Измеритель параметров фазочастотной характеристики четырехполюсников

Измеритель параметров фазочастотной характеристики четырехполюсников

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ФАЗОЧАСТОТНОГ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ по авт.св. № 1002983, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерений , в него введены три сумматора , блок линейной аппроксимации и интегратор, при этом выход селективного фазометра через блок линейной аппроксимации соединен с входами интегратора и первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу блока измерения времени распространения сигнала, а выход первого сумматора является выходом измерителя , выход интегратора соединен с первым входом второго сумматора , второй вход которого соединен с вторьм выходом блока линейной аппроксимации, а выход второго сумматора подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход § которого соединен с выходом селективного фазометра, а выход третьего сумматора является вторым выходом измерителя. СО о со о Эд

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (!)) (5114 G 01 В 27/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1002983 (2I) 3629536/24-21 (22) 27.07.83 (46) 07.11..85. Бюл. N 41 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.Я.Дворский и О.Б.Шарпан (53) 621.317.757(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1002983, кл. G О1 R 27/28, 1981. (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ

ФАЗОЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЧЕТНРЕХПО1ПОСНИКОВ по авт.св. М 1002983 отличающийся тем, что, с целью повьиения точности измерений, в него введены три сумматора, блок линейной аппроксимации и интегратор, при этом выход селективного фазометра через блок линейной аппроксимации соединен с входами интегратора и первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу блока измерения времени распространения сигнала, а выход первого сумматора является выходом измерителя, выход интегратора соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока линейной аппроксимации, а выход второго сумматора подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход g которого соединен с выходом селективного фазометра, а выход третьего сумматора является вторым выходом измерителя.

11903

Изобретение относится к технике измерений, может быть использовано для измерения нелинейности и наклона фазочастотных характеристик (ФЧХ) четырехполюсника и каналов 5 линии связи и является усовершенствованием авт.св. Р 1002983.

Целью изобретения является ловышение точности измерений.

На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя; на фиг. 2— структурная схема блока линейной аппроксимации; на фиг. 3 — временная диаграмма работы блока линейной аппроксимации. 15

Измеритель (фиг. 1) содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, зондирующий гене ратор 2 дискретного множества частот, устройство 3 взаимного фазирования многочастотных сигналов, первый опорный генератор 4 дискретного множества частот, блок

5 измерения времени распространения сигнала, второй вход которого 25 соединен с выходом второго опорного генератора 6 дискретного множества частот и с одним из входов селективного фазометра 7, блок 8 линейной аппроксимации, интегратор 9, сумматоры 10-12, первую 13 и вторую 14 клеммы измерителя для подключения исследуемого четырехполюсника 15. lри этом блок 8 линейной аппрок- 35 симации выполнен в виде триггера 16 с раздельными входами, делителя 17 частоты с коэффициентом деления, равным Н, делителя 18 частоты с коэффициентом деления, равным от- 40 ношению A/64, элемента 19 ИСКХЕОЧАЛЩЕЕ ИЛИ с прямым и инверсным выходами элементов 20 и 21 совпадения, реверсивного счетчика 22 с двумя счетными входами и предварительной 45 установкой кода, делителей 23 и 24

I с переменными коэффициентами деле ния, реверсивного счетчика 25 с

1 ,одним счетным и одним управляющими входами, реве."сивного счетчика 50

26 с двумя счетными входами, цифрового умножителя 27 на константу B u алгебраического сумматора 28.

Измеритель работает следующим образом. 55

Гармоническим сигналом задающего генератора 1 запускается зондирующий генератор 2 дискретного мно06 г жества частот, Многочастотный сигнал генератора 2 поступает на вход исследуемого четырехполюсника )5, Измерительный сигнал с выхода четырехполюсника 15 представляет собой дискретное множество гармоник сигнала задающего генератора 1, ограниченное полосой пропускания исследуемого четырехполюсника 15. Все компоненты этого множества получили фазовые приращения, соответствующие полной ФЧХ четырехполюсника 15.

Измерительный сигнал поступает на один из входов селективного фаэометра 7 и одновременно на вход опорного генератора 6. Генератор

6 формирует сигнал, идентичный сигналу на выходе генератора 2, и подается на второй вход селективного фазометра 7. Сигнал генератора 6 отстоит от сигнала генератора 2 на время 1 задержки зондирующего сигнала в четырехполюснике 15 и поэтому селективный фазометр 7, в котором сравниваются фазы одноименных компонентов дискретных .множеств гармоник на его входах, зарегистрирует только нелинейную часть h(p(u) ФЧХ четырехполюсника 15.

