SU1707561A1 - Способ определени отклонени частоты от номинального значени - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  радиоизмерений и может .использоватьс  дл  сли- чени  стабильных источников частот с высокой точностью. Целью изобретени   вл етс  уменьшение погрешности измерени . Способ определени  отклонени  частоты от номинального значени  основан на измерении изменени  временного интервала между импульсами эталонного и измер емого сигналов к концу интервала выдержки и последующем вычислении отклонени - частоты по формуле, причем используетс  фгзировэ- ние импульсов сравниваемых qnrH3JioЈ, Формирование промежуточного, а также первого и второго дополнительных сигналов с равными номинальными значени ми частот и их непрерывное фазирована е путем фазовой автоподстройки частоты промежуточного сигнала позвол ют достичь поставленной цели. Приведен вариант выполнени  устройства дл  . реализации способа, 1 ил„ а

Description

Изобретение касаетс  радиоизмерений и может использоватьс  дл  сличени  стабильных источников частот с . высокой точность.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение погрешности измерени ,,

Сущность способа определени  отклонени  частоты от номинального значени  состоит в следующем.

Из импульсов эталонного сигнала формируют импульсы промежуточного сигнала путем фазовой автоподстройки частоты, а затем из импульсов промежуточного и измер емого сигналов получают путем делени  частоты импульсы первого и второго.дополнительных сигналов с номинально равными значени ми частот. В течение интервала выдержки , формируемого из импульсов

эталонного сигнала, непрерывно повтор ют фазирование импульсов переогй и второго дополнительных сигналов путем последовательного определени  знака взаимного положени  импульсов первого и второго дополнительных сигналов и корректирующего сдвига фазы промежуточного и соответственно пер- вого дополнительного сигналов на ве- о

.

подстройки частоты промежуточного сигнала , где f 1 и f - номинальные значени  частот соответственно эталонного

и промежуточного сигналов, a f.0 наибольи; :й общий делитель частот Ц и f..

Измер ют и суммируют значени , определенных различий в интервалах пар

личину U

путем фазовой авто

О Ч

СЛ

3

импульсов первого и второго дополнительных сигналов с точностью величины Д , а в конце интервала выдержки вычисл ют относительное отклонение частоты измер емого сигнала как отношение измеренного значени  изменени  временного интервала к интервалу выдержки .

Промежуточный сигнал Unpформируетс  путем фазовой автоподстройки частоты сигнала блоке 6 синхронизации . Номинальное значение частоты Ј промежуточного сигнала Unpвыбирают так, что отношение наибольшего общего делител  fe значений частот промежуточного и эталонного сигналов к произ

ции с фазовой автоподстройкой частоты .

Блок 6 синхронизации содержит последовательно соединенные делитель 7 частоты с переменным коэффициентом

На чертеже представлена структурна  ю ведению значений этих частот, равное схема устройства дл  реализации ело-. величине U , определ ет точность из- соба определени  отклонени  частоты мерени  изменени  временного интер- от номинального значени .вала и точность фазировани  импульсов Устройство дл  определени  откло- первого и второго дополнительных сиг- нени  частоты от номинального значе- 15 налов„ Коэффициенты делени  ДПКД 7 и ни  содержит делитель 1, последова- 20 обеспечивают ра венство номиналь- тельно соединенные реверсивный счет- ных значений частот первого и второго чик 2, блок 3 делени , индикатор , а дополнительных сигналов, а также та- также счетчик 5 и блок 6 синхрониза-- кую величину номинальных значений пе20 риодов этих сигналов, котора  превосходит врем , требуемое дл  подстройки фазы ипр (и соответственно U.j, на Л ) Знак взаимного положени  импульсов (в частности, фронтов) первого и втоделени  (ДПКД), импульсно-фазовый де- 25 рого дополнительных сигналов опреде- тектор (ИФД).8, фильтр 9 нижних час- л ют с помощью ИФД 13 блока 6 синхро- тот, управл ющий элемент 10, управл - низации, а корректирующий сдвиг фаз емый генератор 11 и делитель 12, вы- в направлении уменьшени  разницы во ход которого объединен с вторым вхо- времени между импульсами срэвнивае- дом импульсно-фазового детектора 13, 30 мых сигналов осуществл етс  следую- счетными входами счетчика 5, ревер- щим образом Если, например, фронт сивных счетчиков (PC) 2 и Входом эталонного сигнала устройства  вл етс  первый вход блока 6 синхронизации,

