
книги из ГПНТБ / Бухвинер В.Е. Оценка качества радиосвязи
.pdf
|
А н а л и з фазовых флуктуации |
|
|
Р а с с м а т р и в а я рис. 4.28, прежде |
всего следует обратить внима |
ние |
на абсолютные и относительные |
изменения значения вероятно |
сти |
фазовых флуктуации Р . |
|
Действительно, абсолютные значения вероятности фазовых флуктуации Р резко п а д а ю т с повышением порога регистрации амплитуды флуктуации ср. При этом наблюдается существенный р а з р ы в между вероятностью флуктуации амплитуды <р^22,5° и значением ф ^ 4 5 ° , достигающий двух порядков.
У к а з а н н а я закономерность подтверждается в дневные часы на всех обследованных трассах и частотах и, по-видимому, объяс няется тем, что малые фазовые возмущения многочисленны и рав номерно распределены во времени (графики 1, 2), в то время как флуктуации, превышающие значение <р^45°, наблюдаются значи тельно реже и, появляясь, подчиняются суточному циклу измене ний солнечной активности. На основании сказанного можно пола
гать, что в коротковолновом |
радиоканале, допустимо |
использование |
||
не только |
однократной, но |
и |
двукратной фазовой |
манипуляции |
( Д ф = 8 0 ° ) . |
|
|
|
|
Потери |
помехоустойчивости |
Р ф составляют не |
более порядка |
при переходе от однократной манипуляции к двукратной и резко возрастают при переходе от двукратной к трехкратной (графики 2—4). Сопоставление графиков 3—5 иллюстрирует хорошую кор реляцию часовых изменений фазовых флуктуации при <р^45°; 90°; ISO3, что подтверждается на всех обследованных трассах .
Следующим в а ж н ы м выводом является иллюстрация высокой степени связи между фазовыми флуктуациями и временными иска- ч
жениями |
сигналов |
в системе Д Ч Т (см. г р а ф и к и 3—6). |
Несмотря |
||||||
на |
то, что |
анализировались |
радиосигналы, |
разнесенные по частоте |
|||||
на |
1 ЛчГц |
(15 и 1 6 М Г ц ) , |
легко видеть, что часовой ход кривых |
||||||
одинаков . |
Следует, |
однако, |
заметить, что |
поскольку |
корреляцион |
||||
ная |
связь |
не является функциональной, |
то |
нельзя |
считать, |
что |
|||
к а ж д а я флуктуация |
фазы |
соответствует |
искажению |
данного |
би |
||||
нарного з н а к а . |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
В а ж н о с т ь установления |
корреляции м е ж д у |
ф а з о в ы м и |
флуктуа |
циями и временными искажениями состоит в утверждении их об щей природы и рекомендации по их использованию как эквива лентных критериев качества связи в модемах с различными мето дами модуляиии и детектирования .
Кроме сказанного выше, сравнение графиков 3—6 демонстри рует, что помехоустойчивость систем с Ф М может быть не ниже, чем в системе Д Т Ч , хотя пропускная способность канала (при одинаковой занимаемой полосе) может быть увеличена в 10—20 раз .
Следует отметить, что при анализе |
системы |
Д Ч Т использова |
|
л а с ь скорость манипуляции У = 2 0 0 Б о д |
(порог |
регистрации иска |
|
жений 6 ^ 2 0 % ) , |
а при анализе ф а з ы Г 3 |
= 2 0 мс, т. е. по-видимому, |
|
на данной трассе |
скорость в модеме Д Ч Т з а в ы ш е н а . |
— 160 —
Что |
касается выбора скорости манипуляции |
при ФМ, то, как |
|||||||||
и ранее |
[63], в данном исследовании отмечено, |
что при |
7 , 3 >20 мс |
||||||||
наблюдаются |
возрастание абсолютных |
значений Р ф |
и |
рост |
часо |
||||||
вых относительных изменений величины ср. |
|
|
|
|
|
||||||
Таким |
образом, |
можно утверждать, |
что скорость |
манипуляции |
|||||||
не д о л ж н а |
превышать значения |
V= 100-=-150 Бод. |
|
|
|
||||||
Наконец, |
по рис. 4.28 можно с д е л а т ь |
вывод о том, что график 7, |
|||||||||
характеризующий |
близость |
рабочей |
и |
оптимальных |
частот |
||||||
(i/n = /раб/f ОРЧ ) ' позволяет лишь |
качественно |
судить о наличии мно- |
голучевоети на трассе, ибо существенные флуктуации фазы р а д и о сигналов и изменения вероятности искажений происходят при ма лых изменениях параметра т (здесь, однако, преждевременно делать общие выводы, поскольку отсутствуют данные по полному суточному ц и к л у ) .
На рис. 4.29 показаны аналогичные статистические характерис тики дл я трассы 2. Сопоставляя соответствующие графики на рис. 4.28 и 4.29, следует, в первую очередь, отметить, что выводы, сде ланные выше, справедливы и в данном случае.
