SU1275318A1 - Frequency meter - Google Patents
Frequency meter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1275318A1 SU1275318A1 SU853933103A SU3933103A SU1275318A1 SU 1275318 A1 SU1275318 A1 SU 1275318A1 SU 853933103 A SU853933103 A SU 853933103A SU 3933103 A SU3933103 A SU 3933103A SU 1275318 A1 SU1275318 A1 SU 1275318A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- threshold
- pair
- output
- optical
- phase
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
элемента 2И-ИЛИ 19 позвол ет значи- фазового дискриминатора в области петельно повысить точность измерител за счет повышени чувствительностиelement 2I-or 19 allows the significant phase discrimination in the looped area to increase the meter accuracy by increasing the sensitivity
1275318 1275318
рехода фазовой характеристики через нулевой уровень. 1 ил.phase transition through the zero level. 1 il.
Изобретение относитс к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл автоматического измерени частоты радиосигнала в широком диапазоне частрт с высокой точностью . Целью изобретени вл етс повышение точности измерени частоты: радиосигнала в широком диапазоне частот. На чертеже приведена структурна схема измерител частрты. На одной оптической оси последовательно расположены лазер 1, чет- вертьволнова ; пластина 2, оптический квадратурный конденсатор 3, оптический анализатор 4, система формируюш;их линз 5 И N-отводна оптическа лини 6 задержки. Источник 7 исследуемого сигнала электрически соединен с одной из пар обкладок Квадратурного конденсатора 3 непосредственно , а с другой парой - через фазовращатель 8. Каждый из N фазовых дискриминаторов 9 имеет на входе две пары компланарных фотоприемников 10, 11 и 12, 13, выходы которых электрически соединены с входами вычитающих устройств 14 и 15 соответственно Выход вычитающего устройства 14 соеди нен с сигнальными входами пороговых устройств 16 и 17, выход вычитающего устройства 15 с сигнальньйу входом порогового устройства 18. Выходы пороговых устройств 16 и 18 подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов И логического элемента 2И-ИЖ 19, вл ющегос выходным устройством фазового дис . криминатора 9, а выход порогового устройства 17 подключен к второму вхо ду первого элемента И и к второму инвертирующему входу второго элемента И элемента 2И-ИЛИ 19. Выход каждого из N фазовых дискриминатором 9 через формирующие линзы 20 оптически св заны с соответствующей парой световодо линии 6 задержки, а выход электричес ки соединен с соответствующим разр дом регистра 21, Измеритель частоты работает следующим образом« Узкий когерентный световой луч с линейной пол ризацией, генерируемьй лазером 1, проходит через Л/А пластину 2, где приобретает круговую пол ризацию и лостулает на оптический вход квадратурного конденсатора 3. На электрический вход оптического квадратурного конденсатора 3 поступает исследуемый радиосигнал, причем на одну пару противоположных пластин - непосредственно , а на другую пару - через фазовращатель 8. Так как сдвиг фаз задаетс фазовращателем 8 посто нным ( Ч 90 ), то в объеме кристалла оптического квадратурного конденсатора 3 формируетс круговое моделирующее поле,, которое сдвигает частоту световой волны oJ на величину частоты исследуемого радиосигнала ьО . Таким образом, на оптическом выходе квадратурного конденсатора 3 светова волна имеет частоту с. и круговую пол ризацию. Проход через оптический анализатор 4, пол ризаци световой волны преобразуетс в линей- ную. Далее системой формирующих линз 5 формируетс плоский когерентный световой луч с равномерной по сечению интенсивностью. Пада соосно на торцовый срез оптической линии 6 задержки , световой луч делитс равномерно и с одинаковыми начальными фазами на К 2N частей, (т.е. на К 2N световод&в пучка). Точность Разделени определ етс точностью изготовлени световодов, Световоды оптической линии 6 зарержки разбиты на пары так, чтобы в каждой паре обеспечивалась необходи пространственна задержка одного светового луча (измерительного) по отношению к другому (опорному). Световые лучи из двух световодов каждой пары через формирующие линзы 20, со дающие плоские световые лучи, падают на компланарные фотоприемники 1013 под заданным углом. В результате интерференции измери тельного и опорного световых лучей в плоскости, где расположены фотопри емники 10-13, каждого фазового дискри минатора 9, возникает интерфереицион на картина из чередующихс темных и светлых полос, параллельных апертуре фотоприемников. Положение светлых и темных полос интерференционной картины относительно апертур фотоприемника 10-13 зависит от разности фаз между колебани ми измерительного и опорного световых лучей в каждой i-й паре волоконных световодов, св занных через формирующие линзы 20 с i-M фазовым дискриминатором. Разност фаз между колебани ми опорного и измерительного каналов в i-й паре световодов пропорциональна разности длин световодов пары дТ| tj -l 2 д1( uf - разность длин оптичес ких путей дл 1-й пары световодов) и равна -t -г 1 лЕ, Л скорость света в световоде; кругова частота лазера; кругова частота радиосигнала . При изменении частоты радиосигнала и измен ютс разности фаз световых колебаний в каждой i-й паре световодов на различные величины. Соответственно на различные числа пе риодов сдвинутс интерференционные картины, возникающие на фотоприемниках .