[1]Изобретение относится к измерител
ной технике и может быть использовано для анализа спектра фазовьпс и частотных
флуктуации выходных сигналов источников колебаний, Целью изобретения является повышение
точности измерения фазовых шумов источников колебаний в непрерывном диапазоне частот их выходньк сигналов
. На чертеже приведена структурная схема устройства.
Измеритель фазовых шумов источников колебаний содержит исследуемый генератор 1, анализатор 2 спектра,
делитель 3 частоты, фильтр 4 нижних частот и соединенные последовательно
стандарт 5 частоты, смеситель 6, полосовой фильтр 7, коммутатор 8, пер
вый формирователь 9 строб-импульс, строб-преобразователь 10, фильтр 11
нижних частот, формирователь стробимпульсов 12, строб-преобразователь
13, фильтр 14 нижних частот, фазовый детектор 15, фильтр 16 нижних частот
фильтр 17 нижних частот и синтезатор 18 частот &з1ход генератора 1 подключен к информационному
входу строб-преобразователя 10, вход анализатора 2 соединен с выходом фильтра 16, вход
фильтра 4 подключен к выходу делителя 3, а выход - ко второму входу детектора
15, вход делителя 3 соединен со вторым Выходом стандарта частоты,5 , вторым входом коммутатора 8, вторым
входом смесителя 6 и входом опор ной частоты синтезатора 18, выход ко торого подключен к информационному
входу второго строб-преобразователя 13, Измеритель фазовых шумов источников
колебаний работает следующим образом. При переходе через нулевое значение
(например, из минуса в плюсj про шедшего через коммутатор 8 выходного сигнала U sinfcJot Чо стандарта
частоты 5 формирователь 9 стробимпульсов производит импульсы, которыми
стробируют в строб-преобразователе 10 выходной сигнал U,, t + (t) генератора 1, В приведенных
выражениях через t), tf,(t) обозначены фазовые шумы выходных сиг налов Соответственно стандарта частоты
5 и генератора 1, Фильтр 11 выделяет доминирующую составляющую выходного
сигнала первого строб-преобразователя 10, имею1цую минимальное значение частоты.
Выражение для полной фазы выходного сигнала U sinCto t+cf (t)J фильтра 11
Wjt+if,2(t) Cw,(t)-t-((t)- , t+ + t/oCt)J (- tiu;,)t -t-C(fi(t) -ni (t),(1)
где (f (t) - фазовые шумы выходного сигнала фильтра II, п - номер гармоники строб-импульсов
, ближайшей к стробируемой частоте. Фаза доминирующей составляющей выходного
сигнала строб-преобразователя 10 равна разности фаз стробируемого сигнала и ближайшей к нему
(п-й) гармоники стробирующего сигнала , поэтому при стробоскопическом
преобразовании происходит умножение в п раз стробирующего сигнала. Частота
выходного сигнала строб-преобразователя 10 при любом значении частоты
входного сигнала, большем частоты строб-импульсов, меныие или равна
половине значения частоты следования строб-импульсов . ы,.При
рассмотренном преобразовании частоты происходит перенос фазовых шумов (f/t) с частоты исследуемого
сигнала на низкую частоту со выходного сигнала строб-преобразователя 10, .
Из выходного сигнала фильтра 11 -в моменты перехода его через нулевое
значение (например, из минуса в ппюс) с помощью формирователя строб-импульсов
12 формируют импульсы, которыми стробируют в строб-преобразователе
13 выходной сигнал Ujsintw,t + if (t) Синтезатора 18, Из выходного сигнала строб-преобразователя
13 фильтр 14 вьщеляет доминирующую наиболее низкочастотную составляющую, выражение для полной
фазы которой имеет вид ((t) C0jt+ ((j(t)-KCWjt + ) (coj- Ku;pt +q(t) ) + K.n.cf(t),(3) фазовые шумы выходного
сигнала строб-преобразо вателя 13; К - номер гармоники частоты
(jj у строб-импульсов, бли жайшей к стробируемой частоте соз синтезатора
18, В результате второго строб-преоб разования f происходит умножение в
К раз измеряеьых фазовых шумов. Ча тоту выходного сигнала синтезатора 18 устанавливают такой, чтобы выпол
нялось равенство С04 |Wj- KWjl- const при заданном значении К 1,
Дпя повышения стабильности частоты выходного сигнала синтезатора 18 в качестве опорного сигнала в не
используется выходной сигнал стандарта частоты 5с Выходной сигнал фильтра 14 подается
на один вход детектора 15,. на другой вход которого поступает сигнал, имеющий равное с выходным
сигналом фильтра 14 среднее значение частоты и полученный путем деления частоты выходного сигнала ста
дарта частоты 5 и выделения первой гармоники изкодно го сигнала делителя 3с помощью фильтра 4,
Спедовательно, синтезатор 18 в устройстве используется для умножения измеряемых фазовых шумов и прив
дения среднего значения частоты, на которую переносятся фазовые шуьы к фиксированному значению.
К л и коэффициент деления дели теля 3 . Фйпьтр 16 служит для подавления
выходном сигнале детектора 15 высок частотных составляющих с частотой
его входных сигналов и с их удвоенной частотой. Выходной сигнал фильтра 16 имеет
15962 8 tK44 t ) и cos + f(t) U
. f/t ) ,(t)l + KCf/t) - K-n if(t)J,
где if(t) (fp(t)/Kg фазовые шумы выходного
сигнала фильтра 4; коэффициент деления делителя
3, Фильтр 17 служит для выделения наиболее низкочастотных составляющих
выходного сигнала фильтра 16, обусловленных медленным уходом ( дрейфом частоты исследуемого сигнала.
Выходной сигнал фильтра 17 является управлякяцим сигналом фазовой автоподстройки
частоты синтезатора 18, обеспечивающей равенство средних значений частоты входных сигналов
детектора 15 и равенства 90 среднего значения их фазового сдвига, В выражении (6) К-п - qi/t) «K(f(t)
так как фазовые шумы п tf(t) п-й гарМОНИКИ сигнала стандарта частоты 5
всегда во много раз меньше фазовых шумов иных источников колебаний, не
синхронизированных сигналами атомных переходов. Коэффициент К выбирается
из условия требуемого умножения фазовых шумов, чтобы соблюдалось условие K4,(t) ifj(t).. Следовательно, уравнение (6) может быть заменено приближенным равенством
)i и sin K.q.(t) или при к Ц, (t) « 1 фнч4()и.К. t/,(t).
Выходной сигнал фильтра 16 подаВыходной сигнал фильтра ется на вход анализатора 2 для
оценки энергетического спектра фазовых шумов исследуемого сигнала. При использовании опорного сигна-
а фиксированной частоты для преобразования фазовых шумов сигнала в диапазоне
его частот частота выходного сигнала строб-преобразователя 10 принимает значения в диапазоне
