Устройство для измерения нестабильности частоты
Союз Советсиик
Социапистичесиик
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 17. 03. 81 (21) 3260847/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (SI )M. Кл.
G О1 R 23/00
9кударствеквы5 кввнпвт
СССР
40 авяам яэобрвтеиий и открыткЯ
Опубликовано 30. 08. 82. Бюллетень М 32
Дата опубликования описания 02. Og. 82 (53) УДК621.317.
° 7(088.8) (72) Авторы изобретения
Е.П. Тимофеев и А.С. Клейман
ИДВЛДд Ус.Ы
{71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТИ
ЧАСТОТЫ
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при сравнении о6разцовых частот с метрологической точностью.
Известно устройство для измерения . кратковременной нестабильности частоты, содержащее фазовый детектор, на один вход которого подан вход опорного генератора, а на второй - .вход ис" о следуемого генератора. Вход фазового детектора через усилитель связан с анализатором спектра Г13.
Однако указанное устройство может измерять кратковременную нестабиль" ность частоты за времена не более
1,6 ° 10 1.с, что явно;недостаточно для . полной характеристики исследуемых генераторов.
Наиболее близким по технической го сущности к предлагаемому является уст" ройство, содержащее последовательно соединенные фазовый детектор, усилитель, перестраиваемый фильтр верхних
2 частот (ПОВЧ) и измеритель среднеквадратического значения (ИСКЗ), а также помещенную на выходе фазового детектора цепь .фаэовой автоподстройки (ФАП) опорного генератора, причем на один вХод фазового детектора подан выход опорного генератора, а на второй - выход йсследуемого генератора 52).
Однако укаэанное устройство обладает существенным недостатком, так как на нем нельзя измерять генераторы, имеющие лучшую стабильность, чем опор ный генератор.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения измерения нестабильности частоты источников, имеющих стабильность лучшую, чем опорный генератор.
Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения нестабильности частоты, содержащее последовательно соединенные основной фазовый
95488 детектор, основной усилитель, основной перестраиваемый фильтр верхних частот и измеритель среднеквадратического значения, а также основной фильтр фазовой автоподстройки, вход которого подключен к выходу основного фазового детектора, первый вход которого соединен с выходом основного опорного генератора, вход последнего подключен. к выходу основного фильтра фазовой 1р автоподстройки частоты, введены первый регулируемый усилитель, последовательно соединенные дополнительный фа-. зовый детектор, дополнительный усилитель и дополнительный перестраиваемый g фильтр верхних частот, последователь- но соединенные дополнительный фильтр фазовой автоподстройки и дополнительный опорный генератор,а также второй регулируемый усилитель, вход которого подключен к входу опорного генератора, выход которого соединен с первым входом дополнительного фазового детектора, второй вход которого соединен с вторым входом основного фазового детек- тора и с входной шиной устройства, при этом вход первого регулируемого усилителя подключен к входу основного опорного генератора, выход первого регулируемого усилителя соединен с вторым входом основного усилителя, выход дополнительного перестраиваемого фильтра верхних частот подключен к входу измерителя среднеквадратического значения, выход дополнительного фазового детектора соединен с входом
3S дополнительного фильтра фазовой автоподстройки, а выход второго регулируемого усилителя подключен к второму входу дополнительного усилителя.
4Ю
На че рт еже и зоб ражен а блок- схема предлагаемого устройства.
Устройство состоит из фазового детектора 1, усилителя 2, перестраиваемого фильтра 3.верхних частот, из- 3 мерителя 4 среднеквадратического значения (ИСКЗ), фильтра 5 ФАП,опорного генератора 6, регулируемого усилителя 7, фазового детектора 8, усилителя 9, перестраиваемого фильтра 10 верхних частот,.опорного генератора 11, фильтра 12 ФАП и регулируемого усилителя 13.
Устройство работает следующим образом, И
Сигналы измеряемого и опорного генератора 6 подаются на входы фазового детектора 1, с выхода фазового детек-
4 4 тора 1 сигнал идет параллельно на фильтр 5 для подстройки опорного генератора 6 и на усилитель 2. С выхода усилителя.2 сипнал подается на вход перестраиваемого фильтра 3, на выходе которого при условии, что входные сигналы фазового детектора 1 находятся в квадратуре.
U„,„,= К„Н„()(„u, + q.,), где К„- коэффициент, определяемый коэффициентом фазового детектора 1, усилителя 2 и перестраиваемого фильтра 3 верхних частот;
H(f) - передаточная функция перестраиваемого фильтра 3 верхних частот;
Иш„- шумы фазового детектора 1 и усилителя 2;
U - сигнал, пропорциональный спектральной плотности фазовых шумов измеряемого генератора;
Ut-„ - сигнал, пропорциональный спектральной плотности фазовых шумов опорного генератора 6.
