Калибратор фазы

 

Изобретение относится к электрорадиоизмерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Калибi .ратор фазы содержит опорный генератор 1, дискретный фазовращатель 2, индикатор 6 и мультиплексор 10. Введение цифрового фазометра 3, буферного оперативного запоминающего устройства 4, блока 5 вычисления дисперсии, а также генератора 7 тактовых импульсов, постоянного запоминающего устройства 9 и блока 11 управления позволяет формировать калиброванные по дисперсии фазовые флуктуации с заданным законом распределения и широким спектром на любой частоте рабочего диапазона. В описании приведены примеры реализации блока 5 вычисления дисперсии и блока 11 управления. 2 з.п, ф-лы, 1 ил. ю (Л J СО а 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g1) q G О1 R 25/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (54) КАЛИБРАТОР ФАЗЫ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4095425/24-21 (22) 20.05,86 (46) 23.01,88. Бюл. У 3 (72) В.Б. Белоусов и А.Н. Попов (53) 621. 317. 77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1041950, кл, G 01 R 25/00, 1981

Кравченко С.А. Калибраторы фазы.—

Л.: Энергоиэдат, 1981, с. 8-10, рис. Зв. (57) Изобретение относится к электрорадиоиэмерительной технике, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства. КалибÄÄSUÄÄ 1368804 А1 ратор фазы содержит опорный генератор 1, дискретный фазовращатель 2, индикатор 6 и мультиплексор 10. Введение цифрового фаэометра 3 буферного оперативного запоминающего устройства 4, блока 5 вычисления дисперсии, а также генератора 7 тактовых импульсов, постоянного запоминающего устройства 9 и блока 11 управления позволяет формировать калиброванные по дисперсии фаэовые флуктуации с заданным законом распределения и широким спектром на любой частоте рабочего диапазона. В описании приведены примеры реализации блока 5 вычисления дисперсии и блока

11 управления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1368804

1Г

ЭО

ЗВ

Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может быть использовано для поверки измерителей фазовых флуктуаций (ФФ) и измерителей фаэовой модуляции.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем формирования калиброванных по дисперсии фазовых флуктуаций с заданным законом распределения и широким спектром на любой частоте рабочего диапазона.

На чертеже приведена схема калибратора фазы.

Калибратор фазы содержит последовательно соединенные опорный генератор 1 и дискретный фаэовращатель

2, цифровой фазометр 3, буферное оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 4, блок 5 вычисления дисперсии, индикатор 6, а также генератор 7 тактовых импульсов, счетчик

8, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 9, мультиплексор 10 и блок 11 управления, причем вход и выход фаэовращателя 2 соединены с входами фазометра 3, выход которого соединен с информационным входом буферного ОЗУ 4, а выход последнего — с .ходом блока 5, выход которого соединен с индикатором 6, выход генератора 7 соединен с входами счетчика 8 и блока 11 управления, выход счетчика 8 соединен с одним из входов мультиплексора 10 и адресным входом

ПЗУ 9, выход ПЗУ 9 соединен с другим входом мультиплексора 10, выход которого соединен с управляющим входом фазовращателя 2 и адресным входом буферного ОЗУ 4. Выходом калибратора является выход фазовращателя 2, соединенный с измерительным входом

% поверяемого измерителя 12 ФФ.

Калибратор имеет также второй выход, которым является выход генератора 7, соединяющийся с входом опорного сигнала поверяемого измерителя 12 ФФ, Кроме того, блок 5 вычисления дисперсии содержит блок 13 усреднения, вычитающий блок 14 и вычислитель 15 среднего квадрата, причем их управляющие входы соединены с управляющим входом блока 5, один из входов вычитающего блока 14 и вход блока 13 усреднения соединены с входом блока 5, а выход вычислителя 15 соединен с выходом блока 5, выход блока 13 усреднения соединен с вторым входом вычитающего блока 14, выход которого соединен с входом вычислителя 15.

Блок 11 управления содержит два инвертора 16 и 17, два ключевых каскада 18 и 19, элемент 20 задержки, коммутатор 21 и кнопку 22, причем вход инвеотова 16 эаэемлен, вход и выход подсоединены к входным контактам коммутатора 2 1 и кнопки 22, выход которой является выходом "Пуск" блока 11 управления, выход коммутатора 2 1, являющийся вторым управляющим выходом блока 11 управления, подсоединен к управляющему входу ключевого каскада 18 непосредственно, а ключевого каскада 19 — через инвертор 17, сигнальные входы обоих ключевых каскадов подсоединены к выходу элемента 20 задержки, вход которого является входом блока 11 управления, выходы ключевых каскадов

18 и 19 являются соответственно третьим и четвертым выходами блока

11 управления, Устройство имеет два режима работы и работает в них следующим образом.