соединенный со счетным входом ДПКД 7, 35 PC начинает счет от нул  в поло- а входом измер емого сигнала устрой- жительном направлении и, зафиксиро- ства  вл етс  вход делител  1, выход вав единицу по фронту первого допол- которого подключен к второму входу нительного сигнала, создает фронт блока 6, соединенному с первым вхо- на выходе 11), который устанавли- дрм ИФД 13 Выход ИФД 13 объединен с до вает триггер 17 в 1. При этом ко- управл ющими входами реверсивных эффициенты делени  ДПКД 7 и 20 в те- счетчиков 2 и 1А. Выход счетчика 1 чение периода сравнени  блока 6 (т.е. объединен с входами дешифраторов (ДШ) в течение одного периода первого и 15 и 160 Информационные входы тригге- второго дополнительных сигналов) при- ров 17 и 18 соединены соответствен- 45 нимают такие значени , что разность но с выходами дешифраторов 15. и 16, фаз сигналов, которую измер ют ИФД 8, а выходы - с первым входом элемента отличаетс  на величину & , определ - ИЛИ 19, вторыми установочными входа- ющую точность измерени  изменени  ни ДПКД. 7, 20 и с вторым входом эле- временного интервала и точность кор- мента ИЛИ 19, первыми установочными 5Q рекции фазы. Далее коэффициенты делени  принимают номинальные значени , при которых частоты сигналов, фазы которых сравниваютс  в НАД 8, равны0 Следовательно, фаза первого дополнии 18, а выход элемента ИЛИ 15 соеди- тельного сигнала увеличиваетс  на нен с установочным входом реверсиз- величину i, и отставание сокрлщо- ного счетчика , етсй„ Аналогично монет быть скоррскУстройстао -работает следующим об- тировано и опережение первого допол- i разом.. нительного сигнала с той лишь разни-

первого дополнительного сигнала отсчс- ет от фронта второго дополнительного сигнала, т„е. его фаза меньше, то

входами ДПКД 7, 20. Выход управл емого генератора 11 через ДПКД 20 объединен с вторым входом ИФД 8 и синхронизирующими входами триггеров 17

рого дополнительных сигналов опреде- л ют с помощью ИФД 13 блока 6 синхро- низации, а корректирующий сдвиг фаз в направлении уменьшени  разницы во времени между импульсами срэвнивае- мых сигналов осуществл етс  следую- щим образом Если, например, фронт

PC начинает счет от нул  в поло- жительном направлении и, зафиксиро- вав единицу по фронту первого допол- нительного сигнала, создает фронт на выходе 11), который устанавли- вает триггер 17 в 1. При этом ко- эффициенты делени  ДПКД 7 и 20 в те- чение периода сравнени  блока 6 (т.е. в течение одного периода первого и второго дополнительных сигналов) при- нимают такие значени , что разность фаз сигналов, которую измер ют ИФД 8, отличаетс  на величину & , определ - ющую точность измерени  изменени  временного интервала и точность кор- рекции фазы. Далее коэффициенты делени  принимают номинальные значени , при которых частоты сигналов, фазы которых сравниваютс  в НАД 8, равны0 Следовательно, фаза первого дополнипервого дополнительного сигнала отсчс ет от фронта второго дополнительного сигнала, т„е. его фаза меньше, то

. J 17075

цей, что коэффициенты делени  ДПКД

блока 6 в течение периода сравнени  J таковы, что.введенна  погрешность в измерение фазы в ИФД В составл - ет не & , а -& „ Минимальна  величина Д. определ етс  как отношение наибольшего общего делител  значений частот эталонного сигнала и сигнала управл емого генератора 11 к ю их произведению, а коэффициенты делени  ДПКД блока 6 вычисл ютс  по алгоритму Евклида Поэтому фазиро- вание импульсов (в рассматриваемом частном случае фронтов) первого и 15 второго допблнительного сигналов, которое в частном случае представл ет собой фазирование начало интервала выдержки с тактом измер емого сигнала , осуществл етс  путем последова- 20 тельной описанной выше коррекции отставани  или опережени , имевших место перед началом визировани , до обнаружени  противоположного состо ни  0 Очевидно, что ошибка фазирова- 5 ни  не превышает и „