Сигнал генератора 2 подается также на вход устройства 3 взаимного фазирования многочастотных сигналов, которое осуществляет запуск опорного генератора 4, а также контроль и поддержание синфазности одноименных частотных компонентов сигналов на выходах генераторов 2 и 4. Вследствие этого выходные сигналы генераторов 2 и 4 одинаковы по форме и совпадают во времени, т.е. синфазны. Каждый из этих сигналов опережает выходной сигнал генератора G на время t ..

Время 1 измеряется с помощью блока 5, в качестве которого можно использовать либо измеритель интервалов времени, либо измеритель наклона линейной ч."сти ФЧХ.

Для исключения погрешности, 1 обусловленной нестабильностью момента запуска генератора 6, к выходу селективного фазометра 7 подключен блок 8 линейной аппроксимации, в котором осуществляется определение поправок h4 и Ь(р, служащих для уточнения величин, измеренных селективным фазометром 7 и блоком 5. Поправки Ь| и б((„ явля19030b 4

Следовательно, определение поправок Е и 4 ф сводится к выполнению арифметических операций над числамиbqÄ(k=m,m+1,...,n), что не вызывает принципиальных затруднений;

Блок 8 линейной аппроксимации (фиг. 2) работает следующим образом.

На вход блока 8 с выхода селективного фазометра 7 поступают информационные сигналы "bg„" и "Знак", а также синхросигналы "Сброс" и "Номер". Сигнал "bq " представляет сок бой последовательность коротких импульсон, количество которых в k -ой выборке ранно или прямо пропорционально Щ„ . Сигнал "Знак" равен лоз 1 ются параметрами линейной фракции

Щ +611,1, с помощью которой осуществляется аппроксимация нелинейной части ФЧХ, измеренной селективным фазометром 7. Способ определения параметров 6Ч и h4 зависит от выбора критерия приближения. При выборе среднеквадратичного критерия, наиболее часто используемого на практике, параметры ЬЦ, и находятся путем минимизации суммы A 2 (щ(ык (ty tatkR1) > : где m u n — номера нижней и верхней гармоник зондирующего сигнала в полосе пропускания исследуемол го четырехполюсника 15

t 2/2и — частота задающего генератора l.

Дифференцируя последнюю сумму . на 11Я и bÅ и приравнивая полученные выражения к нулю, получаем систему уравнений, решение которой имеет вид:

Я

Й.Е ls-1)ьц„ а (r,-a) t;

k "-1Ы km н

ЬЦ,= Е. b,q „ И- Л, Д, К=в где N=m-и+1 — количество гармоник зондирующего сигнала в полосе пропускания четырехполюсника 15;

k =(m+n)/2 — среднее арифметическое значение номеров этих гармоник.

55 гической единице, если Ag>. > О, и ло-гическому нулю, если b

"Сброс" представляет собой короткий импульс, который вырабатывается в

Ъ селективном фазометре перед началом каждого цикла из N измерений, а сигнал "Номер" — короткий импульс, который формируется перед каждым из N измерений в цикле. Данные сигналы присутствуют в селективном фазометре, принцип работы которого основан на последовательном гетеродинном преобразовании частоты и прямом квантовании временных интервалов, прямо пропорциональных 61Р1,.

Сигнал "Сброс" устанавливает.в

"0" триггер 16. Этот же сигнал записывает число k -m+1 в реверсивный счетчик 22 и сбрасывает в "0" все остальные счетчики и делители блока 8 (цепи предварительной установки делителей и счетчиков блока 8 на фиг. 1 не показаны).

Прямой выход триггера 16 подключен к одному из входов элемента 20 совпадения, а инверсный выход — к одному из входов элемента 21 совпадения. Поэтому после установки триггера 16 в "0" элемент . 20 закрывается, а элемент 21 .открывается. Так как выход элемента 21 связан с вычитающим входом счетчика 22, то в последнем устанавливается режим "Вычитание". При поступлении первого импульса "Номер" .из счетчика 22 вычитается единица и устанавливается в нем код k --111. Этот код подается на входы предварительной установки делителей 23 и 24, выполненных, например, на микросхемах К155ИЕЗ.

Таким образом, в делителях 23 и 24 устанавливаются коэффициенты деления, равные отношению 64/(k-m).

Входы "Выбор кристалла" делителей

23 и 24 подключены соответственно к прямому и инверсному выходам элемента 19 ИСКЛОЧАЩЕЕ ИПИ. Поэтому в любой момент времени один из этих делителей открыт, а другой закрыт.

