SU815674A1 - Meter of phase fluctuations of elongated four-terminal networks - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к фазовым измерени м и может быть использовано в радиотехнике и св зи дл  контрол  фазовых флюктуации четырехполюсников , особенно с территориально разнесенньлми , входом и выходом, например каналов св зи.The invention relates to phase measurements and can be used in radio engineering and communication for monitoring phase fluctuations of quadrupoles, especially with geographically dispersed, input and output, for example, communication channels.

Известен измеритель фазовых флюктаций , который используетс  в услови х отсутстви  опорного сигнала, т.е. дл  исследовани  прот женных четырехполюсников. Это устройство содержит последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр нижних частот и кварцевый генератор, а также звуковой генератор, анализатор спектра, девиометр, измеритель индекса частотной модул ции и индикатор мощности флюктуации i ,A phase fluctuation meter is known that is used in the absence of a reference signal, i.e. for the study of extended quadrupoles. This device contains a series-connected phase detector, a low-pass filter and a crystal oscillator, as well as a sound generator, a spectrum analyzer, a deviometer, a frequency modulation index meter and a fluctuation power indicator i,

Недостатками измерител   вл етс  то, чТо он работает лишь в об-, ласти частот, дл  которых выполнимы кварцевые генераторы, имеет низкую точность измерени  на высоких частотах , не позвол ет измер ть флюктации на концах заданного временного интервала .The disadvantages of the meter are that it works only in the frequency range for which quartz oscillators are possible, has a low measurement accuracy at high frequencies, does not allow to measure fluctuations at the ends of a given time interval.

Известен измер11тель дл  измерени  фазовых флюктации, содержащий последовательно соединенные основнойA known meter for measuring phase fluctuations, containing series-connected main

и дополнительный фильтры и Фазовый детектор, один из входов которого подключен к выходу основного фильтра , а также широкополосный фильтр и смеситель, входы которого соединены соответственно со входом основного фильтра и выходом дополнительного фильтрата выход через щирокополосный фильтр подсоединен к одному из входов фазового детектора 2.and an additional filter and a Phase detector, one of the inputs of which is connected to the output of the main filter, as well as a broadband filter and a mixer, whose inputs are connected respectively to the input of the main filter and the output of the additional filtrate output through a wideband filter connected to one of the inputs of the phase detector 2.

Недостаток такого устройства заключаетс  в понижении точности измерени  в диапазоне высоких частот (применение преобразователей частоты не устран ет этот недостаток, так как в результаты измерений внос тс  собственные флюктации фазы гетеродина ) и, кроме того, имеетс  конструтивна  трудность реализации большой временной задержки при широком спектре частот исследуемых флюктуации.The disadvantage of such a device lies in lowering the measurement accuracy in the high frequency range (the use of frequency converters does not eliminate this drawback, since the natural fluctuations of the local oscillator phase are included in the measurement results) and, in addition, there is a design difficulty in implementing a large time delay for a wide frequency spectrum. investigated fluctuations.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к предлагаемому изобретению  вл етс  измеритель фазовых флюктуации прот женных четырехполюсников , содержащий генератор испытательного сигнаша, исследуемый четырехполюсник и последовательно содиненные фазовый детектор, фильтрThe closest in purpose and technical nature of the present invention is a phase fluctuation meter of extended quadrupoles, comprising a test signal generator, a quadrupole under study and a sequentially connected phase detector, filter

нижних частот и генератор опорного сигнала 3 ,bass and reference signal generator 3,

Однако использование этого устройства в диапазоне высоких частот затруднено повьшением погрешности измерени , обусловленной возрастание собственных флюктуации высокочастотных кварцевых генераторов, а также конструктивной сложностью изготовлени  высокостабильных кварцевых генераторов в диапазоне частот свыше дес тков .мегагерц. Кроме того, устройство не позвол ет измер ть флюктации на концах заданного временного интервала , затруднена автоматизаци  измерений .However, the use of this device in the high frequency range is made difficult by increasing the measurement error due to an increase in the intrinsic fluctuations of high-frequency quartz oscillators, as well as the constructive complexity of manufacturing highly stable quartz oscillators in the frequency range above tens of megahertz. In addition, the device does not allow measurement of fluctuations at the ends of a predetermined time interval, it is difficult to automate the measurements.