различных фазовых дискриминаторов . 9,а отсчет оказываетс кратным степени два. Фазовые дискриминаторы 9 фиксируют сдвиг между световыми колебани ми измерительного и опорного световых лучей соответствующей пары световодов и преобразуют его в логический О, если знак U совлЧ. отрицателен , и в логическую 1, если знак и,- cos uV положителен. Возникающа 55 неоднородность отсчета частоты из-за того, что функци cos периодическа , исключаетс введением дополнительных каналов регистрации, в которых используетс друга пространственна задержка 4 Г. . Длина второго (измерительного) световода i-й пары определ етс выражением 1 ,. Такой р д пространственных задержек позвол ет определить в регистрирующем устройстве значение частоты радиосигнала в виде ч-С,-,-ч. 1, ПРИ соз(р -е)0; (f:-f)0; uj. г4,afj 2частота световой волны лазера. В регистре 21 в каждый момент времени запоминаетс полученна последовательность логических О и 1 всехканалов регистрирующего устройства . Этот двоичный код соответствует частоте исследуемого радиосигнала , , Фазовый дискриминатор 9 работает следующим образом. Ток фотоприемника пропорционален интенсивности падающего на него светового потока. Рассто ние между фотоприемниками каждой пары 10, 11 и 12, 13 выбрано равным половине периода интерференционной картины, значит , если один из фотоприемников каждой пары располагаетс в максимуме освещенности, то второй - в минимуме освещенности. Токи фотоприемников 10 и 11 первой пары поступают на входы вычитающего устройства 14, а токи фотоприемников второй пары 12 и 13 - на входы вычитающего устройства 15. Вычитающие устройства 14 и 15 обеспечивают подавление фоновой засветки фотоприемников и вьздел ют на своих выходах напр жени , пропорциональные интенсивности максимумов и минимумов интереренционных полос. Перва пара фотоприемников 10 и 11 вл етс основой, втора пара 12 13 - дополнительной и включаетс в работу в тот момент, 1(огда на основную пару фотоприемников 10 и 11 попадает свет одинаковой интенсивности, что эквивалентно переходу фазовойThe invention relates to a radio measuring technique and can be used to automatically measure the frequency of a radio signal in a wide range of frequencies with high accuracy. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the frequency of a radio signal over a wide frequency range. The drawing shows a block diagram of the meter. Laser 1, four-quarter-waves are successively located on the same optical axis; plate 2, optical quadrature capacitor 3, optical analyzer 4, system forms; their lenses 5 And N-branch optical line 6 delay. The source 7 of the signal under study is electrically connected to one of the pairs of plates of the Quadrature capacitor 3 directly, and to the other pair through a phase shifter 8. Each of the N phase discriminators 9 has two pairs of coplanar photodetectors 10, 11 and 12, 13, the outputs of which are electrically connected with inputs of subtractors 14 and 15 respectively. Output of subtractors 14 is connected to the signal inputs of threshold devices 16 and 17, output of the subtractors 15 with the signal input of threshold devices 18. Threshold outputs devices 16 and 18 are connected respectively to the first inputs of the first and second elements AND the logical element 2I-IL 19, which is the output device of the phase dis. the criminator 9, and the output of the threshold device 17 is connected to the second input of the first element I and to the second inverting input of the second element AND element 2I-OR 19. The output of each of the N phase discriminator 9 is optically coupled with the corresponding pair of optical fiber 6 through the forming lenses 20 delays, and the output is electrically connected to the corresponding register bit 21, the frequency meter works as follows: “A narrow coherent light beam with linear polarization generated by laser 1 passes through the L / A plate 2, where melts circular polarization and lays on the optical input of the quadrature capacitor 3. The electrical signal under study is fed to the electrical input of the optical quadrature capacitor 3, and to one pair of opposite plates directly, and to the other pair via the phase shifter 8. Since the phase shift is set by the phase shifter 8 constant (90), a circular simulating field is