Способ определения отклонения частоты от номинального значения

 

Изобретение касается радиоизмерений и может .использоваться для сличения стабильных источников частот с высокой точностью. Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения. Способ определения отклонения частоты от номинального значения основан на измерении изменения временного интервала между импульсами эталонного и измеряемого сигналов к концу интервала выдержки и последующем вычислении отклонениячастоты по формуле, причем используется фгзировэние импульсов сравниваемых qnrH3JioЈ, Формирование промежуточного, а также первого и второго дополнительных сигналов с равными номинальными значениями частот и их непрерывное фазирована е путем фазовой автоподстройки частоты промежуточного сигнала позволяют достичь поставленной цели. Приведен вариант выполнения устройства для . реализации способа, 1 ил„ а

ССМОЭ COHETCHHX

СОЦИО. ЛИСТИЧЕСИИХ

Р1=СПУБЛу1Н (gg)g G 01 P. 23/ОО

ОРИ УНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОЬРЕТ1=И АЯ г. и?мим ччаи тт. мт мооееимеее

СР ьч 1

Q 4 (. У>

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРН ЕНе1ЯМ И OTHPbtTHRM к вта сномч свир тсльствм (21) 4726672/21 (22) 02.08.89 (46) 23.01.92. Бюл. Г 3 (72). Н.Н. Колтунов и Е.В. Зильберг (53) 621.317(088„8) (56) Авторское свидетельство CCCP

1215185, кл, Н 04 L 7/04, 1986.

Авторское свидетельство СССР

Г 1449923 кл. 0 01 Р, 23/ОО, 1989. (5") спОсОБ ОпРеделенил ОтклОпенил

ЦАстото от нониндпьног0 знАчения (57) Изобретение касается радиоизмерений и может использоваться для сли- чения стабильньх источников частот, с высокой точностью. Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения, Способ определения отклоИзобретение касается радиоизмерений и может использоваться для сличения стабильных источников частот с высокой точностью.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения.

Сущность способа определения отклонения частоты от номинального значения состоит в следующем.

Из импульсов эталонного сигнала формируют импульсы промежуточного сигнала путем фазовой автоподстройки частоты, а затем из импульсов промежуточного и измеряемого сигналов получа от гутен Леления частоты импульсы первого и второ. о.дополз,1ю ьных сигналов с номинально равными значениями частот. В течение интервала выдержки, формируемого из импульсов

„„ЯС„„17Î7561 нения частоты от номинального зн;, .ения основан на измерении изменения . временного интервала между импульсами эталонного и измеряемого сигнэлоь к концу интервала выдержки и последующем вычислении отклонения частоты по формуле, причем используется ф-.зирование импульсов сравниваемых сигналов, Формирование промежуточного, а также первого и второго дополнительных c:;ãналов с равными номинальными з -:ачс ниями частот и их непрерывное фа" рование пуч ем фазовой автаподстройки частоты промежуточного сигнала позволяют достичь поставленно" цели. Приведен вариант вь.полнения устройства для . реализации способа. 1 ил. эталонного сигнала, непрерывно повторяют фаз рование импульсов первого и второго дополнительных сигналов путем последовательного определения знака взаимного полс женил импульсов первого и второго дополнительных сигналов и корректирующего сдвига фазы промежуточного и соответственно первого дополнительного сигналов на не о личину о = путем фезоеой еетоf< f< подстройки частоты промежуточного сигнала, где f < и f2 - номинальные значения частот соответственно эталонного промю уто !1 ого сигме лов а f 4 наибольш :й ощ;.," делится.ь частот и

Измеряют и суммируют значения определенных различий в интервалах пар

3 170756 импульсов первого и второго дополнительных сигналов с точностью величины

Д, а в конце интервала выдержки вычисляют относительное отклонение частоты измеряемого сигнала как отношение измеренного значения изменения временного интервала к интервалу выдержки.

На чертеже представлена структурная 10 схема устройства для реализации спосо6а определения отклонения частоты от номинального значения.

Устройство для определения отклонения частоты от номинального значе- 15 ния содержит делитель 1, последовательно соединенные реверсивный счетчик 2, блок 3 деления, индикатор 4, а также счетчик 5 и блок 6 синхронизации с фазовой автоподстройкой час- 20 тоты.

