Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Лекция №7. Цифровые приборы для измерения частотно-временных параметров сигналов телекоммуникационных систем




 

Содержание лекции: электронно- счётный метод; структурные схемы и принципы измерения частоты, периода периодических сигналов, длительности одиночных импульсов, интервалов времени, начальной и текущей фазы.

Цель лекции: изучить и усвоить принципы и методы измерения частоты, периода и угла сдвига фаз: научиться понимать структурные схемы цифровых приборов.

Фундаментом технической аппаратуры для частотно-временных измерений служит Государственный эталон частоты и времени (г.Астана) – высокоточная мера частоты и времени. Привязку к ним технических измерений осуществляют при помощи приёмников сигналов эталонных частот, передаваемых Государственными радиостанциями. Можно осуществлять приём сигналов Мирового времени со спутниковой навигационной системы GPS и передавать данные в специальном формате по интерфейсу RS-232.

Электронно-счётный метод – метод, при котором неизвестный частотно-временной параметр преобразуется в интервал времени, измеряемый дискретным способом. Поэтому часто применяют понятие – дискретный метод.

Принцип действия цифрового частотомера основан на измерении частоты в соответствии с её определением, т.е. на счёте числа импульсов за интервал времени. На рисунке 7.1 приведена структурная схема цифрового частотомера (ЦЧ) и временные диаграммы напряжений сигналов в узлах прибора.


Рисунок 7.1 – Структурная схема (а) и временные диаграммы (б) цифрового частотомера

Входной сигнал с неизвестной частотой fx подаётся на входное устройство ВУ, которое либо ослабляет, либо усиливает его до необходимого значения, например – 5В. Преобразованный по величине сигнал u1 поступает на формирующее устройство – формирователь импульсов ФИ. ФИ содержит триггер Шмитта, который срабатывает на изменение знака синусоидального напряжения при переходе его от отрицательной к положительной полуволне. В результате получаем импульсное напряжение u2 в виде прямоугольных импульсов постоянной амплитуды с периодом следования Tx=1/fx. Эти импульсы, весьма малой длительности (порядка 1 мкс), изображаются вертикальными штрихами. Эти импульсы играют роль счётных импульсов и поступают на один из входов временного селектора ВС (электронного ключа ЭК). На второй вход ВС подаётся стробирующий импульс длительностью То от устройства формирования и управления УФУ. УФУ своим импульсом запуска uз производит установку счётчика импульсов СЧ в нулевое состояние и открывает ВС для прохождения счётных импульсов u2. Стробирующий импульс формируется калиброванным генератором импульсов КГ и декадным делителем частоты ДДЧ. Генератор импульсов КГ вырабатывает импульсы образцовой частоты fкг=10МГц.

Делитель частоты может выдавать на выходе импульсы с частотами: 10;1МГц; 100;10 и 1кГц; 100;10;1 и 0,1Гц. Соответственно, с ДДЧ можно получить стробирующие интервалы времени: 0,1; 1мкс; 0,01; 0,1; 1;10 и 100мс; 1 и 10с. Интервал То называется временем счёта. В течение времени То > Тх ВС пропускает на вход счётчика импульсов СЧ пакет из Nх импульсов u4 при условии, что

Nx = To/Tx = To fx, или fx = Nx/To.

Суммарная относительная погрешность измерения частоты ЦЧ нормируется в процентах и определяется по формуле

gf = ± 100 [gкг + 1/(Tofx)],

где gкг – погрешность установки частоты КГ (обычно равна (2-5), 10-8).

Из рисунка 7.1б следует, что То = NxTx - Dtн+ Dtк = NxTx - Dt д, где Dtн и Dtк – случайные методические абсолютные погрешности дискретизации (дискретности) начала и конца интервала To, вызванные случайным положением строб-импульса относительно счётных импульсов u2, поскольку строб-импульс и счётные импульсы не синхронизированы; Dtд = Dtн - Dtк – общая абсолютная погрешность дискретности. Если пренебречь погрешностью D tд, то получим число импульсов в пакете Nx = To/Tx = Tofx, и, следовательно, измеряемая частота пропорциональна числу счётных импульсов, поступающих на счётчик fx = Nx/To. Декадный делитель частоты обеспечивает деление частоты fкг в Кд раз. Поэтому fx = Nx fкгд

Решение многих телекоммуникационных задач связано с измерением интервалов времени. Интервалы могут быть не только повторяющимися, но и однократными. Так как период и частота дуальны, то для измерения периода применяют цифровые частотомеры. Принцип работы цифрового прибора для измерения интервалов времени поясняет рисунок 7.2. Измерение интервала времени ТХ дискретным методом основано на представлении его временным интервалом, который заполняется импульсами генератора импульсов КГ.

Рисунок 7.2 – Цифровой периодометр: а – структурная схема; б – временные диаграммы

 

Заполняющие импульсы следуют с образцовым периодом То = 1/fо. Счётные импульсы с периодом To < Tx называются метками времени. Основные элементы схемы (см. рисунок 7.2,а) и их действие рассмотрены ранее. Отличие состоит в том, что стробирующий импульс устанавливается равным измеряемому периоду. Счётчик импульсов СЧ подсчитывает число импульсов на интервале Тх

Мх = Тх / То, или Тх = МхТо.

Суммарная относительная погрешность измерения периода нормируется в процентах и определяется по формуле

δт = ± 100 [δкг + То / Тх].

Одним из основных параметров электрического гармонического колебания, определяющих состояние колебательного процесса в любой заданный момент времени, является фаза. Наряду с фазой одного колебания используется соотношение фаз двух колебаний. В этом случае используется понятие фазового сдвига. На рисунке 7.3 приведены схема и диаграммы, поясняющие принцип работы цифрового фазометра.

Цифровой фазометр (ЦФ) работает следующим образом. Преобразователь Dφ ®Dt из подаваемых на его входы синусоидальных сигналов u1 и u2 с фазовым сдвигом Dφ формирует последовательность прямоугольных импульсов u3, имеющих длительность Dt и период повторения Т, равные соответственно сдвигу во времени и периоду повторения входных сигналов.

Рисунок 7.3 – Цифровой фазометр для измерения мгновенного значении фазы: а – структурная схема; б – временные диаграммы

 

Импульсы u3, а также счётные импульсы u4, вырабатываемые формирователем счётных импульсов и имеющие период повторения То, подают на входы временного селектора ВС. ВС открывают на время, равное длительности ∆t импульсов u3, и в течение этого интервала пропускает на вход счётчика импульсы u4. На выходе селектора формируются пакеты импульсов u5, следующие с периодом Т.

За один период исследуемых сигналов на счётчик поступит число импульсов, равное n = Dt / To. В ЦФ период счётных импульсов задают в виде То= Т / (36×10m), где m = (1,2,3…). ЦФ показывает (индицирует) фазовый сдвиг пропорциональный числу импульсов

Dφ = n / 10m-1.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-07; Просмотров: 1278; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.012 сек.