formed in the volume of the crystal of the optical quadrature capacitor 3, which shifts the frequency of the light wave oJ by the magnitude of the frequency studied for LO signal. Thus, at the optical output of the quadrature capacitor 3, the light wave has a frequency c. and circular polarization. Passing through the optical analyzer 4, the polarization of the light wave is converted to linear. Further, a system of forming lenses 5 forms a flat coherent light beam with a uniform intensity across the section. The pad is coaxially into the end section of the optical delay line 6, the light beam is divided evenly and with the same initial phases into K 2N parts (i.e., K 2N optical fiber & in the beam). The accuracy of the separation is determined by the accuracy of the fabrication of the optical fibers. The optical lines of the optical line 6 of the excitations are divided into pairs so that in each pair the spatial delay of one light beam (measuring) relative to the other (reference) is provided. The light rays from the two light guides of each pair through the forming lenses 20, with giving flat light rays, fall on the coplanar photodetectors 1013 at a given angle. As a result of the interference of the measuring and reference light rays in the plane where the photodetectors 10–13, each phase discriminator 9, are located, an interfering pattern of alternating dark and light bands parallel to the photodetector aperture occurs. The position of the light and dark bands of the interference pattern with respect to the apertures of the photodetector 10-13 depends on the phase difference between the oscillations of the measuring and reference light rays in each i-th pair of optical fibers connected through forming lenses 20 with the i-M phase discriminator. The phase difference between the oscillations of the reference and measuring channels in the i-th pair of optical fibers is proportional to the difference in the lengths of the optical fibers of the pair dT | tj is l 2 d1 (uf is the difference of the lengths of the optical paths for the 1st pair of optical fibers) and is equal to -t -r 1 lU, L is the speed of light in the fiber; circular frequency of the laser; circular frequency radio signal. When the frequency of the radio signal changes and the phase difference of the light oscillations in each i-th fiber pair is changed by different values. Accordingly, the interference patterns appearing on the photodetectors of various phase discriminators are shifted to different numbers of periods. 9, and the count is a multiple of degree two. Phase discriminators 9 fix the shift between the light oscillations of the measuring and reference light rays of the corresponding pair of optical fibers and convert it into a logical O, if the sign of U is perfect. negative, and in logical 1 if the sign and, - cos uV is positive. 55 Frequency count heterogeneity, due to the fact that the cos function is periodic, is eliminated by the introduction of additional recording channels, in which the spatial delay of 4 G is used. The length of the second (measuring) fiber of the i-th pair is determined by the expression 1,. Such a series of spatial delays allows determining the frequency of the radio signal in the form of h-S, -, - h in the recording device. 1, at cos (r-e) 0; (f: -f) 0; uj. g4, afj 2 is the frequency of the laser light wave. In register 21, the received sequence of logical O and 1 all channels of the recording device is memorized at each time instant. This binary code corresponds to the frequency of the radio signal under study, Phase discriminator 9 operates as follows. The photodetector current is proportional to the intensity of the light flux falling on it. The distance between the photoreceivers of each pair 10, 11, and 12, 13 is chosen equal to half the period of the interference pattern, which means that if one of the photoreceivers of each pair is located at the maximum of illumination, then the second is at the minimum of illumination. The currents of the photodetectors 10 and 11 of the first pair are fed to the inputs of the subtractive device 14, and the currents of the photodetectors of the second pair 12 and 13 are fed to the inputs of the subtractive device 15. The subtractive devices 14 and 15 suppress the background light of the photodetectors and are proportional to the intensity maxima and minima of interest bands. The first pair of photodetectors 10 and 11 is the basis, the second pair 12 13 is an additional pair and is put into operation at that moment, 1 (when light of the same intensity strikes the main pair of photodetectors 10 and 11, which is equivalent to a phase transition
S1S1
характеристики дискриминатора через нулевой уровень.characteristics of the discriminator through the zero level.
