SU875300A1 - Phase fluctuation measuring device - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ ФЛЮКТУАЦИИ(54) DEVICE FOR MEASURING PHASE FLUCTUATION

Устройство дл  измерений фазовых флюктуации может быть использовано в радиоизмерительной технике. Известно устройство измерени  фазовых флюктуации, в котором флюктуации фазы сигнала преобразуетс  в флю туации выходного напр жени  при помощи фазового детектора ij. Недостатком этого устройства  вл  етс  низкай точность измерени . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство измерени  фазовых флюктуации , содержащее фазовый детектор, на один из входов которого подаетс  исследуемый сигнал, другой вход фазового детектора подключен к одному из выходов опорного кварцевого генератора, выход фазового детектора соединен с входами анализатора спект pa и фильт1 а низких частот, выход которого присоединен к одному из вхо дов опорного кварцевого генераторд, другой выход опорного кварцевогЬ ген ратора через последовательно соединенные девиометр и измеритель индекса частотной модул ции подключен к индикатору мощности флюктуации, выходы звукового генератора соединены порознь с вторыми входами опорного кварцевого генератора и измерител  индекса частотной модул ции. Измерение фазовых флюктуации сводитс  к преобразованию их в амплитудные , которые затем измер ютс  в анализаторе спектра. Дл  повышени  точности измерени  флюктуации примен етс  схема выставлени  эталонной модул ции сигнала опорного генератора . Однако подобна  схема измерител  не позвол ет измерить фазовые флюктуации на частотах, наход щихс  ниже полосы среза системы фазовой автоподстройки (ФАЛ состоит из фазового детектора , фильтра низкой частоты, опор ного генератора). Кроме того, в изме1 ителе не предусмотрена возможность контрол  и управлени  сдвига фаз между исследуемым сигналом и сигналом опорного генератора . Однако, если сдвиг фаз между этими сигналами не равн етс if / 2, что возможно при изменени х частоты исследуемого сигнала, то на фазовом детекторе выдел ютс  как фазовые, так и амплитудные флюктуации, а их вклад в выходное напр жение фазового детектора зависит от фазового сдвига Следовательно, нет уверенности, что будет определ тьс  измер емое напр жение фазовыми или амплитудными флюктуаци ми исследуемого сигнала.A device for measuring phase fluctuations can be used in the radio measuring technique. A device for measuring phase fluctuations is known, in which the fluctuations of the phase of a signal are converted into output voltage fluctuations by means of a phase detector ij. A disadvantage of this device is its low measurement accuracy. The closest in technical essence to the present invention is a phase fluctuation measurement device containing a phase detector, one of the inputs of which receives the signal under investigation, another input of the phase detector is connected to one of the outputs of the reference crystal oscillator, the output of the phase detector is connected to the inputs of the spectrum analyzer pa and low pass filter, the output of which is connected to one of the inputs of the reference crystal oscillator, the other output of the reference quartz generator through successively connected devi Meter and meter index modulation frequency indicator connected to the power fluctuations, sound generator outputs separately connected with the second inputs of the reference crystal oscillator and the frequency modulation index meter tion. Measuring phase fluctuations reduces to converting them into amplitude fluctuations, which are then measured in a spectrum analyzer. To improve the accuracy of the measurement of fluctuations, a reference signal modulation scheme is used for the reference oscillator signal. However, such a meter circuit does not allow to measure phase fluctuations at frequencies below the cut-off band of the phase-locked loop system (PLL consists of a phase detector, low-pass filter, reference oscillator). In addition, it is not possible to monitor and control the phase shift between the signal under study and the signal of the reference oscillator in the measurement module. However, if the phase shift between these signals does not equal if / 2, which is possible with changes in the frequency of the signal under study, both phase and amplitude fluctuations are distinguished in the phase detector, and their contribution to the output voltage of the phase detector Therefore, there is no certainty that the measured voltage will be determined by phase or amplitude fluctuations of the signal under study.