Сигнал измеряемоro генератора также подается совместно с сигналом опорно" го генератора 11 на входы фазового детектора 8, с выхода фазового детектора 8 сигнал идет параллельно на фильтр 12 для подстройки опорного генератора 11 и на усилитель 9. С выхода усилителя 9 сигнал подается на вход перестраиваемого фильтра 10 верхних частот, на выходе которого при тех же начальных условиях, что и ранее, имеем U6bix = К Н, (1) (О „ +О + U„ ) где К - выбирается равным К и Н,(f)=Н (т)
Следует отметить, что основная часть скоррелированных шумов будет располагаться в полосе пропускания фильтров 5 (12), так как в этой полосе осуществляется синхронизация всех трех генераторов, а так как для исключения проникновения коррелирующих шумов на вход ИСКЗ 4 сигнал с выхода фильтра 5 (12) подается на вход регулируемого усилителя 7 (13), коэффициент усиления которого выбирается равным коэффициенту передачи замкнутой цепи ФАП, с выхода которого сигнал подается на инвертирующий вход усилите". ля 2 (9), следует заметить, что,сиг нал с выхода фазового детектора 1 (8) подается на неинвертируемый вход усилителя 2 (9). В результате на вход
5 954
ИСКЗ 4 подается сигнал, не имеющий скоррелированных составляющих за счет синхронизации опорных генераторов б. (11) и измеряемого.
После перемножения, интегрирования и извлечения корня, в измерителе сред" неквадратического значения имеем о-к н у (u и, о, Ии,„+u, о„„}а ) „, о где fn - верхняя граничная частота устройства, При полной разрезке элементов устройства и отсутствии между ними корреля- 1 ции
Ij = d ((/ ) где d (i) - нестабильность частоты из. меряемого генератора за время 7, on ределяемого характеристикой перестраи- ваемого фильтра верхних частот. Ограничение на чувствительность устройст" ва накладывают только эффекты взаимной, корреляции между элементами устройства и зависит от конкретного исполнения 25 устройства и может составить 20-40 дБ.
Следовательно, предлагаемое устройство для измерения нестабильности частоты позволяет обеспечить измерение источников, имеющих стабильность лучшую, чем опорный генератор.
Формула изобретения устройство для измерения нестабильности частоты, содержащее последовательно соединенные основной фазовый детектор, основной усилитель, основнойз перестраиваемый фильтр верхних частот и измеритель среднеквадратического значения, а также основной фильтр фа" зовой автоподстройки, вход которого подключен к выходу основного фазового детектора, первый вход которого соединен с выходом основного опорного генератора, вход последнего подключен .
884 6 к выходу основного фильтра фазовой автоподстройки частоты, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью ра лиреF ния функциональных возможностей, в него введены первый регулируемый усилитель, последовательно соединенные дополнительный фазовый детектор, дополнительный усилитель, и дополнительный перестраиваемый фильтр верхних частот, последовательно соединенные дополнительный фильтр фазовой автоподстройки и дополнительный опорный генератор, а также второй регулируемый усилитель, вхрд которого подключен к входу опорного генератора, выход которого соединен с первым входом дополнительного фазового детекто" ра, второй вход которого соединен с вторым входом основного фазового де" тектора и с входной шиной устройства, при этом вход первого регулируемого усилителя подключен к входу основного опорного генератора, выход первого регулируемого усилителя соединен с вторым входом основного усилителя, выход дополнительного перестраиваемого фильтра верхних частот подключен к входу измерителя среднеквадратического значения, выход дополнительного фазового детектора соединен с входом дополнительного фильтра фазовой автоподстройки, а выход второго регулируемого усилителя подключен к второму входу дополни" тельного усилителя.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Миронов А.С., Пашев Г.П. Вопросы радиоэлектроники. Сер. радиоизмерительной техники, вып. 2, 1970, с. 72., 2. Rutman I. Neasurement of frequency stability. IEEE. Tr. Instr.
Neas 1974, IN-23, II 4, р. 515-521.
954884
Составитель Л. Воронина
Редактор йд Тыкай «Texpeg«Ж.Кастелевич Коооее«кторГ» OrãàÐ. акаэ 425/ 5 Тираж 717 Подпйсное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Ибсква N-35 Рамаская наб. а. 4Д
«« ею««««««е«ееевА««««««Л«« «а 2 «а « 4«ай«««« « филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
