Пристрій для вимірювання нестабільності частоти

С о ю з Советских Социалистический Республик ОПИСА К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)3анвлено 17.03.81 (21)32608^7/18-21 (51 )М. Кл. G 01 R 23/00 с прнсоедниением заявки № Государственный комитет СССР по дел л и изобретений н открытий (23)Приоритет Опубликовано 30. 08.82 . Бюллетень Jft 32 Дата опубликования описання (72) Авторы изобретения (53)УДК621.317 02.09.82 .7(088.8) Е.П. Тимофеев и А.С. Клейман (71) Заявитель (5*0 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ЧАСТОТЫ \ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при сравнении образцовых 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 [1]. Однако указанное устройство может измерять кратковременную нестабиль15 ность частоты за времена не более 1,6-10" с, что явно .недостаточно для полной характеристики исследуемых генераторов. Наиболее близким по технической 20 сущности к предлагаемому является устройство , содержащее последовательно соединенные фазовый детектор, усилитель, перестраиваемый фильтр верхних частот (ПФВЧ) и измеритель среднеквадратического значения (ИСКЗ), а также помещенную на выходе фазового детектора цепь фазовой автоподстройки (ФАП) опорного генератора, причем на один вдод фазового детектора подан выход опорного генератора, а на второй - выход исследуемого генератора [2]. Однако указанное устройство обладает существенным недостатком, так как на нем нельзя измерять генераторы, имеющие лучшую стабильность, чем опорный 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 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 ю автоподстройки частоты, 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,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- 2S тора и с входной шиной устройства, при этом вход первого регулируемого усилителя подключен к входу основного опорного генератора, выход первого регулируемого усилителя соединен с -0 вторым входом основного усилителя, выход дополнительного перестраиваемого фильтра верхних частот подключен к входу измерителя среднеквадратического значения, выход дополнительного фазового детектора соединен с входом 35 дополнительного фильтра фазовой автоподстройки, а выход второго регулируемого усилителя подключен к второму входу дополнительного усилителя. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. 40 Устройство состоит из фазового детектора 1 , усилителя 2, перестраиваемого фильтра 3 верхних частот, и з - * 5 мерителя Ц среднеквадратического значения (ИСКЗ) , фильтра 5 й»АП,опорного генератора 6, регулируемого усилителя 7, фазового детектора 8, усилителя 9, перестраиваемого фильтра 10 5 0 верхних частот, опорного генератора 1 1 , фильтра 12 ФАП и регулируемого усилителя 13. Устройство работает следующим образом. . Сигналы измеряемого и опорного г е нератора 6 подаются на входы фазового детектора 1 Г с выхода фазового детек 55 тора 1 сигнал идет параллельно на фильтр 5 для подстройки опорного генератора 6 и на усилитель 2. С выхода усилителя 2 сигнал подается на вход перестраиваемого фильтра 3, на выходе которого при условии, что входные сигналы фазового детектора 1 находятся в квадратуре. U, Ц.,), ВЫХГ - коэффициент, определяемый где коэффициентом фазового детектора 1, усилителя 2 и перестраиваемого фильтра 3 верх-, них частот; H(f) - передаточная функция перестраиваемого фильтра 3 верхних частот; ^шл~ Ш У МЫ фазового детектора 1 ^ и усилителя 2; Ur - сигнал, пропорциональный спектральной плотности фазовых шумов измеряемого генератора; U r i - сигнал, пропорциональный спектральной плотности фазовых шумов опорного генератора 6. Сигнал измеряемого генератора также подается совместно с сигналом опорного генератора 11 на входы фазового детектора 8, с выхода фазового детектора 8 сигнал идет параллельно на фильтр 12 для подстройки опорного г е нератора 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 где К - выбирается равным К,и нДг)=Hj,(f) Следует отметить, что основная часть скоррелированных шумов будет располагаться в полосе пропускания фильтров 5 ( 1 2 ) , так как в этой полосе осуществляется синхронизация всех трех генераторов,а так как для исключения проникновения коррелирующих шумов на вход ИСКЗ k сигнал с выхода фильтра 5 (12) подается на вход регулируемого усилителя 7 ( 1 3 ) , коэффициент усиления которого выбирается равным коэффициенту передачи замкнутой цепи ФАП, с выхода которого сигнал подается на инвертирующий вход усилителя 2 ( 9 ) , следует заметить, что сиг~_ нал с выхода фазового детектора 1 (8) подается на неинвертируемый вход усилителя 2 (Э). В результате на вход ИСКЗ k подается с и г н а л , не имеющий скоррелированных составляющих за счет синхронизации опорных генераторов 6 (11) и измеряемого. После перемножения, интегрирования 5 и извлечения к о р н я , в измерителе среднеквадратического значения имеем к выходу основного фильтра фазовой автоподстройки частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, ч т о , с целью раілирения функциональных возможностей, в него введены первый регулируемый у с и литель, последовательно соединенные дополнительный фазовый д е т е к т о р , дополнительный усилитель, и дополни,{г тельный перестраиваемый фильтр верхUrl них ч а с т о т , последовательно соеди( и Ш1 ненные дополнительный фильтр фазовой автоподстройки и дополнительный опоргде - верхняя граничная частота ный генератор, а также второй регулиустройства. руемый усилитель, вход которого подПри полной разрезке элементов у с т р о й ства и отсутствии между ними корреля- 1 5 ключен к входу опорного генератора, выход которого соединен с первым вхоции дом дополнительного фазового детектоU = К' 6 (Г) , ра, второй вход которого соединен с где