Цель изобретени  - расширение диапазона измерени  фазовых флюктуации, а также повьшение точности их измерени  .The purpose of the invention is to expand the range of measurement of phase fluctuations, as well as to increase the accuracy of their measurement.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  фазовых флюктуации, содержащее фазовый детектор, последовательно соединенные фильтр низкой частоты, пере страиваемый генератор, подсоединенный ко входу фазового детектора, звуковой генератор и анализатор спектра, вход которого подключен к выходу фазового детектора дополнително введены два фазовых модул тора,фазовращатель , генератор опорной частот усилитель-преобразователь, узкополосный усилитель опорной частоты, детектор , иьадикаторный прибор и осциллограф , причем источник исследуемого сигнала подключен одновременно к высокочастотным входам обоих фазовых модул торов и к одному ,из входов осциллографа, выход звукового генератора соединен с управл ющим входом первого фазового модул тора, подключенного выходом к входу фазовращател  и к одному из входов фазового детектора , при этом выход перестраиваемого генератора подсоединен ко второму входу осциллографа, а выход генератора опорной частоты - к управл ющему входу второго фазового модул тора, выход которого подключен к первому входу усилител -преобразовател , ко второму входу которого подключен выход фазовращател , выход усилител -преобразовател  подключен к входу индикаторного прибора через последовательно соединенные узкополоный усилитель опорной частоты и дететор .The goal is achieved by including a phase detector, a low-pass filter connected in series, a tunable oscillator connected to the phase detector input, a sound oscillator and a spectrum analyzer whose input connected to the output of the phase detector is additionally inputted to the phase fluctuation detector; modulator, phase shifter, reference generator, amplifier-converter, narrow-band reference frequency amplifier, detector, indicator device and oscilloscope, than the source of the signal under study is connected simultaneously to the high-frequency inputs of both phase modulators and to one of the oscilloscope inputs, the output of the sound generator is connected to the control input of the first phase modulator connected to the output of the phase rotator and to one of the inputs of the phase detector; the tunable generator is connected to the second input of the oscilloscope, and the output of the reference frequency generator is connected to the control input of the second phase modulator, the output of which is connected to the first input of the amplifiers -preobrazovatel bodies, to the second input of which is connected to the output of the phase shifter, the output of amplifier -preobrazovatel connected to the input of the indicator device via a serially coupled amplifier uzkopolony reference frequency and detetor.

На чертеже представлена структурна  схема устройства измерени  фазовых флюктуации.The drawing shows a block diagram of a device for measuring phase fluctuations.

Устройство измерени  флюктуации содержит генератор 1 опорной частоты , первый фазовьй модул тор 2, второй фазовый модул тор 3, фазовый детектор 4, фильтр 5 низкой частоты, перестраиваемый генератор 6, фазовращатель 7, усилитель-преобразователь 8 узкополосный усилитель 9 опорной частоты, детектор 10, индикаторный прибор 11, осциллограф 12, анализатор 13 спектра, звуковой генератор 14.The fluctuation measurement device contains a reference frequency generator 1, a first phase modulator 2, a second phase modulator 3, a phase detector 4, a low frequency filter 5, a tunable generator 6, a phase shifter 7, a converter amplifier 8, a reference frequency amplifier 9, a detector 10, indicator device 11, oscilloscope 12, spectrum analyzer 13, sound generator 14.

Устройство измерени  фазовых флюктуации работает следующим образом.The device for measuring phase fluctuations operates as follows.

Исследуемый сигнал, проход  через фазовый модул тор 2, поступает на первый вход фазового детектора 4, сигнал с выхода генератора 6 подаетс  на второй вход фазового детектора 4. Выходное напр жение фазового детектора 4 подаетс  через фильтр 5 на вход генератора 6 и осуществл ет автоподстройку последнего.The signal under study, passing through the phase modulator 2, is fed to the first input of the phase detector 4, the signal from the output of the generator 6 is fed to the second input of the phase detector 4. The output voltage of the phase detector 4 is fed through the filter 5 to the input of the generator 6 and auto-adjusts the last .

Исследуемый сигнал и сигнал с выхода генератора 6 поступают на входы X и 51 осциллографа 12, где по положению точек пересечени  фигуры Лиссажу (наблюдаемой на экране осциллографа 12). с координатными ос ми, определ етс  разность фаз между исследуемым сигналом и сигналом перестраиваемогогенератора 6, а также фиксируетс  синхронизм автоподстройки. Подстройкой частоты ff.g.o .V.O частота генератора 6 при разомкнутой цепи управлени ) разность фаз между исследуемым сигналом и сигналом генератора 6 при синхронизме выставл етс  равной It/2, при Зтом фазовый детектор 4 будет фазочувствительным , амплитудные флюктуации будут в нем подавл тьс .The signal under study and the signal from the output of the generator 6 are fed to the inputs X and 51 of the oscilloscope 12, where the position of the intersection points of the Lissajous figure (observed on the screen of the oscilloscope 12). with the coordinate axes, the phase difference between the signal under study and the signal of the tunable generator 6 is determined, and the synchronization of the auto-tuning is fixed. By adjusting the frequency ff.g.o.V.O, the oscillator 6 frequency when the control circuit is open, the phase difference between the signal under study and the oscillator signal 6 is set to It / 2 when synchronized, Phase detector 4 is phase-sensitive at this, and amplitude fluctuations will be suppressed.

