Измеритель нестабильности частоты генераторов

Измеритель нестабильности частоты генераторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ЧАСТОТЫ ГЕНЕРАТОРОВ, содержащий первый и второй усилители, последовательно соединенные первый перемножитель и первый фильтр нижних частот , последовательно соединенные второй перемножитель и второй фильтр нижних частот, а также последовательно соединенные третий перемножитель , интегратор и индикатор, отличающийся тем, что, с целью расширения спектра измеряемых флуктуации частоты, в него введены первая и вторая линии задержки, первый , второй и третий смесители, первый , второй и третий фильтры промежуточной частоты, первый,второй и третий умножители частоты, а также гетеродин , выход которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего смесителей, вторые входы первого и третьего смесителей подключены к входной шине устройства через первую и вторую линии задержки соответственно , а второй вход второго смесителя подключен к входной шине устройства непосредственно, выход первого смесителя подключен через последовательно соединенные первый фильтр промежуточной частоты и первый умножитель частоты к первому входу первого псремножителя, выход второго смесителя подключен через последовательно соединенные второй фильтр промежуточной частоты и второй умножитель t частоты к второму входу первого пере (Я множителя, выход третьего смесителя подключен через последовательно соединенные третий фильтр промежуточной частоты и третий умножитель частоты к первому входу второго перемножителя , выход первого фильтра нижних частот соединен с первым-входом третьего перемножителя через первый 00 усилитель, а выход второго фильтра ел с нижних частот соединен с вторым входом третьего перемножителя через второй усилитель, при этом второй вход второго перемножителя соединен с вторым входом первого перемножителя .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1113750

3(51) 0- Оl 1(. 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/ ф.

4-.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, 3

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3513550/18-21 (22) 17. 11. 82 (46) 15.09.84. Бюл.Yil34 (72) А.В.Мулеванов, В.Г.Осипенко

E.Ã.Áàêàåâ и С.В.Мулеванов (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 13431, кл. 0 01 < 23/00, 03.04.7?.

2. Авторское свидетельство СССР

В792170, кл. G О1 g 23/00, !9.03.79 (прототип), (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕСТАБИЛЬНОСТИ

ЧАСТОТЫ ГЕНЕРАТОРОВ, содержащий первый и второй усилители, последовательно соединенные первый перемножитель и первый фильтр нижних частот, последовательно соединенные второй перемножитель и второй фильтр нижних частот, а также последовательно соединенные третий перемножитель, интегратор и индикатор, отличающийся тем, что, с целью расширения спектра измеряемых флуктуаций частоты, в него введены первая и вторая линии задержки, первый, второй и третий смесители, первый,второй и третий фильтры промежуточной частоты, первый, второй и третий умножители частоты, а также гетеродин, выход которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего смесителей, вторые входы первого и третьего смесителей подключены к входной шине устройства через первую и вторую линии задержки соответственно, а второй вход второго смесителя подключен к входной шине устройства непосредственно, выход первого смесителя подключен через последовательно соединенные первый фильтр промежуточной частоты и первый умножитель частоты к первому входу первого псремножителя, выход второго смесителя подключен через последовательно соединенные второй фильтр промежуИ точной частоты и второй умножитель 19 частоты к второму входу первого перемножителя, выход третьего смесителя подключен через последовательно сое- С диненные третий фильтр промежуточной частоты и третий умножитель частоты с к первому входу второго перемножителя, выход первого фильтра нижних частот соединен с первым входом третьего перемножителя через первый усилитель, а выход второго фильтра с нижних частот соединен с вторым входом третьего перемножителя через

Оч второй усилитель, при этом второй Ю вход второго перемножителя соединен с вторым входом первого перемножителя е

1 1 1 3 7 1 О

50

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольэавано при исследовании и измерении нестабильности частоты нысокастабильных генераторов н шираком диапазоне частот.

Известен компаратор близких час-.àò, содержящий в каналах опорной и измеряемых частоT канальные смесителк. умнажители в 1 и (1г1 1) раз, oKoHp÷HI!é смеситель, делитель частоты гетеродин и счетное устройство с (40p мировлтелем счетных импульсов 1.1 ).

Недостатками этого устрсйствя ян— ляются узкий диапазон анализируемых

1астот и отсутствие в схеме полной компенслции нестлбипьности гPTcpoiIH ня °

11 я и б ОГI е Р апи 3 к и м к 11. 3 О б 1) с т е н и ю 30 по техни геской cyr!!Hoc является измеритель частотных флуктуаций генераторов, с.одержл1ций первый и второй усилители, посл донлтельна соединенные первый перемнажитель и 35 первый фиггьтр нижних частот и последонат. льна соединенные второй перемножитель и второй фипг.тр нижгпгх частот, а также пос педовател ьно с oeдине иную цепь, састая1цую из третьего перемножитепи, интегратора и индикатора, и, кроме того, содержлший первое и второе кольцо флзаной явтаподстрайки частоты, соединенные между собаи входы которых яггля1отся входом устройства

1 с

ВЬГХОД ПЕРВОГО КОЛ ЬЦЛ ПОДКЛЮЧЕН К входу первого перемножителя через

IIppBbIA усипитель а п.гсад ВтарОга кОльця подключен к BхОду Второго перемножитепя чс рез второй усилитель вьгхад первого фильтра нижних ° частот саединек с первым входом третьего персмножителя, а выход второго фильтра нижних частот соединен с вторым входом третьего перемножитепя ?). ф5

11сдастяток этого устройства состоит в том, чта ано может измерять лишь высокочлстотгн1е составля1ощие спектра частотных флуктуаций исследуемого сигнала, которые лежлт на относительном удалении от несущей частоты. Это Вызвано тем, Т0 низкочастотнь1е составляющие спектра частотных флуктуаций отслеживаются кольцами флзовои автоподстройки члстсты.