На первое 16 к третье 18 пороговые . устройства установлен нулевой порог , а на Второе пороговое устройство 17 подан порог срабатывани , разный напр жению нечувствительности первого порогового устройства 16 На сигнальные входы пороговых устройств 16 и 17 подаетс сигнал с выхода пер вого вычитающего устройства 14, на сигнаотьный вход третьего порогового устройства 18 - сигнал с выхода второго вычитающего устройства 15«At first 16 to third 18 threshold. the device has a zero threshold, and the second threshold device 17 has a trigger threshold different to the insensitivity voltage of the first threshold device 16. The signal inputs of the threshold devices 16 and 17 are given a signal from the output of the first subtractive device 14, and the signal input of the third threshold device 18 is signal from the output of the second subtractive device 15 "
Если положение светлых и темных полос интерференционной картины на фотоприемниках 10 и 11 таково, что освещенность кх существенно различна то напр женнче. на выходе вычитающего устройства 14 больше порогового напр жени порога на втором пороговом устройстве 17 и напр жение на его выходе соответствует уровню логической 1. Напр жение с выхода второго порогового устройства. 17, посту па на. элемент 2И-1-ШИ 19 открывает первый логический элемент И и закрывает второй элемент И. В этом случае на выходе логического элемента 2И-ИЛИ будет напр жение, соответствующее логическому уровню первого порогового устройства 16, Уровень О или 1 с выхода элемента 2И-ИЛИ 19 поступает на соответств:,аощий разр дный вход регистра 21 и устанавливает его в положение, соответствующее О или 1, в зависимости от состо ни первого порогового уст .ройства 16.If the position of the light and dark bands of the interference pattern on the photodetectors 10 and 11 is such that the illumination kx is significantly different, then it is more intense. at the output of the subtracting device 14 is greater than the threshold voltage of the threshold at the second threshold device 17 and the voltage at its output corresponds to the logic level 1. The voltage from the output of the second threshold device. 17, post na on. element 2I-1-SHI 19 opens the first logical element AND and closes the second element I. In this case, the output of logic element 2И-OR will have a voltage corresponding to the logic level of the first threshold device 16, Level 0 or 1 from the output of element 2И-OR 19 enters the corresponding:, common bit input of the register 21 and sets it to the position corresponding to 0 or 1, depending on the state of the first threshold device 16.
Если положение светлыхи темных полос интерференционной картины та-KOBOs что освепленность первой пары фотоприемников 10 и 11 одинакова. или разность их меньше напр жени срабатывани второго порогового устройства , то пороговое устройство 17 устанавливаетс в положение, соответствующее зтэовню логического О н его , а следовательно, за . крываетс первый элемент И и открываетс второй элемент И логическогоIf the position of the light and dark stripes of the interference pattern is that of the KOBOs, that the heating of the first pair of photodetectors 10 and 11 is the same. or the difference between them is less than the trigger voltage of the second threshold device, then the threshold device 17 is set to the position corresponding to the logical one, and consequently, for. the first element AND is hidden and the second element AND the logical
элемента 2И-ИЛИ. В результате на выход логического элемента 2И-Шта 19 поступает логический урове.нь, соответствующий выходному уровню третьего . порогового устройства 18, в;оторое находитс в состо нии логического О или 1 в зависимости от того, какойelement 2i-or. As a result, the output of the logic element 2I-Shta 19 enters the logic level. That corresponds to the output level of the third. threshold device 18, in; which is in a state of logical O or 1, depending on which
186186
из фотонриемников 12 или 13 второй пары освещен сильнее. Поскол1зку фотоприемники 12 и 13 второй пары сдвинуты относительно фотоприемников первой пары 10 и 11 на четверть периода интерференнионной картины, то равной или близкой освещенности фотоприемников 10 и 11 первой пары соответствует максимальна разность освещенности фотоприемников 12 и 13 второй пары, в этом случае пороговое устройство 18 надежно срабатывает и нет неопределенности в выходном сигна ..пе фазового дискриминатора за счет конечной чувствительности фазового дискриминатора.12 or 13 of the second pair of photo-receivers are more lighted. Since the photoreceivers 12 and 13 of the second pair are shifted relative to the photoreceivers of the first pair 10 and 11 by a quarter of the period of the interference pattern, then equal or close illumination of the photoreceivers 10 and 11 of the first pair corresponds to the maximum difference in the brightness of the photodetectors 12 and 13 of the second pair, in this case, the threshold device 18 triggered and there is no uncertainty in the output signal. Phase discriminator due to the final sensitivity of the phase discriminator.