Дл  измерени  величины фазовых флюктуаций в исследуемый сигнал вводитс  регул рна  эталонна  модул ци , часто- . та которой соответствует анализируемому участку спектра исследуемого сигнала . Модулирующее напр жение дл  получени  эталонной модул ции вводитс  на управл ющий вход модул тора 2 от генератора 14, выход которого снабжен проградуированной в децибелах регулировкой выходного напр жени .To measure the magnitude of phase fluctuations, a regular reference modulation, often, is introduced into the signal under study. that which corresponds to the analyzed part of the spectrum of the signal under study. A modulating voltage to obtain a reference modulation is inputted to the control input of the modulator 2 from a generator 14, the output of which is provided with a graduated dB adjustment of the output voltage.

Claims (2)

Дл  калибровки регул рной эталонной составл ющей, вводимой в спектр исследуема1о сигнала, на управл ющий вход .модул тора 3 подаетс  модулирующее опорное напр жение от генератора I. (игнал на выходе модул тора 3 мож быть записан в виде U,--A5Coe(u,j,,e.flL,t.A где А - амплитуда сигнала на выход фазового модул тора 3{ ИС частота исследуемого сигна С флюктуации фазы исследуемо сигнала; т. - индекс модул ции опоры, вв димой в спектр сигнала от нератора 1 ; Э- - частота модул ции опоры. Этот сигнал поступает на вход ус лител  8, на другой вход которого п тупает прошедашй через фазовращател 7 сигнал с модул тора 2. Сигнал на выходе фазовращател  7 может быть за писан в виде U Ap5{««)-t4 2SinSl2t4-&V Hh4), где А - амплитуда сигнала на выходе фазовращател  7; т - индекс эталонной модул ции вводимой в спектр исследуемого сигнала от звукового г нератора 14; 0.2 - частота эталонной модул ции Ц - посто нный сдвиг между сигналами Uj и U- На выходе усилител  8 образуетс  сигнал, который может быть записан в виде и -AgCO3{yn cosSL t-Hfty:oi9i,+4) Этот сигнал поступает на усилител 9, настроенный на частоту 51. В уси лителе 9, из спектра сигнала U g происходит выделение сигнала вида 4j-K,AgCos4I Cw,)Io(Wx)co5ft, где К а - коэффициент преобразовани  усилител  9; I jfryi.- функци  Бессел  первого пор дка от аргумента njj ; функци  Бессел  нулевого по р дка аргумента т. Этот сигнал детектируетс  детектором 10, п посто нное напр жение с детектора 10 подаетс  на индикаторный при бор 1I. Показани  индикаторного прибора 1I пропорциональны величине («4) Регулировкой гъпсодного напр жени  генератора 1 (при напр жении с генератора 14, равном нулю) и регулировкой фазы фазовращател  7, показани  индика- . торного прибора 1 выставл ютс  на максимум. При этом V О и т 1,9 рад. Увеличива  выходное напр жение с генератора 14 до величины, при которойпоказани  индикаторного прибора 1I будут минимальны (кО), устанавливаем индекс модул ции т2. 2,4 рад. Уменьшением выходного напр жени  с генератора 14 в определенное число раз по сравнению с напр жением, при котором m 2 2,4 рад., уменьшаем в то же число раз индекс модул ции т,. 2,4-рад. Измерение фазовых флюктуации производитс  анализатором 13 путем сравнени  мощности флюктуации в заданном участке спектра исследуемого сигнала с мощностью регул рной эталонной составл ющей . Эталонна  составл юща  вводитс  в исследуемый сигнал до петли фазовой автоподстройки, поэтому на выходе фазового детектора она претерпевает те же преобразовани , что и флюктуации исследуемого сигнала . Все это позвол ет производить измерени  фазовых флюктуации в любом участке спектра исследуемого сигнала с большой точностью. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  фазовых флюктуации, содержащее последовательно соединенные фазовый детектор, перестраиваемый генератор, подсоединенный ко входу фазового детектора, фильтр низкой частоты, звуковой генератор и анализатор спектра, вход которого подключен к выходу фазового детектора, отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазрна измерени  фазовых флюктуации и повьшени  точности их измерени , дополнительно введены два фазовых модул тора , фазовращатель, генератор опорной частоты, усилитель-преобразователь узкрполосный усилитель опорной частоты, детектор, индикаторный прибор и осциллограф, причем источник исследуемого сигнала подключен одновременно к высокочастотным входам обо их фазовых модул торов и к одному из входов осциллографа, выход звукового генератора соединен с управл ющим вхоом первого фазового модул тора, подключенного выходом к входу фазовращател  и к одному из входов фазового детектора , при этом выход перестраиваемого Генератора подсоединен ко второму входу осциллографа, а выход генератора опорной частоты - к управл ющему входу второго фазового модул тора, выход которого подключен к первому входу усилител -преобразовател , ко второму входу которого подключен выход фазовращател , выход усилител преобразовател  подключен к входу индикаторного прибора через последовательно