Цель изобретени  - повышение точности и автоматизации измерени .The purpose of the invention is to improve the accuracy and automation of measurement.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в измеритель фазовых флюктуации прот женных четырехполюсников, содержащий генератор исследуемого сигнала зажимы дл  подключени  исследуемого четырехполюсника и последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр нижних частот и генератор опорного сигнала, дополнительно введены два синтезатора частоты, смеситель и узе обработки информации, причем выход одного из синтезаторов частоты подклчен к генератору исследуемого сигнала , один из выходов этого синтезатор ко входному зажиму исследуемого четырехполюсника , а другой выход - через вспомогательную линию св зи к одному из входов фазового детектора, вход второго синтезатора частоты подключен к генератору опорного сигнала , один из выходов этого синтезатора - к одному из входов смесител , а другой выход - ко второму входу фазового детектора и к одному из входо узла обработки информации, при этом выходной зажим исследуемого четырехполюсника соединен со вторым входом смесител , выход которого подключен ко второму входу узла обработки информации .The goal is achieved by the fact that the phase fluctuation meter of extended quadrupoles, which contains the generator of the signal under study, the clamps for connecting the test quadripole and the series-connected phase detector, a low-pass filter and the generator of the reference signal, additionally introduced two frequency synthesizers, a mixer and an information processing unit, the output one of the frequency synthesizers is connected to the generator of the signal under study, one of the outputs of this synthesizer to the input terminal of the test the quadrupole and the other output through an auxiliary communication line to one of the inputs of the phase detector, the input of the second frequency synthesizer is connected to the reference signal generator, one of the outputs of this synthesizer to one of the mixer inputs, and the other output to the second input of the phase detector and to one of the inputs of the information processing unit, while the output terminal of the studied quadrupole is connected to the second input of the mixer, the output of which is connected to the second input of the information processing unit.

Кроме того, узел обработки информации выполнен в виде последовательно соединенных цифрового фазометра и блока цифровой задержки, а также вычитател , имеющего два входа, один из которых подключен к выходу цифрового фазометра, а другой - к блока цифровой задерх ки и вычи шительното блока, вход которого соединен с вьгаитателем .На чертеже представлена структурна  схема измерител V фазовых флюктуации четырехполюсников.In addition, the information processing unit is designed as a series-connected digital phase meter and a digital delay unit, as well as a subtractor having two inputs, one of which is connected to the output of the digital phase meter, and the other to the digital backplane unit and the tuning unit, whose input connected to the drive. In the drawing there is a block diagram of the meter V phase fluctuations of quadrupoles.

В состав измерител  вход т расположенные с обеих сторон исследуемого четырехполюсника 1, генераторы 2 и 3 исследуемого и опорного сигнала, сии тезаторы 4 и 5 частоты, смеситель 6, фазовый детектор 7, вспомогательна  .лини  8 св зи, фильтр 9 нижних частот , узел 10 обработки информации.The meter includes the quadrupole 1 on both sides, the generators 2 and 3 of the signal under study and the reference signal, these are frequency testers 4 and 5, a mixer 6, a phase detector 7, an auxiliary link 8, a low-pass filter 9, node 10 processing information.

Узел 10 включает в себ  цифровой фазометр 11, блок 12 цифровой задержки , вычитатель 13, а также вычислительный блок 14.The node 10 includes a digital phase meter 11, a digital delay unit 12, a subtractor 13, as well as a computing unit 14.

Работает измеритель следующим образом .The meter works as follows.

Claims (3)