В режиме 1 производится аттестация фазовращателя 2 на выбранной рабочей частоте, которая задается высокостабильным генератором 1. Для этого блок 11 управления сбрасывает счетчик 8 в "0" и разрешает счет до останова, а мультиплексор 10 переключается в режим прямой передачи кода со счетчика 8 на управляющий вход дискретного фазовращателя 2 и адресный вход буферного ОЗУ 4. Считая поступающие тактовые импульсы от генератора 7, счетчик 8 последова" тельно перебирает всевозможные состояния фазовращателя 2, после чего останавливается. Информация о вносимых фаэовращателем 2 фазовых сдвигов замеряется фазометром 3, запускаемым в каждом такте по сигналу от блока 11 управления, и заносится в ячейки памяти буферного ОЗУ 4, адресом для которых является код счетчи ка 8 ° В режиме I блок 11 управления устанавливает буферное ОЗУ 4 в режим записи. Генератор 7 тактовых импульсов переключают на низкую частоту повторения импульсов, достаточную для срабатывания фазометра 3. з 136880

В режиме II производится формирование калиброванных ФФ, для чего блок 11 управления переключает счетчик 8 в режим непрерывного счета

5 импульсов генератора 7, а мультиплексор 10 — в режим передачи содержимого ячейки памяти ПЗУ 9 на управляющий вход дискретного фаэовращателя 2 и адресный вход буферного ОЗУ 4. 10

При этом в ПЗУ находится массив случайных чисел, сформированный в соответствии с требуемым законом распределения вероятности ФФ. Адресом для последовательно перебираемых ячеек памяти ПЗУ является выходной код счетчика 8. Таким образом, на выходе фазовращателя 2 формируется гармонический сигнал со случайно меняющейся фазой, который подается на измерительный вход поверяемого измерителя 12 ФФ.

При наличии в измерителе 12 устройств выборки и хранения на его опорный вход подается сигнал от ге- 25 нератора 7 тактовых импульсов для синхронизации работы измерителя

12 ФФ и калибратора дисперсии ФФ.

Частота повторения импульсов генератора 7 выбирается из требований к ширине спектра формируемых фазовых флуктуаций и требований к опорному сигналу измерителя 12 ФФ. (2)

Для непрерывной работы в реальном времени блок 13 в каждом такте выполняет операцию усреднения для группы последних фазовых сдигов, причем для удобства технической реализации м

N фиксированно и равно N = 2 где m — целое, и формула (2) преобразуется к виду

q; = — (cg,, Ы-cp;.,+cp;), (3)

При этом операции деления и умножения íà N реализуются добавлением или отбрасыванием младших разрядов.

Отклонения фазового сдвига от его среднего значения (; -Ч";), вычисленные в вычитающем блоке 14, поступают на вычислитель 15 среднего квадрата, который для упрощения техническои реализации перечисляет дисперсию на каждый тактовый импульс при приближенной формуле, полученной на основе формулы (1), где D

N оценка дисперсии; число обрабатываемых фазои вых сдвигов; фазовый сдвиг для i-го тактового импульса, усредненное значение фазового сдвига.

Фазометр 3 в режиме II не используется. Буферное ОЗУ 4 переключается блоком 11 управления в режим чтения, и информация о реально вводимых фазовых сдвигах после каждого тактового импульса поступает на вход блока

5 вычисления дисперсии. Изменение закона распределения вероятности ФФ проводится механической сменой микросхемы ПЗУ.

Блок 5 вычисления дисперсии рассчитывает несмещенную оценку дисперсии единичного отклонения по известной формуле

1 а

D = ----- (; - ) (1) N-1

jl и содержит всего один умножитель.

Несмотря на приближенный характер формулы (4) при достаточно больших

N д и стационарном процессе отклонений фазы практически получаемая точность вычисления оценки дисперсии

40 оказывается достаточно высокой (до 17.). Текущая оценка дисперсии формируемых фазовых сдвигов постоянно индуцируется на цифровом индикаторе 6.