соединенные узкополосный усилитель опорной частоты и детектор .To calibrate the regular reference component inputted into the spectrum of the signal under study, a modulating reference voltage from generator I is applied to the control input of the modulator 3. (The signal at the output of the modulator 3 can be written as U, A5Coe (u , j ,, e.flL, tA where A is the amplitude of the signal at the output of the phase modulator 3 {IC is the frequency of the signal under study C of the fluctuation of the phase of the signal under study; - modulation frequency of the support. This signal is fed to the input of the supporter 8, to the other input of which it feeds roshedashy via the phase shifter 7 with the signal modulator 2. The output signal of phase shifter 7 may be written in the form U Ap5 { ««) - t4 2SinSl2t4- & V Hh4), wherein A - amplitude of the signal at the output of the phase shifter 7; t is the index of the standard modulation introduced into the spectrum of the signal under study from the sound generator 14; 0.2 - reference modulation frequency C - constant shift between signals Uj and U- At the output of amplifier 8, a signal is generated that can be written as -AgCO3 {yn cosSL t-Hfty: oi9i, + 4) This signal goes to the amplifier 9, tuned to frequency 51. In amplifier 9, a signal of the form 4j-K, AgCos4I Cw,) Io (Wx) co5ft, is extracted from the spectrum of the signal U g, where Ka is the conversion factor of the amplifier 9; I jfryi. - Bessel function of the first order from the argument njj; the Bessel function is zero in order of the argument m. This signal is detected by the detector 10, and the constant voltage from the detector 10 is supplied to the indicator device 1I. The indications of the indicator device 1I are proportional to the value of ("4) the adjustment of the generator voltage 1 (with the voltage from the generator 14 equal to zero) and the phase adjustment of the phase shifter 7, the indications are -. The apparatus 1 is set to maximum. In this case, V Oh and m 1.9 glad. By increasing the output voltage from the generator 14 to the value at which the indications of the indicator device 1I will be minimal (kO), we set the modulation index p2. 2.4 happy By decreasing the output voltage from the generator 14 by a certain number of times as compared to the voltage at which m 2 2.4 rad., We decrease the modulation index t, at the same number of times. 2,4-happy The phase fluctuations are measured by the analyzer 13 by comparing the fluctuation power in a given part of the spectrum of the signal under study with the power of the regular reference component. The reference component is inputted into the signal under study up to the loop of the phase-locked loop, therefore at the output of the phase detector it undergoes the same transformations as the fluctuations of the signal under study. All this makes it possible to measure phase fluctuations in any part of the spectrum of the signal under study with high accuracy. An apparatus for measuring phase fluctuations comprising a phase detector connected in series, a tunable generator connected to the input of the phase detector, a low-pass filter, a sound generator and a spectrum analyzer whose input is connected to the output of the phase detector, in order to extend the range measurements of phase fluctuations and increasing the accuracy of their measurement, additionally introduced two phase modulators, a phase shifter, a reference frequency generator, an amplifier-converter A narrowband reference frequency amplifier, a detector, an indicator device and an oscilloscope, the source of the signal under study is connected simultaneously to the high-frequency inputs of both phase modulators and to one of the oscilloscope inputs, the output of the sound generator is connected to the control input of the first phase modulator connected to the output the input of the phase shifter and to one of the inputs of the phase detector, while the output of the tunable Generator is connected to the second input of the oscilloscope, and the output of the reference frequency generator is To the control input of the second phase modulator, the output of which is connected to the first input of the converter converter, to the second input of which is connected to the output of the phase shifter, the output of the amplifier of the converter is connected to the input of the indicator device through serially connected narrow-band reference frequency amplifier and detector. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination . Авторское Свидетельство СССР № 463929, кл, G 01 R 23/16, 1972.. Copyright Certificate of the USSR № 463929, class, G 01 R 23/16, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР № 552569, кл. G 01 R 25/00, 1975.2. USSR author's certificate No. 552569, cl. G 01 R 25/00, 1975.