От эталонных, например кварцевьк генераторов 2 и 3 в синтезаторах 4 и 5 частоты формируют колебани  испы (гательной и опорной частоты, отличающиес  на достаточно низкую промежуточную частоту, напр жение на которой удобно передавать по всмомогательной линии 8 св зи и несложно формировать в упом нутых синтезаторах. При прохождении исследуемого четырехполюсника 1 фаза испытетельного сигнала получает случайные приращени , которые необходимо измерить. Дл  этого осуществл ют фазирование генераторов 2 и 3 с помощью системы ФАПЧ. На входы фазового детектора 7 подаютс  сигналы , частота которых равна промежутоной частоте, от синтезатора 5 частоты непосредственно и от синтезатора 4 частоты через вспомогательную линию 8 св зи, например кабель. Дл  подавлени  фазовых флюктуации вспомогательной линии 8 св зи системой ФАПЧ, сигнал ошибки с выхода фазового детектора 7 подвод т к управл ющему входу генератора 3 через фильтр 9, гранична  частота которого выбираетс  ниже минимальной частоты спектра флюктуации вспомогательной линии 8 св зи. Таким образом, приращени  разности фаз между сигналами, поступающими на входы узла 10, оказываютс  равными исследуемым флюктуаци м с точностью до собственной нестабильности генераторов 2,3 и синтезаторов 4 и ,5 частоты . В .узле 10 осуществл етс  вычисление требуемых параметров фазовых флюктуации исследуемого четырехполюсника, например вычисление среднеквадратического значени  флюктуации на концах временного интервала. Дл  этого в цифровом фазометре 11 осуществл етс  при необходимости перенос измерений на низкую промежуточную частоту фазометра и измерение мгновенных значений фазовых флюктуации методом дискретизации во времени с шагом, соответствующим периоду промежуточной частоты фазометра. С выхода цифрового фазометра 11 информаци  о мгновенном значении фазовых флюктуации в виде цифрового кода подаетс  в блок 12, представл ющий собой, например сдвигающий регистр. Зсщержанный на заданное врем  в блоке 12 и исходный коды подаютс  на входы вычитател  13, где определ етс  их разность, котора  в вычислительном блоке 14 обрабатываетс  по прин тому алгоритму дл  получени  требуемых параметров, например среднеквадратического значени  флюктуации на концах временного интервала и индицируетс  или передаетс  дл  ввода в ЦВМ. Поскольку сигналы эталонньох генераторов 2,3 выбирают в области час тот, в которой обеспечиваетс  наилуч ша  их стабильность, а синтезаторы 4 и 5 частоты, выполн ют со среднеквадратическим значением собственных флюктуации такого же пор дка, как и флюктуации стандартов частоты, то этим достигаетс .повышение точности измерени  и расширение области рабочих частот в сторону увеличени . Отсутствие необходимости производить установку нул , калибровку и другие операции во врем  измерений, а также цифрова  обработка информации обе спечивает автоматизацию процесса измерений и цифровой отсчет выходных данных. Предлагаемый измеритель фазовых флюктуации прот женных четырехполюсников отличаетс  от известных высоко точностью при расширении диапазона рабочих частот в сторону увеличени  Синтез испытательной и опорной частот , из сигналов эталонных генераторов и фазирование последних с помощью инерционной системы ФАПЧ позвол ет отслеживать измер емые флюктуации с точностью до дес тых долей грсщуса в диапазоне рабочих частот не ниже дес тков мегагерц. Введение, цифровой задержки дает возможность измер ть относительные флюктуации на концах больших временных интервалов {не менее 1с) при широком спект ре частот измер емых флюктуации (более 1 кГц). В результате этого уст ройство позвол ет решать актуальную в насто щее врем  задачу - измер ть ф|азовые флюктуации прот женных четырехполюсников , например каналов св зи, работающих в области высоких частот. Формула изобретени  1. Измеритель фазовых флюктуации прот женных четырехполюсников, содержащий генератор исследуемого сигНсша , Зс1жимы дл  подключени  исследуемого четырехполюсника и последовательно соединенные фазовый детектор , фильтр нижних частот и генератор опорного сигнала, отличающ и и с   тем, что, с целью повышени  точности и автоматизации измерени , ;дополнительно введены два синтезатора частоты,смеситель и узел обработки информации, причем вход одного из синтезаторов частоты подключен к генератору исследуемого сигнала, один из выходов этого синтезатора к входному зажиму исследуемого четырехполюсника , а другой выход через вспомогательную линию св зи к одному из входов фазового детектора , вход второго синтезатора частоты подключен к генератору опорного сигнала, один из выходов этого синтезатора - к одному из входов смесител , а другой выход - ко второму входу фазового детектора и к одному из входов узла обработки информации , при этом выходной зажим исследуемого четырехполюсника сое динен со вторым входом смесител . выход которого подключен ко второму входу узла обработки информации. 2. Измеритель по п.1, отличающийс  тем, что, узел обработки информации выполнен в виде последовательно соединенных цифрового фазометра и блока цифровой задержки, а также вычитател , один из входов которого подключен к выходу цифрового фазометра, а другой - к выходу блока цифровой задержки, и вычислительного блока, вход которого соединен с вычитателем . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 552569,.