45 Переключение режимов работы калибратора дисперсии ФФ осуществляется коммутатором 21 блока 11 управления, который вырабатывает управляющий сигнал в виде 0" или I . Этим

50 сигналом переключаются мультиплексор 10, буферное ОЗУ 4 в режим чтения или записи, счетчик 8 в режим непрерывного счета или счета с остановом. Сигнал "Пуск" блока 11 управления, вырабатываемый кнопкой 22, сбрасывает счетчик 8 перед проведением калибровки фазовращателя 2, Импульсы генератора 7, задержанные элементом 20 задержки блока 11 уп1368804

55 равления для компенсации инерционности фазовращателя 2, в режиме аттестации последнего через ключевой каскад 18 поступают на запуск фазометра 3, а в режиме формирования ФФ через ключевой каскад 19 запускают в работу блок 5 вычисления дисперсии. Переключение ключевых каскадов осуществляется сигналом с коммутатора 21.

Иэ известных устройств наиболее подходящим для оперативной поверки измерителей ФФ является устройство, содержащее высокостабильный генератор, частотный модулятор и генератор низкой частоты. Требования по точности воспроизведения ФФ с калиброванной дисперсией приводят к существенному усложнению и удорожанию такого устройства, Введение в состав известного устройства, содержащего опорный генератор и дискретный фазовращатель, генератора тактовых импульсов, ПЗУ, мультиплексора, цифрового фаэометра, буферного ОЗУ, блока вычисления дисперсии, индикатора и блока управления позволяет применять его для получения калиброванных по дисперсии ФФ с заданным законом распределения и широким спектром на любой частоте рабочего диапазона, что повышает достоверность и точность поверки измерителей ФФ. В то же время стоимость его оказывается существенно ниже, чем и достигается экономический эффект.

Кроме того, примененный в схеме калибратора дисперсии ФФ цифровой фазометр используется только в режиме аттестации дискретного фазовращателя; а в рабочем режиме формирования калиброванных ФФ не используется, поэтому становится возможным эксплуатация одного цифрового фаэометра для группы из нескольких калибраторов °

Формула изобретения

1. Калибратор фазы, содержащий опорный генератор и соединенный последовательно с ним дискретный фазовращатель, управляющий вход которого соединен с выходом мультиплексора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования

ЭО

45 калиброванных по дисперсии фазовых флуктуаций с заданным законом распределения и широким спектром на любой частоте рабочего диапазона, в него введены цифровой фазометр, буферное оперативное запоминающее устройство, блок вычисления дисперсии, индикатор, генератор тактовых импульсов, счетчик, постоянное запоминающее устройство и блок управления, причем вход и выход фазовращателя соединены с соответствующими входами фазометра, выход которого соединен с информационным входом буферного оперативного запоминающего устройства, выход последнего соединен с входом блока вычисления дисперсии, выход которого соединен с индикатором, выход генератора тактовых импульсов соединен с входами счетчика, блока управления и клеммой для подключения поверяемого измерителя, выход счетчика соединен с одним из входов мультиплексора и адресным входом постоянного запоминающего устройства, выход которого соединен с другим входом мультиплексора, выход мультиплексора соединен с адресным входом буферного оперативного запоминающего устройства, выход фазовращателя соединен с второй клеммой для подключения поверяемого измерителя, при этом первый выход блока управления соединен с первым управляющим входом счетчика, второй выход— с вторым управляющим входом счетчика и управляющими входами мультиплексора и буферного оперативного запоминающего устройства, третий выход — с управляющим входом фазометра, а четвертый — с управляющим входом блока вычисления дисперсии.

2. Калибратор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок вычисления дисперсии содержит блок усреднения, вычитающий блок и вычислитель среднего квадрата, управляющие входы которых соединены с управляющим входом блока вычисления дисперсии, один из входов вычитающего блока и вход блока усреднения соединены с входом блока вычисления дисперсии, а выход вычислителя среднего квадрата — с его выходом, выход блока усреднения соединен с вторым входом вычитающего блока, выход которого соединен с входом вычислителя среднего квадрата, Составитель М.Катанова

Техред А.Кравчук Корректор Л,Пилипенко

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 287/47

Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 1368804 8

3. Калибратор по п. 1, о т л и- мутатора соединен с вторым выходом ч а ю шийся тем, что блок управ- блока управления и управляющим вхоления содержит два инвертора, два дом первого ключевого каскада непоключевых каскада, элемент задержки, средственно, а второго — через втокоммутатор и кнопку, причем вход рой инвертор, сигнальные входы клюпервого инвертора заземлен, вход и чевых каскадов подсоединены к выховыход его подсоединены к входным ду элемента задержки, вход которого контактам коммутатора и кнопки, вы- соединен с входом блока управления, ход которой является выходом Пуск 1 выходы первого и второго ключевых блока управления и соединен с первым каскадов соединены соответственно выходом блока управления, выход ком- с третьим и четвертым выходами блока управления.