В течение первого измерения сигнал

"Знак" равен логической единице (фиг. 3). Поэтому на прямом выходе элемента 19 будет также сигнал логической единицы, а на инверсном выходе этого же элемента — сигнал логического нуля °

При этих условиях открытым окажется делитель 24, подключенный сво1190306 им вьходом к вычитающему входу реверсивного счетчика 26. Следовательно, в течение первого измерения через делители 18 и 24 на вычитающий

5 вход счетчика 26 поступит (k-m)6(!„/А импульсов, т.е. в счетчике 26 запишется отрицательное число (m-k)h(gщ/А.

При поступлении второго импульса

"Номер" в счетчике 22 устанавливает- 1О ся код k --Ф-1. В течение второго измерения сигнал "Знак" равен логическому нулю, поэтому открытым будет делитель 23 и закрытым делитель 24, т.е. на суммирующий вход счетчика

26 поступит (k-m-l)b(l „/А импульсов и в счетчике 26 с учетом первого измерения зарегистрируется число (m-К)6(,„/А-(m+1 k)ЬЦ,„„/А и т.д.

При поступлении !(-ro импульса "Номер" в счетчике 22 устанавливается нуль. При этом на его выходе регистрации нуля появляется короткий импульс, который поступает на вход установки в "l" триггера 16. Триг- 2 гер 16 перебрасывается и подает разрешающий потенциал на элемент 20 совпадения, одновременно запирая элемент 21 совпадения. После этого счетчик 22 переводится в режим "Суммирование". В течение k --ro измерения на входах предварительной установки делителей 23 и 24 действует код числа "О", оба делителя заперты и на входы счетчика 26 импуль3S сы не поступают.. Таким образом, осуществляется умножение на(к -k)==О. При поступлении k+I импульса

"Номер" в счетчике 22 устанавливается код числа 1, поэтому на сум- 4О мирующий или вычитающий (в зависимости от потенциала сигнала "Знак" ) входы счетчика 26 поступит <(l »+> /А импульсов. Далее н течение k +2 измерения на один из входов с чи а . 45

26 поступит 2Щ„-„/А импульсов и т.д.

Таким образом, после Ю измерений в счетчике 26 зарегистрируется число х алых +

Этот же сигнал поступает на вход интегратора 9, в котором осуществляется интегрирование по частоте. С выхода интегратора 9 сигнал, пропорциональный 6 tG)<, подается на один из входов сумматора 11. На втором входе сумматора 11 действует сигнал, пропорциональный Ь Ч . Этот сигнал поступает из второго выхода блока 8.

Сигнал, пропорциональный сумме 4g +

+b av», с выхода сумматора 11 подается на один из входов сумматора 12, где используется для уточнения нелинейности ФЧХ, измеренной селективным фазометром 7, в соответствии . с выражением

В это же время на выходе счетчия ка 25 запишется число „2: л(к/Й, поскольку на его счетный вход через делитель 17 поступают пачки импуль-сое c количеством импульсов íà 1(-ой пачке, равном афх . Счетчик 25 является реверсивным и поэтому осуществляет алгебраическое сложение чисел 6(f», Управление режимом счетчика 25 осуществляется сигналом

"Знак". цифровой умножитель 27 служит для определения величины ht 8 и может быть выполнен на интегральных микросхемах К531ИК1П. Величина a(p определяется с помощью алгебраического сумматора 28, который легко реализуется на интегральных микросхемах

К!55ИИЗ нли К155ИПЗ.

Коэффициент деления делителя 18 выбран равным отношению А/64 в связи с тем, что частота импульсов на выходах делителей 23 и 24 (микросхемы

К!55ИЕ8) равна где И вЂ” кодовая комбинация наП-вхо- дах микросхем К155HE8.

В нашем случаеМ =1 - k. Благодаря этому и реализуется операция умножения чисел Ь|» на весовые множители

k-k с одновременным делением этих чисел на константу А.

Блок 8 имеет два выхода. С первого выхода сигнал, пропорциональный

d, поступает на вход сумматора 10, где используется для уточнения времени, измеренного с помощью блока 5, в соответствии с выражением

И (g )=a(!(„) (aqiiatu„) 1190306

Таким образом, нелинейность ФЧХ, зарегистрированная на выходе сумматора !2, не содержит линейной а а„ н постоянной (у составляющих, обусловленных нестабильностью момента запуска генератора 6 и нестабильностью параметров исследуемого четырехполюсника 15.

Кроме того, время распростране> ния сигнала, измеренное с учетом поправки а, также не зависит от этих факторов, !

190306 щщяПИ Закаэ 6975/48 . Тираж 747 Подпнсное

Филвал ППП "Патентд, r.óþ îðîä, .ул.Проектная, 4