Целью изобретения является расширение спектра измеряемых флуктуаций. члстаты.

110стлвленнля IIPJ!I достигается тем, что в измеритель нестлбильности частоты генераторов, содержащий первый и второй усилители, последовательно соединенные первый ггеремножитель и первый фильтр нижних частот, последовательна соединенные второй перемножитель и I торой фильтр нижних частот, а также последовательно соединенные третий перемножитель, интегратор и ин-„икатор, введены первая и вторая линии задержки, первый, второй и третий смесители, первый, второй и третий фильтры промежуточной частот.1, первый, второй и третий умножители частоты, а также гетеродин, выx0II которого соединен с первыми входами первого, втараго и третьего смесителей, вторые входы первого и третьего смесителей подключены к входной цггп1е устройства:1ерез первую и нторую линии задержки соа-.нетc TBPHI а второй вход ВТОро-а смесителя подключен к нхо гной ц1ине устройства непосредственно, выхо 1 первого смесителя и ОТ1кггюч е н ч ере з последовательна

c0QД11HPHные 1IBPBbl11 фил ТР IIP0»Pж5 тОч

10и частотbl и первый умнажитель 1лстать1 к первому B.

На чертеже 1 приведена структурная схема измерителя нестабильности частоты генераторов.

Измеритель содержит первую 1 и Вторую 2 линии задержки, входы которых подключены к входной шине устройства, первый 3, второй 41 и третий 5 смесители, гетеродин 6, выход которого соединен с первыми входами смесителей

3-5, второй вход первого смесителя

3 соединен с выходом первой линии 1 з 11137 задержки, второй вход второго смеси теля 4 соединен с входной шиной устройства, а второй вход третьего смесителя 5 — с выходом второй линии задержки 2, первый 7, второй 8 и третий 9 фильтры промежуточной частоты первый 10,«торой 11 и третий 12 умножители частоты, входы которых через соответствующие фильтры промежуточной частоты 7-9 подключены к выходам соответствующих смесителей 3-5, первый 13 и второй 14 перемножители первые входы которых соединены соответственно с выходом первого умножителя частоты 1О и выходом третьего умножителя частоты !2, первый 15 и второй 16 фильтры нижних частот, входы которых соединены с выходами соответственно первого 13 и второго

14 перемножителей, вторые входы перемножителей 13 и 14 подключены к выходу второго умножителя частоты

11, первый фильтр нижних частот 15, второй фильтр нижних частот 16, первый усилитель 17, второй усилитель

18, третий перемножитель 19, интегратор 20, вход которого соединен с выходом третьего перемножителя 19, а выход — с входом индикатора 21.

Устройство работает следующим

30 образом.

Входной исследуемый сигнал генератора, в общем случае имеющий вид

U(t = А(ь )-si 5oo,1- Ч ®1 где Ч Я вЂ” сдвиг фазы, обусловленный нестабильностями частоты генератора (частотными флуктуациями), поступает на первый вход второго смесителя 4 непосредственно, а на первые

40 входы первого и третьего смесителей

3 и 5, пройдя соответственно первую и вторую линии 1 и 2 задержки в виде пает сигнал с и» ре: трап«а» »11г» гf Т» р дина 6 в виде

0 (6) =1 г s1n I iã) pe(g)) (2)

В оезультате этого на выходах фильтров 7-9 сигналы промежуточной частоты имеют вид

U.,Þ =41- Ъ t OO„t q(a-t>) - »I., ®) Ц„Я, Ll (М =Ae.simp «, " gЮ вЂ” д„М1, О И-А sl (Ю„,t qМ ),Ю1.U, (a)

Выходные сигналы фильтр» в промежуточной частоты 7-9 «множа»»1тся по частоте в YA раз иде«тич«ыми у»ножителями частоты 10 — 12 так, что их «ь»ход«6»» сигналы имеют соответст«» нно вид

0»о() "ю5 пi )пр "» (й ty)-e»(,Þ7.Uö„Ì;

" ((")= »951» г»р «» РФ»» g»-(t)2+0 Ю;

1342И 12Я1иГФ» 1»1Р . » (g wc((<)U (9 где 0ш, jÌ сост« «ляю цая, обусловленная собственными и.у»ами второго умножителя частоть| 11 и егn» паолой нестабильностью Uш (Ц и U»»» (4)