Блок 6 синхронизации содержит последовательно соединенные делитель 7 частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКЛ), импульсно-фазовый де- 25 тектор (ИФД).8, фильтр 9 нижних частот, управляющий элемент 10, управляемый генератор 11 и делитель 12, выход которого объединен с вторым входом импульсно-фазовог. детектора 13, З0 счетными входами счетчика 5, реверсивных счетчиков (PC) 2 и 14, Входом эталонного сигнала устройства является первый вход блока 6 синхронизации, соединенный со счетным входом ДПКД 7, а входом измеряемого сигнала устройства являетсг, вход делителя 1, выход которого подключен к второму входу блока 6, соединенному с первым входом ИФД 13. Выход ИФД 13 объединен с 40 управляющими входами реверсивных счетчиков 2 и 14. Выход счетчика 14 объединен с входами дешифратороа (ДИ)

15 и 16, Информационньie входы триггеров 17 и 18 соединены соответствен- 4 но с выходами дешифраторов 15. и 16, а выходы - с первым вхЬдом элемента

ИЛИ 19, вторыми установочными входа-. ми ДПКД 7, 20 и с вторым входом элемента ИЛИ 19, первыми установочными входами ДПКЛ 7, 20. Выход управляемого генератора li через ДПКД 20 объ единен с вторым входом ИФД 8 и синхронизирующими входами триггеров 17 и 18, а выход эл.мента ИЛИ 19 coåäèнен с установочным яхором ров ренэ

I ного счетчика 1ч.

Устройство работает следующим образом.

1 4

Промежуточный сигнал U формируется путем фазовой автоподстройки частоты сигнала U. в блоке 6 синхронизации. Номинальное значение частоты

fg промежуточного сигнала U„pвыбирают так, что отношение наибольшего общего делителя f значений частот промежуо точного и эталонного сигналов к произведению значений этих частот, равное величине Ь, определяет точность измерения изменения временного интервала и точность фазирования импульсов первого и второго дополнительных сигналов. Коэффициенты деления ДПКД 7 и

20 обеспечивают равенство номинальных значений частот первого и второго дополнительных сигналов, а .также такую величину номинальных значений периодов этих сигналов, которая превосходит время, требуемое для подстройки Фа зы Uä (и соответственно U на и ), Знак взаимного положения импульсов (в частности, Фронтов) первого и второго дополнительных сигналов определяют с помощью ИФД 13 блока 6 синхронизации, а корректирующий сдвиг фаз в направлении уменьшения разницы во времени между импульсами сравниваемых сигналов осуществляется следующим образом. Если, например, фронт первого дополнительного сигнала тс =ет от Фронта второго дополнительного сигнала, т.е. его фаза меньше, то

РС 14 начинает счет от нуля в положительном направлении и, зафиксировав единицу по Фронту первого дополнительного сигнала, создает Фронт на выходе Pll 14, который устанавливает триггер 17 в "1", При этом коэффициенты деления ДПКД 7 и 20 в течение периода сравнения блока 6 (т.е. в течение одного периода первого и второго дополнительных сигналов) принимают такие значения, что разность фаз сигналов, которую измеряют ИФД 8, отличается на. величину 5, определя ющую точность измерения изменения временного интервала и точность коррекции Фазы. Далее коэффициенты деления принимают номинальные значения, при кот орых частоты сигналов, фазы которых сравниваются в И Д 8, равны.

Следовательно, фаза первого дополнительного сигнала увеличивается на велич,.ну и отставание сокр- щается. Аналогs...ÿ может " . ть ск-Рректировано и опережение первого допол-. нительного сигнала с той лишь разни1у0 61 цей, что коэффициенты деления,ППКй, блока 6 в течение периода сравнения таковы, что введенная "погрешность" в измерение Фазы в ИФД Б состввляет не Q, а - 5 . Минимальная величина 6. определяется как отношение наибольшего общего делителя зна чений частот эталонного сигнала и сигнала управляемого генератора 11 к их производению, а коэффициенты делений ДРКП блока 6 вычисляются по алгоритму Евклида. Поэтому Фазирование импульсов (в рассматриваемом чвстном случае фронтов) первого и . 15 второго допблнительного сигналов, которое в частном случае представляет собой фазирование начала интервала выдержки с тактом измеряемого сигнала, осуществляется путем последова- 20 тельной описанной выше коррекции отставания или опережения, имевших .место перед началом Фазироеания, до обнаружения противоположного состоя25 ния. Очевидно, что ошибка Фазирования не превышает 5 .

