Устройство для определения среднеквадратичного отклонения флюктуации фазы

Устройство для определения среднеквадратичного отклонения флюктуации фазы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ОТКЛОНЕНИЯ ФЛЮКТУАЦИИ ФАЗЫ, содержащее последовательно соединенные генератор так|товых импульсов, счетчик, выходом подк;чоченный к R-входу R5 -триггера , выход которого подклк чен к управляющему входу счетчика, а также элемент и и последовательно соединенные усреднитель и индикатор, от л ич ающе е с я тем, что, с целью повышения точности определения среднеквадратичного отклонения периодических флюктуации фазы, в устройство введены два формирователя , причем первый формирователь нуль-переходов выходом подключен к I 1Л1 « входу установки счетчика и к одному из входов элемента И другой вход которого подключен к выходу счетчика через второй формирователь импульсов запрета, а выход элеменi та И подключен к 5 -входу -RS -триггера , выход которого подключен к (Л входу усреднителя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(511 G 01 R 25/00

ГОС)ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СИИДДТЕЛЬСТВУ (21) 3611455/24-21 (22) 23.06.83 (46) 15.12.84. Бюл.. Р 46 (72) С.И.Богомолов и Н.Г.11ереход (71) Томский институт автоматизированных,систем управления и радиоэлектроники (53) 621.317.77(088..8)

-(56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 704902, кл. О 01 R. 25/00, 1979.

2,Авторское:свидетельство СССР

Р 601631, кл. G;,01 .R 25/00, 1975.. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СРЕДНЕКВЗЩРАТИЧНОГО. ОТКЛОНЕНИЯ ФЛЮКТУАЦИИ ФАЗИ, содержащее последовательно соединенные генератор так" товых импульсов, счетчик, выходом подключенный к R-входу R5 -тригге„„Я0„„А ра, выход которого подключен Y управляющему входу счетчика, а также элемент И и последовательно соединенные усреднитель и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения среднеквадратичного отклонения периодических флюктуаций фазы, .в устройство введены два формирователя, причем первый формирователь нуль-переходов выходом подключен к входу установки О счетчика и к одному из входов элемента И, другой вход которого подключен к выходу счетчика через второй формирователь импульсов запрета, а выход элемента И подключен к 5 --входу Яб -триг- е гера, выход которого подключен к входу усреднителя.

1129548

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-, зовано в фазовой радиотехнике.

Известно устройство для определения среднеквадратичного отклонения (СКО) флюктуации фазы (ФФ), содержащее усилитель-ограничитель, делитель частотй, умножитель частоты, элемент антисовпадений, усреднитель и индикатор (1$

Однако это .Устройство не обес- 10 печивает определение несмещенной оценки СКО ФФ при произвольном ха.рактере спектра ФФ.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является 5 устройство для определения СКО ФФ, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик, подключенный выходом к R -- вхо-ду к5 -триггера, инвертор, три элемента И, сумматор и последовательно соединенные усреднитель и индикатор (2) .

Недостатком известного устрой-. ства является нечувствительность измерений к составляющим спектра, кратным частоте следования выборок.

При этом наибольшие погрешности измерения СКО получаются в случае, когда наиболее резко выраженные составляющие спектра ФФ оказываются равными какой-либо из гармоник частоты следования выборок.

Цель изобретения — повышение точкости определения ОКО ФФ.

Цель достигается тем, что в устройство для определения СКО ФФ, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик выходом подключенный к R -входу

Р5 -триггера, выход которого подключен к управляющему входу счетчика, 4О а также элемент И и последовательно соединенные усреднитель и индикатор, введены два формирователя, причем первый формирователь нуль-переходов выходом подключен к входу установки 0 счетчика и к одному из входов элемента И, другой вход элемента. И подключен к выходу счетчика через второй формирователь импульсов, запрета, а выход элемента .И подключен к 5 -входу R5 -триггера, выход которого подключен к входу усреднителя.

На фиг.1 приведена схема устройства для определения СК0 ФФ; на фиг.2 — эпюры напряжений на элементах устройства. 55

Устройство измерения ФФ содержит последовательно соединенные первый формирователь 1 нуль-переходов, зле мент 2И, -вход 3 Р5 -триггера 4, усреднитель Ь, индикатор 6, а так- @ же последовательно соединенные генератор 7 тактовых импульсов, счетчик 8, управляющий вход 9 которого подключен к выходу R5 -триггера 4, а вход 10 установки 0 счетчика 65

8 подключен к выходу первого формирователя 1 нуль-переходс1в, выход счетчика .8 подключен к R -входу 11 триггера 4 непосредственно, а к второму входу элемента 2И; — через второй формирователь 12 ймпульсов запрета.

Формирователи импульсов, применяемые в устройстве, выполнены по типовым схемам и не имеют отличитеЛьных особенностей.

Устройство работает следующим образом.

На вход первого формирователя

1 импульсов нуль-переходов посту-. пает. сигнал ae q (t) которого следует измерить.

