одновременном управлении частотой территориально разнесенных синтезаторов частоты.

. Экономиг еский эффект от внедрени  изобретени  заключаетс  в удешевлении устройства за счет исключени  из состава измерител  дорогосто щих блоков второго эталонного генератора, второго синтезатора частоты и цифрового фазометра.

Claims (3)

1. Измеритель фазовых флуктуации прот женных четырехполюсников, содержащий генератор опорного сигнала, синтезатор частоты, зажимы дл  подключени  исследуемого четырехполюсни15

20

25

30

35

40

45

ка, а его первый вход - к входу ген ратора опорного сигнала, о .т л и чающийс  тем, что, с целью повьшени  точности и автоматизации измерений, расширени  функциональ- ньпс возможностей путем обеспечени  возможности измерени  фазочастотных характеристик, в него дополнительно введены делитель частоты и измеритель квадратур, причем вход дел ител частоты соединен с выходом генерато ра опорного сигнала, а его выход - с вторым входом синтезатора частоты и через вспомогательную линию св зи с управл ющим входом измерител  квадратур, сигнальный вход измерите квадратур подключен к выходному заж му исследуемого четырехполюсника, а оба его выхода - к соответствующим входам .узла обработки информаци выходы которого  вл ютс  выходами измерител  фазовых флуктуации.

2.Измеритель по п. 1, о т л и .чающийс  тем, что в узел обработки информации дополнительно введены блок вычислени  арктангенса и блок усреднени , причем оба входа узла обработки информации соединены с соответствующими входами блока вы числени  арктангенса, выход которог соединен с первым входом вычитател 

и входом блока усреднени , выход бл ка усреднени  соединен с вторым вхо дом вычитател , а выходами узла обработки информации  вл ютс  выходы вычитател  и блока усреднени .

3.Измеритель по п. 1, о т л и чающийс  тем, что, измеритель квадратур содержит широкополос ный фазовращатель, первый и второй цифровые стробоскопические преобразователи , причем вход широкополосного фазовращател  соединен с сигнальным входом первого цифрового стробоскопического преобразовател 

и  вл етс  сигнальным входом измери тел  квадратур, а его выход подключен к сигнальному входу второго цифрового стробоскопического преобраз

ка, вспомогательную линию св зи и вател , управл ющие входы цифровых узел обработки информации, включаюстробоскопичаских преобразователей соединены с управл ющим входом изме рител  квадратур, а их выходы  вл ю с  выходами измерител  квадратур.

щий вычитатель, причем выход синтезатора частоты подключен к входному зажим;/ исследуемого четырехполюсни

0

5

0

5

0

5

ка, а его первый вход - к входу генератора опорного сигнала, о .т л и - чающийс  тем, что, с целью I повьшени  точности и автоматизации измерений, расширени  функциональ- . ньпс возможностей путем обеспечени  возможности измерени  фазочастотных характеристик, в него дополнительно введены делитель частоты и измеритель квадратур, причем вход дел ител  частоты соединен с выходом генератора опорного сигнала, а его выход - с вторым входом синтезатора частоты и через вспомогательную линию св зи с управл ющим входом измерител  квадратур, сигнальный вход измерител  квадратур подключен к выходному зажиму исследуемого четырехполюсника, а оба его выхода - к соответствующим входам .узла обработки информации, выходы которого  вл ютс  выходами измерител  фазовых флуктуации.

2.Измеритель по п. 1, о т л и - .чающийс  тем, что в узел обработки информации дополнительно введены блок вычислени  арктангенса и блок усреднени , причем оба входа узла обработки информации соединены с соответствующими входами блока вычислени  арктангенса, выход которого соединен с первым входом вычитател 

и входом блока усреднени , выход блока усреднени  соединен с вторым входом вычитател , а выходами узла обработки информации  вл ютс  выходы вычитател  и блока усреднени .

3.Измеритель по п. 1, о т л и чающийс  тем, что, измеритель квадратур содержит широкополосный фазовращатель, первый и второй цифровые стробоскопические преобразователи , причем вход широкополосного фазовращател  соединен с сиг нальным входом первого цифрового стробоскопического преобразовател 

и  вл етс  сигнальным входом измери- тел  квадратур, а его выход подключен к сигнальному входу второго цифрового стробоскопического преобразовател , управл ющие входы цифровых

стробоскопичаских преобразователей соединены с управл ющим входом измерител  квадратур, а их выходы  вл ютс  выходами измерител  квадратур.

ВШИПИ Заказ 1290/41 Тираж 772

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , А

Подписное