В течение интервала выдержки продолжается непрерывное фазирование

Фрон.lol: первого и второго дополнительных cvãíàëîD. При этом, с однои стороны, i бемс-мной интервал в каждыи момент времени между выделенными импульсами эталонного сигнала- и первого дополнительно"о сигнала с начала ин тервала выдержки изменился на число коррекций Фазы, умноженное со знаком,зависящим от направления коррекции, на величину, а, с другой стороны, временной интервал между выделенными 40 импульсами первого дополнительного сигнала, а значит и выделенными импульсами измеряемого сигнала, остался с начала интервала выдержки неизменным и равным 0 с точностью до Ь о 45 (В рассматриваемом частном случае к выделенным относятся все импульсы первого и второго дополнительных сигналов). Следовательно, для вычисления величины, равной изменению временно-, го интервала между импульсами эталонного и измеряемого сигналов, достаточно подавать на счетный вход PC 2 импульсы первого дополнительного сигнала, а на управляющий вход - информацию о знаке взаимного попоженля фронтов первого и второ-, о до. .олнительных сигналов, вырабатываемую в

КФД 1) и течение интервала выдержки.

Счетчик 5 выдает длительность интервала выдержки, блок 3 .дделения вычисляет отношение изменения временного цнтереала и длительности интервала выдержки, а индикатор 4 обеспечивает вывод результатов измерения, Действительно, если интервал выдержки имел длительность N < Т л (где

Nл - код счетчика 5, а Т, - период первого дополнительного сигнала), а

И " содержимое реверсивного счетчика

2.

2 (т.е. число зафиксированных различий в интервалах пар импульсов со знаком в течение интервала выдерн,ки,, 1 то относительное отклонение частоты равно

Например, точность определения отклонения при частоте Е эталонного сигнала, равной 5 мГц, и частоте f>, равной 2040 кГц, составляет 10 за

4 мин при = 0,19 нс.

Таким образом, преимуц ства предлагаемого способа в сравнении с известным связаны с уменьшением погрешности измерения за счет испопьзоеаниа информации о расхождении шкал времени срав;- иваемых сигналов на протяжении всего интервала выдер>:жи, что позволяет усреднять зашумленные результаты определения взаим ого поло:кения импульсов сравниваемых сигналов, а также с возможностью определения отклонения частоты от любого номинального значения.

Формула изобретения

Способ определения отклонения частоты от номинального значения> основанный на измерении изменения временного интервала между импульсами эталонного и измеряемого сигнапое к концу интервала выдержки, формируемого из импульсов эталонного сигнала и последующем вычислении отклонеЭ ния частоты как отношение измеренного изменения временного интервала к интервалу выдержки, причем при измерении изменения временного интервала фазируют импульсы сравниваемых сигна- . лов и одновременно измеряют и суммиь y ioT значения 1 2 зли I!l v, е l1 нт ер ебпd х пар илпупьсса, о т и и ч а ю щ и с я тем, что, с цепью уменьшения по>70lS6> го сигнала на величину d путем фа" эовой автоподстройки частоты промежуточного сигнала, при этом значения различий в интервалах пар импульсов первого и второго дополнительных сиг" налов уменьшают в течение времени, меньшего этих интервалов, до нуля с точностью грешности измерения, иэ импульсов эталонного сигнала формируют импульсы промежуточного сигнала путем фаэовой автоподстройки частоты, из импуль-5 сов промежуточного и измерительного сигналов получают путем деления частоты соответственно импульсы первого и второго дополнительных сигналов с равными номинальными значениями час- 1ð тот-, непрерывно в течение интервала выдержки производят фазирование импульсов первого и второго дополнительных сигналов путем последовательного определения знака взаимного 15 положения импульсов первого и второго дополнительных сигналов и корректирующего сдвига фазы промежуточного и . соответственно первого дополнительногде Г„ и Й - номинальные значения частот соответственно эталонного и промежуточного. сигналов; наибольший общий дели-О тель частот .,1 и f<,.

Составитель H. Федоров

Редактор Т, Иванова Техред A,Kðàâ÷óê Корректор Л. Пилипенко

Подписное

Тираж

Заказ 265

ВНИИИИ Государстве..кого к митета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1130 1 5, М; е ква, Ж-35, Раушская наб., д. i! 5 производственно-издатезьеKHli комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101