SU940080A1 - Устройство дл измерени нестабильности частоты - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО дл  ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ЧАСТОТЫ

Изобретение относитс  к радиотехническим измерени м и может быть использовано дл  измерени  параметров частоты колебаний. Известно устройство дл  измерени  быстрых флуктуации сигналов, содержащее последовательно соединенные ча тотный компаратор, умножитель частоты , линию задержки, фазовый детектор фильтр нижних частот и регистрирующе устройство, причем первый вход фазового детектора соединен со входом линии задержки, а второй вход - с выходом линии задержки 1. Однако это устройство обладает малой точностью измерени  и недостаточной разрешающей способностью по частоте, обусловленные нестабильностью частоты опорного эталонного генератора , вход щего в состав частотного компаратора, и высоким уровнем фазового шума самого частотного компаратора .

Масштабный блок 9 предназначен дл  приведени  выходногс дискретно-ан9лого-0 вого сигнала цифроаналогового преобразовател  6 к одному масштабу с вымает вид (фиг. 2,5)

U(t K-UpSin . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  нестабильности частоты, содержащее триггер, соединенный первым входом со входом устройства непосредственно, а вторым входом через линию задержки, при этом выходы триггера через формирователи соединены со входами фильтра нижних частот, выход которого соединен с индикатором и первыми входами двух амплитудных компараторов, причем выходы амплитудных компараторов соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого соединен с управл ющим входом линии задержки, кроме того, вторые входы амплитудных компараторов соединены с источниками сигналов крайних знаков диапазона 2. Недостатками известного устройства  вл ютс  низка  точность измерени , обусловленна  нестабильностью порога

срабатывани  триггера, мала  разрешающа  способность по частоте, обусловленна  малой крутизной преобразовани  частотных изменений исследуемого сигнала в амплитудные изменени  напр жени , поступающего на индикатор с выхода фильтра нижних частот (так, например, при подаче на вход устройства сигнала с малой величины частотной нестабильности на выходе триггера образуетс  последовательность импульсов, у которых изменение длительности, несущее информацию о нестабильности частоты исследуемого сигнала,  вл етс  малым; малому же изменению длительности этих импульсо соответствует весьма малое изменение амплитуды напр жени , поступающего на индикатор через фильтр нижних ние частоты исследуеного сигнала, поступающего на вход устройства. Теперь рассмотрим режим работы уст ройства при воздействии на его вход частотно-модулированного сигнала (или сигнала, обладающего частотной нестабильностью), имеющего вид (фиг. За) ly (t) U,l +ot (t)j-sin(tgt + tf(t). ,f u j 1 vn ,jijr-ia& iw-..-. T , -g. 5 -и В этом случае точки о , о оу на U (t) Сфиг. 36), характеризующие величину амплитуды сигнала в моменсигнала в моменt ..t, ты времени t , t ,.. ., гу,(моменты перехода задержанного сигнала через нулевые значени ), не остаютс  на одном уровне, как в предыдущем случае (фиг. 26), а измер ютс  в соответствии с законом изменени  частоты исследуемого сигнала. Процессы, протекающие в устройстве в этом случае, аналогичны тем, которые рассмотрены ранее. Пусть, например, в момент времени to реверсивный счетчик k находитс  в каком-то ненулевом состо нии (в том случае, если реве:рсивный счетчик и находитс  в нулевом состо нии, он переходит в это ненулевое состо ние как и в предьщущем случае, через некоторый промежуток времени), соответственно , на выходах каждого его разр да образована определенна  комби 0 , характеризующа  сонаци  1 сто ние реверсивного счетчика . Этому состо нию реверсивного счетчика 4 соответствует определенное выходное напр жение цифроаналогового. преобразовател  6 ) (фиг. Зд) С момента времени t до t (фиг. 36)

выход которого подключен ко второму входу амплитудного компаратора.

На фиг. 1 изображена структурна  схема предлагаемого устройства; на

фиг. 2 - временна  диаграмма работы устройства при воздействии стабильного по частоте сигнала; на фиг. 3 то же, при воздействии сигнала с измен ющейс  частотой.