Предлагаемое построение и алгоритм работы фазового дискриминатора 9 позвол ет зиачитг ---о повысить его чувствительность в ,.: асти перехода фазовой характеристики через нулевой ypoBeHJi к., как следствие, точность измерител частоты, так как ошибка из-за неточ1;ости выделени фазы (особенно в старших разр дах регистрирующего устройс1 ва) в.тзывает большую погрешность в из/ . ,: нии частоты .The proposed construction and algorithm of operation of the phase discriminator 9 makes it possible to increase its sensitivity in: the part of the phase transition through the zero ypoBeHJi k., As a consequence, the accuracy of the frequency meter, since the error is due to inaccurate; (especially in the higher-resolution recording devices), it causes a large error in from /. ,: frequency
Выражение дл точности измерени частоты имеет видThe expression for frequency measurement accuracy is
-SП + у-SP + y
где п - число световых волн, укладывающихс на пространственной разност хода лучей в измерительном и опорном световодах пары дТ. Использу лазер с длиной волны f 0,63 мкм, устройство обеспечивас;т на частоте исследуемого сигнала ic 500 МГц (( 0,6 м) при 0,6 м и предельную точность ci (. ) 2-10 , значительно превосход щую точность традиционных радиотехнических измерений частоты.where n is the number of light waves placed on the spatial difference in the path of the rays in the measuring and reference optical fibers of the pair dT. Using a laser with a wavelength of f 0.63 μm, the device is provided with a frequency of the investigated signal ic 500 MHz ((0.6 m) at 0.6 m and a maximum accuracy of ci (.) 2-10, which greatly exceeds the accuracy of traditional radio frequency measurements.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853933103A SU1275318A1 (en) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | Frequency meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853933103A SU1275318A1 (en) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | Frequency meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1275318A1 true SU1275318A1 (en) | 1986-12-07 |
Family
ID=21190449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU853933103A SU1275318A1 (en) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | Frequency meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1275318A1 (en) |
-
1985
- 1985-07-23 SU SU853933103A patent/SU1275318A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 460511, кл. G 01 R 23/00, 1975. Авторское свидетельство СССР № 935806, кл. G 01 R 23/00, 19Q2. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3619058A (en) | Distance measuring apparatus | |
JPH01235889A (en) | Light wave distance measuring instrument having linearity error correction function | |
US3566140A (en) | Arrangement for measuring relative displacement utilizing relatively movable shutters which control the passage of modulated light | |
SU1275318A1 (en) | Frequency meter | |
Robinson et al. | The measurement of the frequency response of a photodiode and amplifier using an opto-mechanical frequency response calibrator | |
JPH02118416A (en) | Optical sensor | |
US3016789A (en) | Polarimetric apparatus | |
US2986066A (en) | Polarimetric apparatus | |
Orrall | A complete Stokes vector polarimeter | |
US3523731A (en) | Optical ranging device (u) | |
SU1008658A1 (en) | Device for measuring rate of disturbance propagation in transparent medium | |
SU529660A1 (en) | Laser doppler rate gage | |
SU1406508A1 (en) | Frequency meter | |
RU2149510C1 (en) | High-accuracy acoustooptic frequency meter/detector | |
EP0307936B1 (en) | Multi-channel voltage detector | |
SU705313A1 (en) | Automatic reflectometer | |
SU1245895A1 (en) | Method of calibrating measurements of strength of magnetic field and differential beam velocity | |
SU872973A1 (en) | Photometer for measuring optical surface reflection factor | |
RU2039931C1 (en) | Method of determination of glass tube diameter and device for its accomplishment | |
SU1476404A1 (en) | Phase meter | |
SU1061005A1 (en) | Refractometer | |
RU1768967C (en) | Surface roughness tester | |
SU1302865A1 (en) | Speed-measuring device | |
SU1567888A1 (en) | Optronic angle-measuring device | |
SU1153276A1 (en) | Device for measuring structure characteristic of atmospheric index of refraction |