В течение интервала выдержки продолжаетс  непрерывное фазирование

ФРОНТОВ ПерВОГО И ВТОРОГО ДОПОЛНИ- JQ

тельных сигналов При этом, с одной стороны, рремс мной интервал в каждый Момент времени между выделенными импульсами эталонного сигнала- и первого дополнительного сигнала с начала интервала выдержки изменилс  на число

коррекций фазы, умноженное со знаком, завис щим от направлени  коррекции,

на величину и , а, с другой стороны, временной интервал между выделенными ... импульсами первого дополнительного сигнала, а значит и выделенными импульсами измер емого сигнала, осталс  с начала интервала выдержки неиз- .менным и равным 0 с точностью до U „ (В рассматриваемом частном случае к выделенным относ тс  все импульсы первого и второго дополнительных сигналов ),, Следовательно, дл  вычислени  величины, равной изменению временно-, го интервала между импульсами эталонного и измер емого сигналов, достаточно подавать на счетный вход PC 2 импульсы первого дополнительного сиг нала , а на управл ющий вход - информацию о знаке взаимного положени  ФРОНТОВ первого и второго дополнительных сигналов, вырабатываемую в ИФД 13 и течение интервала выдержки.

35

Счетчик 5 выдает длительность интервала выдержки, блок 3 .делени  вычисл ет отношение изменени  временного интервала и длительности интервала выдержки, а индикатор 4 обеспечивает вывод результатов измерени .

Действительно, если интервал выдержки имел длительность NJ-- код счетчика 5, а Т - период . первого дополнительного сигнала), а - содержимое реверсивного счетчика

Ј.

2 (т.е, число зафиксированных различий в интервалах пар импульсов со знаком в течение интервала выдержки), то относительное отклонение частоты &f равно

f &

01

N,

13

5 0 5

Q

..

5

Например, точность определени  отклонени  при частоте f. эталонного сигнала, равной 5 мГц, и частоте Г2, равной кГц, составл ет мин при & 0,19 нс„

Таким образом, преимущества пред- латаемого способа в сравнении с известным св заны с уменьшением погрешности измерени  за счет использовани  информации о расхождении шкал времени сравниваемых сигналов на прот жении всего интервала выдержки, что позвол ет усредн ть зашумленные результаты определени  взаимного положени  импульсов сравниваемых сигналов, а также с возможностью определени  отклонени  частоты от любого номинального значени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  отклонений частоты от номинального значени , основанный на измерении изменени  временного интервала между импульсами эталонного и измер емого сигналов к концу интервала выдержки, формируемого из импульсов эталонного сигнала , и последующем вычислении отклонени  частоты как отношение измеренного изменени  временного интервала к им- , тервалу выдержки, причем при измерении изменени  временного интервала фазируют импульсы сравниваемых сигна- . лов и одновременно измер ют и сумми- . ьуют значени  различий в интервалах пар импульсов, о т л и ч а ю щ и и - с   тем, что, с целью уменьшени  погрешности измерени , из импульсов эталонного сигнала формируют импульсы промежуточного сигнала путем фазовой автоподстройки частоты, из импульсов промежуточного и измерительного сигналов получают путем делени  частоты соответственно импульсы первого и второго дополнительных сигналов с равными номинальными значени ми час- тот, непрерывно в течение интервала выдержки производ т фазирование . импульсов первого и второго дополнительных сигналов путем последовательного определени  знака взаимного положени  импульсов первого и второго дополнительных сигналов и корректирующего сдвига фазы промежуточного и . соответственно первого дополнительного сигнала на величину Д путем фазовой автеподстройки частоты промежуточного сигнала, при этом значени  различий в интервалах пар импульсов первого и второго дополнительных сигналов уменьшают в течение времени, меньшего этих интервалов, до нул  с точностью

   w

   12

   деЈ,

   f „ to

   номинальные значени  частот соответственно эталонного и промежуточного- сигналов; наибольший общий делитель частот fj и

   ь