Способ достижения необходимого значения стабильности частоты генератора периодического сигнала при использовании генераторов частоты периодического (в том числе синусоидального) сигнала с тем же значением номинальной частоты, но с меньшими значениями стабильности
Патент 2638962
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Способ достижения необходимого значения стабильности частоты генератора периодического сигнала при использовании генераторов частоты периодического (в том числе синусоидального) сигнала с тем же значением номинальной частоты, но с меньшими значениями стабильности
Иллюстрации
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре различного назначения и измерительной технике. Способ достижения необходимого значения стабильности частоты генератора периодического сигнала при использовании генераторов периодического (в том числе синусоидального) сигнала с тем же значением номинальной частоты, но с меньшими значениями стабильности, заключается в том, что для достижения необходимого значения используется следующий рекуррентный подход. Сначала берутся 2 независимых генератора с некоррелированными выходными сигналами, с равными или близкими значениями номинальных выходных частот, а также равными или близкими значениями стабильности частоты, сигналы с которых подаются на Умножитель сигналов (в случае синусоидальной формы - напрямую, а в случае периодического сигнала иной формы - через полосовые фильтры, настроенные на пропускание номинальной частоты), после чего сигнал с выхода Умножителя подается на ВЧ-фильтр, пропускающий удвоенную номинальную частоту и не пропускающий низкую (разностную) частоту, сигнал с выхода которого, в свою очередь, подается на Делитель частоты на 2, сигнал с выхода которого подается на Полосовой Фильтр, пропускающий только номинальную частоту (первую гармонику периодического сигнала); полученная таким образом совокупность вышеописанных устройств объявляется генератором с новой полученной более высокой стабильностью в раз выше стабильности исходных генераторов, и процесс повторяется заново до достижения нужного результата. Техническим результатом изобретения является достижение необходимой стабильности генератора при применении схемы с использованием генераторов с более низкой стабильностью частоты. 2 ил.
Реферат
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре различного назначения и измерительной технике. Известно устройство (патент № 892741, SU) стабилизации частоты генератора, состоящего из набора электронных устройств, включая опорный генератор.
Недостатком этого способа является необходимость иметь опорный генератор, который отсутствует в описываемом изобретении. Известен также способ стабилизации частоты К генераторов (№ патента RU 2219654) , имеющих равные или близкие нестабильности частот с помощью К+1 генератора, задающего параметры стабилизации.
1-м недостатком этого способа является необходимость множества измерений для формирования управляющих сигналов для приближения частот к их номинальным значениям.
2-м недостатком этого способа является зависимость получения результатов от параметров К+1 генератора (заменяющего собой опорный генератор), заданных с определенной погрешностью.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в технической возможности достижения необходимой стабильности генератора, применяя схему с использованием генераторов с более низкой стабильностью частоты.
На Фиг. 1 изображена схема устройства для реализации предложенного способа в случае несинусоидальной формы периодического сигнала исходных генераторов, а на Фиг. 2 - схема для синусоидальной формы периодического сигнала исходных генераторов.
Способ достижения необходимого значения стабильности частоты генератора периодического сигнала при использовании генераторов периодического (в том числе синусоидального) сигнала с тем же значением номинальной частоты, но с меньшими значениями стабильности реализуется следующим образом:
Сигналы с двух независимых генераторов периодических сигналов (1) и (2) с некоррелированными выходными сигналами, с равными или близкими значениями выходных частот , а также равными значениями флуктуаций входных частот подаются на входы Полосовых фильтров (3) и (4)1 (1 В случае, если периодические сигналы генераторов (1) и (2) являются синусоидальными, Полосовые фильтры (3) и (4) не нужны и сигналы с генераторов сразу подаются на вход Умножителя сигналов (5) (см. схему, изображенную на Фиг. 2), настроенных на пропускание номинальной частоты генераторов (для того, чтобы пропустить только первую гармонику периодического сигнала); сигналы с выходов Полосовых фильтров (3) и (4) подаются на входы Умножителя сигналов (5); выходной сигнал Умножителя сигналов (5), представляющий собой суперпозицию сигналов с разностной и суммарной частотой, подается на вход высокочастотного фильтра (ВЧ-фильтра) (6), на выходе которого остается сигнал синусоидальной формы только с суммарной частотой; далее сигнал с выхода ВЧ-фильтра подается на Делитель частоты на 2 (7), в результате чего на выходе Делителя частоты на 2 возникает сигнал с частотой F3, близкой или равной частотам входных генераторов (1) и (2) и флуктуацией частоты , что эквивалентно увеличению стабильности частоты в раз.
Математические пояснения:
Сигналы с частотами F1 и F2,
где Fi(t)=F0+ΔFil+ΔFi(t), i=1,2;
F0 - номинальная частота генератора,
ΔFil -постоянная погрешность i-го генератора, вызванная особенностями генератора,
ΔFi(t) - переменная флуктуация отклонений частоты от среднего значения F0+AFil
при этом - дисперсия частоты исходных сигналов2 (2Верхнее подчеркивание над переменной величиной обозначает операцию усреднения M(t);
Сигнал с суммарной частотой (на выходе Умножителя):
F12(t)=2F0+ΔF12+ΔF12(t),
где ΔF12=ΔF1+ΔF2 - новая постоянная погрешность;
ΔF12(t)=ΔF1(t)+ΔF2(t) - новая переменная флуктуация.
При этом дисперсия суммарного сигнала определяется по формуле:
, из этого следует, что ,
Таким образом, если исходная относительная погрешность генераторов была равна , то конечная относительная погрешность равна , т.е. стала меньше в раз, что эквивалентно увеличению стабильности частоты в раз, т.к. величина стабильности частоты генератора обратно пропорциональна величине относительной погрешности частоты генератора. Выходной сигнал с Делителя частоты на 2 (7) подают на Полосовой Фильтр (8), пропускающий только первую гармонику. Полученный таким образом сигнал имеет синусоидальную форму с увеличенной в раз стабильностью. Вся совокупность вышеописанных устройств объявляется генератором с новой полученной стабильностью, и процесс повторяется заново до достижения нужного результата.
Использование (применение) данного способа позволит избежать применения дорогостоящих генераторов с более высокой стабильностью частоты, заменив их предложенной схемой с менее дорогостоящими генераторами и меньшей стабильностью частоты.
Способ достижения необходимого значения стабильности частоты генератора периодического (в том числе синусоидального) сигнала при использовании генераторов периодического (в том числе синусоидального) сигнала с тем же значением номинальной частоты, но с меньшими значениями стабильности, отличающийся тем, что для достижения необходимого значения используется следующий рекуррентный подход: берутся 2 независимых генератора с некоррелированными выходными сигналами, с равными или близкими значениями номинальных выходных частот, а также равными или близкими значениями стабильности частоты, сигналы с которых подаются на Умножитель сигналов (в случае синусоидальной формы - напрямую, а в случае периодического сигнала иной формы - через полосовые фильтры, настроенные на пропускание номинальной частоты), после чего сигнал с выхода Умножителя подается на ВЧ-фильтр, пропускающий удвоенную номинальную частоту, и не пропускающий низкую (разностную) частоту, сигнал с выхода которого, в свою очередь, подается на Делитель частоты на 2, сигнал с выхода которого подается на Полосовой Фильтр, пропускающий только номинальную частоту (первую гармонику периодического сигнала); полученная таким образом совокупность вышеописанных устройств объявляется генератором с новой полученной более высокой стабильностью в раз выше стабильности исходных генераторов, и процесс повторяется заново до достижения нужного результата.