Т1ля повышения разрешающей способности по фазе величина Qq выбирается значительно меньше ширины спектра ФФ, поэтому за период средней частоты Ю сигнала (1) может быть зафиксировано несколько нуль-переходов этого сигнала (фиг.2, эпюры Вх.1 и Вых.1). На выходе первого формирователя 1 нуль-переходов появляются короткие импульсы, временное положение которых соответствует моментам прохождения сигнала (1) через нулевой уровень с производной одного знака, например при переходе нулевого уровня в положительном направлении.Эти импульсы поступают на вход 10 установки 0 счетчика 8, обнуляя последний. Одновременно эти импульсы поступают на один из входов элемента 2И. На второй вход элемента

2И со второго формирователя 12 импульсов запрета в это время поступает разрешающий потенциал, поэтому на выход элемента 2И будут прохо,дить импульсы формирователя 1 нульпереходов и поступать на б -вход 3 R5 -триггера 4. Первый же из этих импульсов переведет триггер 4 в единичное состояние. При этом разрешающий потенциал с выхода триггера 4 будет поступать на управляющий вход

9 счетчика 8 и с этого момента начнется заполнение счетчика импульсами с выхода генератора 7 (фиг.2).

Во время заполнения счетчика 8 на вход 10 установки 0 могут продолжать поступать очередные импульсы с выхода формирователя 1, обнуляя при этом счетчик 8а Емкость счетчика 8 выбирается такой, чтобы время полного его заполнения тактовыми импульсами с выхода генератора 7 превышало максимальный интервал времени между соседними нуль-переходами в"течение полупериода сигнала (1), например при

1129548

И il

nu- — su tan(

2 о 2

При полном заполнении счетчика 8 после последнего за этот интервал времени нуль-перехода на его выходе появляется импульс, который поступает на R -вход триггера 4, переводя последний в нулевое состояние. Запрещающий потенциал с выхода триггера при этом поступает на управляющий вход 9 счетчика 8, прекращая его дальнейшее заполнение импульсами.с выхода генератора 7.

Одновременно сигнал с выхода счетчика 8 поступает на второй формирователь 12 импульсоь запрета, на . выходе которого Формируется импульс с длительностью ь, примерно равной

»! с= — . Укаэанный импульс с выхода »4

15 второго формирователя 12 поступает

20 на второй вход элемента 2И, запрещая в течение второго полуперио да сигнала прохождение импуль- 1 сов, соответствующих моментам «ульпереходов сигнала (1), с выхода первого формирователя 1 на 8 -вход

3 триггера 4.

Таким образом, длительность импульса, формируемого на выходе триггера 4 равна сумме длительностей.вре- 30 менного интервала между первым и последним нуль-переходами сигнала (1) на

45 л

tl » - — и (д 4 4 g (Ц 6 n »» +—

2 ». 2 несет информацию об интенсивности фазовых флюктуаций q (4) сигнала (1).

Так при гармонической флюктуации 50 фазы вида. g(t)э(q si»» 52t где (— амплитуда девиации фазы, причем .анализируется случай, когда \

П (это соотношение всегда можно обеспечить. соответствующим делением частоты сигнала (1)>интервал времени между первым, и последним1я нуль- 60 переходами „=1 „ -1, лежит в определенных пределах. Максимальное значение временного интервала Р„.между первым и последним нуль-переходами в течение полупериода сигнала (1) 65. интервале у - — Ф (до + УМ »» 2

l и времени полного заполнения счетчика 8 тактовыми импульсами с выхода генератора 7. Время полного . заполнения счетчика при стабильной частоте тактовых импульсов постоянно и при дальнейшей обработке вре-. 40 менных интервалов исключается.

Временный интервал между первым и последним нуль-переходами на интервале не превышает величины с „2g /Qо л причем максимальная величина откло нения длительности »„ от отношения и

2 »/ц не превышает периода флюктуаций с частотой П, т.е.

2(» » - с Яя/и

С увеличением частоты флюктуаций Я различие правой и левой частей выражения (3) становится все меньше, в пределе стремясь к нулю.

Таким образом, оценку размаха ФФ » можно получить усреднением интерЛ вала »» по К периодам сигнала частоты M где с„ — интервал времени между первым и последним нульпереходами в течение » периода сигнала частоты 9 .

За оценку CKO ФФ принимаем величину <» л (я„,"ng где М вЂ” количество периодов сигнала .(1).

Максимальная погрешность оценки

СКО ФФ данным устройством равна

ДД . й—

»»» и х .Я

Выражение (6) определяет рациональный выбор соотношений частот

Ы и Q, при котором обеспечивается минимальное значение погрешности определения оценки СКО ФФ. Предлагаемое устройство наиболее целесообразно применять для широкополосных фазовых

Флюктуаций, когда отношение

Я

При этом обеспечивается высокая разрешающая способность преобразования

ФФ в интервал времени.

Усреднение временного интервала (4) с выхода триггера 4 в соответствии с алгоритмом (5) осуществляется усреднителем 5, результат с выхода которого выдается на индикатор б.

Устройство-прототип нечувствительно к гармоническим ФФ вида y in at при Я - l u, где К вЂ” целое число, и в этом случае не обеспечивает измерения СКО ФФ. Устройство измеряет

СКО ФФ независимо от кратности часТоТ Я и ы,» и существенно повышает точность измерения СКО периодических фазовых флюктуадий.

Таким образом, введение формирователя нуль-переходов и формирователя импульсов запрета существенно повышает точность измерения СКО периодических фазовых флюктуаций по

1129548 алых 2, Вык7

Ап.2

ВНИИПИ Заказ 9445/36 " Тирам . 710 Подписное ю «ьюююю» «ю ю юю юю в мююююю аеас ю е филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4 сравнению с базовым объектом (2j, частота повторения которых кратна средней частоте исследуемого сигнала. При этом максимальная погрешность определения оценки CKO ФФ, определяемой в соответствии с алгоритмом (5), определяется выражением (6), что определяет выбор частоты 6з при измерении ФФ с известной априори шириной спектра.