1 составля»сщие, обусло«ленные как собственными шумами первого и третьего умножителей частоты 10 и l2 и их фазовой нестабильностью, так и собственными шумовыми дорожками первой и второй линии 1 и 2 задержек U»»», ® и Ош Ц . Выходные сигналы И Я и Ц«Я) первого и второго умножителей частоты

10 и 11 поступают соответственно на первый и второй входы пер«ого переменожителя 13, а выходные сигналы

Ц, и Ы»4 третье-о и второго умножителей частоты 12 и 11 поступают соответственно на первый и второй входы второго перемножителя 14. В результате выходные низкочастотные составляющие перемножителей 13 и 14, прошедшие фильтры 15 и 16 нижних частот имеют вид

55 где ty- время задержки сигналов как первой 1, так и второй 2 линиями задержки, Ощ ® и U @ — собст1 ш, венные шумовые дорожки первой 1 и второй 2 линий задержки, обусловленные как нестабильностью времени задержки сигнала в линиях задержки, так и собственными шумами линий задержек. Одновременно на первые входы всех трех смеси елей 3,4 и 5 постуО„ ф=А45ЯН1 М» () «» P(6 t)) L gqg(4) 46ф=А46 Е т() и РЙ QH Уши Я

Ощ„ (p) H U»,> (О тирующие составляющие, обусловленные собственными шумами и собст«енин»ми фазовыми нестабильностями измерительных каналов. Выходные сигналы U»5 g) и (+) фильтров 15 It 16 «ижни> частот поступают на два идентичных канала обработки информации, гпе они усиливаются в К раз усилит»м»ями

1113750

10 а выражение для У о (+) MoKHQ пред ставить в виде

Ор®-к К Ц f ГиА) ди)(1)) д1. то

+ "о f <) д >®@ш„ ®с (3) т И1А, /т1)ам®Ощ, @се .,кi j ue 8) tj, iö è.

Из выражения (3) следует, что первый член суммы правой части с ростом вре45

17 и 18, а усиленные сигналы в ви" О„«>-.А.1.С ЕЫ- Е(М Ц-КО,(Ц, u«(+)- h« nt q(t)- % (t- ф ко (4

5, поступают на входы третьего перемножителя 19. В результате перемножения сигналов (ц (

Ц ()= Ц, ф Ц (+)-4скА,в1пбнр«)-иу(ь4ф1

« Ю о(1ш, (й з1и(и ЧЯ-мУ(- @

ik К А Ош, Ю лГ9(Ч- P(4- И

fc 0Щ„Ж.Оаи Ю.К2

15 где Ь вЂ” коэффициент передачи перемножителя 19, а А,= А„= А . Выходной сигнал U > (1 результирующего перемножителя 19 поступает на интегратор

20, в котором он усредняется во вре- 20 мени так, что его входной сигнал принимает вид

0гоЮ )" Ор(ЯсК=" д,f«" (иф() о т

-1 Ч«tilde - k "о/Ыи(ЮЧ®= 25

-mg(tpgU,g(<)dt+4 K A J

30 где Т вЂ” время интегрирования.

При измерении нестабильности частоты высокостабильных генераторов разность мg®-в ф-t ) =в @-<ф--Ь )) = . Ega)-(":4, „„,,„щ, .1 имеет малую величину. При этом + (y) =

= д(а>(+) — искомая нестабильность частоты генератора. Вследствие этого 4О в выражении 0 (<) имеем

shn Lug (t)-Mg (t-Ь Ц» wary ди Ю, менн интегрирования Т только увеличивается так как подынтегральное выражение есть существенно положительная величина, в то время как остальные члены сумм правой части с ростом времени интегрирования Т не имеют тенденции к непрерывному увеличению, поскольку их подынтегральные выражения не являются существенно положительными функциями.

Если суммарные составляющие Ощ„в(Я) и Ош Я собственных шумов измерительных каналов статистически независимы по отношению друг к другу, а также если они статистически независимы по отношению к величине нестабильности частоты ьЮ ® исследуемого сигнала, то интегральные значения второго, третьего и четвертого члена суммы (3) с ростом времени интегрирования Т стремятся к нулю.

Вследствие этого выходное напряжение интегратора 20 в итоге имеет вид

02С, М-% КГД1 ю У У ГдюЫИ К а

В случае, когда нестабильность частоты исследуемого сигнала (1) есть стационарный эргодический случайный процесс с нулевым средним, выходное напряжение интегратора 20 пропорционально оценке дисперсии нестабильности частоты исследуемого сигнала

U tl. — Э вЂ” =. И>

7 300

rye D <- оценка дисперсии нестабиль1 ности частоты. Выходное напряжение U+ф интегратора 20 поступает далее на индикатор 21, где оно регистрируется.

При этом в сигнале (4), поступающем на индикатор 21, отсутствуют составляющие, обусловленные шумами измерительных каналов.

Таким образом, предлагаемый измеритель нестабильности частоты генераторов позволяет измерять как высокочастотные, так и низкочастотные составляющие спектра частотных флуктуаций.

1113i 50

Составитель А. Камышков

Редактор Н. Швыдкая Техред И.Асталош

Корректор Г. Решетник

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6615!38 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5