Устройство дл  измерени  нестабильности частоты содержит последовательно соединенные блок 1 стабилизации амплитуды, вход которого  вл етс  входом устройства, элемент 2 з.адержки , блок 3 выделени  периода, реверсивный сметчик i и цифровой индикатор 5, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь 6 , входы которого соединены с одноимен9 012 ром выходе сигнал логического нул , В результате этого в момент времени передний фронт первого импульса t из последовательности (t) (фиг. Зг), поступающий с выхода бло-. ка 3 выделени  периода на счетйый вход реверсивного счетчика k, измен ет его состо ние на +1, что, в свою очередь, приводит к изменению выходного напр жени  ц)|фроаналогового преобразовател  6 на одну дискрету AlJf, которое достигает величины г -1J g последующий момент времени t g ОС; ( фиг. 36) напр жение на первом, входе амплитудного компаратора 10 имеет величину U2.4t2) причем f (f. На втором входе амплитудного компаратора 10 напр жение имеет величину Ugtt)/ причем если . - ( 7 то на первом выходе амплитудного компаратора ТО формируетс  сигнал логического нул , а на втором выходе сигнал логической единицы. В результате этого в момент времени tg. передний фронт второго .импульса из импульсной последовательности и (t) фиг. Зг измен ет состо ние реверсивного счетчика k на -1, что в свою очередь приводит к уменьшению выходного напр жени  цифроаналогового преобразовател  6 на одну дискрету ди. В последующие моменты времени t, t, ,,.. процессы протекают аналогично т. е. происходит автоматическое слежение за величиной амплитуды сигнала IT-TtT Глыг 4fi в точках гСх гГ гЛг-. . . где Р - коэффициент передачи фильтра 7; М - коэффициент ослаблени  сигнала масштабным блоком 9, характеризует флуктуацию частоты или нестабильность частоты. Это следует, из того, что при t const и t.T ( где Т - период девиации частоты исследуемого сигнала ) выражение (t) можно представить в виде ) (t) - g, (t-t):J KlLMPuO t)- t ,.ЖL-, at t. -Ь -.4(4:)- ya-ti) Ч нестабильность частоты исследуемого сигнала. Так как полученна  переменна  составл юща  выходного напр жени  U(t), характеризующа  флуктуации Частоты, в KUpNlPt раз увеличена по Сравнению со значением нестабильности частоты (t), то, следовательно , разрешающа  способность по частоте возрастает в KMPt раз. Так как в предлагаемом устройстве нет блоков и узлов с нестабильными порогами срабатывани , то и точность при изме рении возрастает. Параметры переменной составл ющей полученного сигнала (t)j поступающего на индикатор 8, характеризуют параметры нестабильнос ти частоты (максимальное и минимальное значени  отклонени  частоты, сре неквадратическое значение нестабильности частоты, мгновенное значение нестабильности частоты и т. д.) и :Спектральный состав флуктуации часто ) ты исследуемого сигнала. Выходные сигналы реверсивного счетчика t (фиг. 1), поступающие на цифровой индикатор 5, характеризуют мгновенное значение частоты исследуемого сигнала. Поэтому с цифрового индикатора можно снимать информацию в цифровой форме, характеризующей не только мгновенное значение частоты, но и стабильность частоты, номинальное значение частоты, и другие параметры частоты исследуемого сигнала. Одновременно сигналы с выходов ре версивного счетчика 4, несущие инфор мацию о мгновенном значении частоты исследуемого сигнала в цифровой форме , используютс  дл  непосредственного ввода в цифровую вычислительную машину или микропроцессор. Использование ЦВМ позвол ет автоматизировать процесс статистической обработки измерений параметров частоты (мгновенного значени  частоты,номинального значени  частоты,дисперсии частоты и т.д.) и параметров нестабильности частоты{мгновенного значени  нестабильности частоты.максимального и минимального значений нестабильности частоты, среднеквадратического значени  нестабильности частоты и т, д.). Кроме того, предлагаемое устройство очень просто переводитс  из рабочего режима в режим самоконтрол . Дл  этого необходимо соединить вход и выход элемента 2 задержки накоротко или исключить его из устройства, при исследуемый сигнал подаетс  одновременно на первый вход амплитудного компаратора 10 и на вход блока 3 выделени  периода. В результате этого моменты по влени  счетных импульсов совпадают с моментами перехода исследуемого сигнала через нулевые значени . Устройство работает в режиме само контрол  аналогично его работе в рабочем режиме, но при этом амплитуды входных сигналов амплитудного компаратора 10 наход тс  на нулевых уровн х. Такой режим работы устройства позвол ет определ ть его чувствительность , так как характеризует уровень собственных шумов устройств. Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства , повышение разрешающей способности по частоте и точности измерени  за счет исключени  из состава устройства блоков, обладающих большими флуктуаци ми порогов срабатывани , и за счет увеличени  амплитуды сигнала, поступающего на индикатор, который несет информацию о параметрах частоты исследуемого сигнала. В итоге повышаетс  достоверность результатов измерени , расшир ет область применени  таких измерителей параметров частоты . Так как устройство обеспечивает непосредственное сопр жение с цифровой вычислительной машиной или микропроцессором , то это позвол ет автоматизировать процесс статистической обработки результатов измерени . Все это приводит к повышению техникоэкономических и эксплуатационных показателей измерител  параметров частоты.

Claims (2)

1.Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры . Энерги , 1973, с.13-17.

2.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 R 23/00, 1976.

Номер - раэрАда.

Цидзра

Фиг.1разр да.

8 S

5 J