кл. G 01 R 25/00, 1976. From reference, for example, quartz oscillators 2 and 3 in frequency synthesizers 4 and 5, oscillations of the test and reference frequencies differ by a rather low intermediate frequency, the voltage on which is conveniently transmitted along the communication link 8 and it is easy to form in these synthesizers When a tested quadrupole 1 passes through, the phase of the test signal receives random increments that need to be measured. To do this, phasing of generators 2 and 3 is performed using a PLL system. Signal detector 7 is supplied with signals whose frequency is equal to the frequency spacing from the frequency synthesizer 5 directly and from the frequency synthesizer 4 via an auxiliary communication line 8. For example, to suppress phase fluctuations of the auxiliary communication line 8 by the PLL system, an error signal from the output of the phase detector. 7 is led to the control input of the generator 3 through a filter 9, the cut-off frequency of which is selected below the minimum frequency of the fluctuation spectrum of the auxiliary link 8. Thus, the increments of the phase difference between the signals arriving at the inputs of the node 10 are equal to the fluctuations under study with an accuracy of the intrinsic instability of the generators 2,3 and synthesizers 4 and 5 frequencies. Node 10 calculates the required parameters for the phase fluctuations of the quadrupole under study, for example, the calculation of the root-mean-square value of the fluctuations at the ends of the time interval. To do this, in a digital phase meter 11, if necessary, measurements are transferred to the low intermediate frequency of the phase meter and the instantaneous values of the phase fluctuations are measured using the time sampling method in steps corresponding to the period of the intermediate frequency of the phase meter. From the output of the digital phase meter 11, information on the instantaneous value of the phase fluctuations in the form of a digital code is supplied to block 12, which is, for example, a shift register. Generated for a specified time in block 12 and the source codes are fed to the inputs of the subtractor 13, where their difference is determined, which in the computing unit 14 is processed according to the received algorithm to obtain the required parameters, for example, the root mean square value of the fluctuation at the ends of the time interval and is displayed or transmitted for input to digital computers. Since the signals of the reference oscillators 2,3 are chosen in the region of the frequency in which their stability is best, and the synthesizers 4 and 5 frequencies are performed with the root-mean-square value of their own fluctuations of the same order as the fluctuations of the frequency standards, this is achieved. increasing the measurement accuracy and expanding the range of operating frequencies upwards. The absence of the need to set zero, calibration and other operations during measurements, as well as digital information processing, provides for automation of the measurement process and digital readout of the output data. The proposed meter of phase fluctuations of extended quadrupoles differs from the known ones with high accuracy in expanding the operating frequency range in the direction of increasing. radius in the operating frequency range not lower than ten megahertz. The introduction of a digital delay makes it possible to measure relative fluctuations at the ends of large time intervals (at least 1 s) with a wide range of frequencies of measured fluctuations (more than 1 kHz). As a result, the device allows us to solve a currently relevant task - to measure the flux fluctuations of extended quadrupoles, for example, communication channels operating in the high frequency region. Claims 1. A phase fluctuation meter of extended quadrupoles, comprising a generator of the signal under study, 3s1connections for connecting the studied quadripole and a series-connected phase detector, a low-pass filter and a reference signal generator, differing from and in order to improve accuracy and automate the measurement ,; additionally introduced two frequency synthesizers, a mixer and an information processing unit, and the input of one of the frequency synthesizers is connected to the generator of the signal under study one of the outputs of this synthesizer to the input terminal of the quadrupole under study, and the other output through an auxiliary line to one of the inputs of the phase detector, the input of the second frequency synthesizer is connected to the reference signal generator, one of the outputs of this synthesizer to one of the mixer inputs, and the other output is connected to the second input of the phase detector and to one of the inputs of the information processing unit, while the output terminal of the quadrupole under study is connected to the second input of the mixer. the output of which is connected to the second input of the information processing node. 2. The meter according to claim 1, characterized in that the information processing unit is designed as a serially connected digital phase meter and a digital delay unit, as well as a subtractor, one of the inputs of which is connected to the output of the digital phase meter and the other to the output of the digital delay unit , and the computing unit, the input of which is connected to the subtractor. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 552569, .kl. G 01 R 25/00, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР 390464, кл. G 01 R 25/00, 1969. 2. Authors certificate of the USSR 390464, cl. G 01 R 25/00, 1969. 3.Рекомендации Международного Консультативного Комитета по телефонии и телеграфии. Оранжева  книга, т.2, рекомендаци  0.91. ,I3. Recommendations of the International Advisory Committee on Telephony and Telegraphy. Orange book, v.2, recommendation 0.91. I