Кроме того, можно сделать и новые заключения . Так, абсолют ные и относительные значения фазовых флуктуации примерно оди наковы для двух рассмотренных трасс, хотя сами трассы сильно различаются по условиям распространения . Интересно отметить, что, хотя на двух трассах наблюдается корреляция изменений фа зовых флуктуации и временных искажений, абсолютные значения
вероятности |
искажений |
уменьшаются |
с уменьшением |
протяженно |
|
сти трассы, чего нельзя с к а з а т ь |
о флуктуациях фазы . |
|
|||
|
|
|
|
|
Т А Б Л И Ц А 4.10 |
|
|
Значения вероятностей фазовых флуктуации для различ |
|||
Трасса |
Частота, кГц |
|
ных значений |
|
|
|
|
|
|||
|
|
ф>45° |
ф>90° |
ф>180° |
|
1 |
15 004 |
7 |
- Ю - 3 |
1 , 2 - Ю - 3 |
3,5- Ю - 4 |
2 |
14 996 |
5 |
- Ю - 3 |
9 - Ю - 4 |
2 - Ю - 4 |
3 |
10 000 |
4 |
• 1 0 - 3 |
1 • Ю - 3 |
3-10"4 |
Действительно, приведенные |
в табл . |
4.10 вероятности фазовых |
|
флуктуации Я ф |
(при 7 3 = 1 0 м с ) |
свидетельствуют о том, что сред |
|
ние значения Р |
одинаковы дл я разных |
трасс. |
Однако по табл . 4.10, в которой приведены данные, полученные на сигналах радиостанций точных частот, еще нельзя сделать вы вода о максимальной помехоустойчивости модемов с ФМ, посколь ку измеренные флуктуации фаз являются результатом как ионо сферных эффектов, та к и следствием воздействия радиопомех . Поэтому были выполнены специальные измерения ф а з ы направ ленного радиоизлучения, результаты которого представлены на
.6—208 |
' |
— 161 — |
рис. 4.30. Из сравнения графиков а и в, а т а к ж е б и г явственно видно, что вероятность фазовых флуктуации резко падает при использовании направленных антенн и увеличении мощности 'пере датчика (см. напряженность поля в т а б л . 4.9).
Сказанное свидетельствует т а к ж е о том, что, хотя ф а з о в ы е флуктуации могут быть сильно уменьшены при з а щ и т е от радио помех, существует неустранимый порог помехоустойчивости, опре-
Р
1,0
8
6
4
г
10*
зе
2
а*
8
В
«
|
45° |
90° |
|
135° |
|
180 |
|
|
Рис. 4.30. Вероятность отклонения фазы |
за |
раз |
|
|||
|
личные интервалы |
времени: |
|
|
|
||
|
трасса3, 2800 км,декабрь 1969г. — апрель |
1970 г.: |
|
||||
|
/ Р = Ю 0 0 0 кГц; / — Г 3 = 4 0 мс; 2 — Т3 = |
|
|||||
|
=20 мс; 3 — |
Г 3 = 1 0 мс; — А — = 14630 кГц |
|
||||
деляемый |
общим « ф а з о в ы м шумом», |
т. е. флуктуациями |
времени |
||||
и частоты |
радиосигналов (87]. |
|
|
|
|
|
|
Наконец, по г р а ф и к а м |
на рис . 4.30 |
можно видеть, как |
ф а з о в а я |
||||
нестабильность возрастает |
с увеличением |
длительности з а м е р а Т3, |
|||||
что вновь иллюстрирует целесообразность использовать |
при Ф М |
||||||
скорости |
манипуляции |
100 Бод . |
Этот |
в ы в о д |
п о д т в е р ж д а е т |
||
табл . 4.11, в которой представлены вероятности |
фазовых |
флуктуа |
|||||
ции Р фиксированных на уровне чр^ЭО 0 . |
|
|
|
|
— 162 —
|
|
|
|
|
|
Т А Б Л И Ц А 4.11 |
|
|
|
Трасса |
|
Частота |
|
Время замера Г э . мс |
|
||
|
|
40 |
|
20 |
,0 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
14 996 |
1 - ю - 2 |
1 , 5 - Ю - 3 |
9 - Ю - 4 |
|
|
|
3 |
|
10 000 |
4- Ю - 3 |
1,5-10~3 |
ы о - 4 |
|
|
В заключение |
приводятся |
значения |
нормированного |
коэффи |
||||
циента |
корреляции |
R |
фазовых |
флуктуации ф и |
временных иска |
|||
жений |
радиосигналов в системе Д Ч Т |
( б > 2 0 % ) . |
|
|
||||
|
Ф |
|
45° |
|
90° |
|
180° |
|
|
R |
|
0,71 |
|
0,74 |
|
0,78 |
|
К а к |
видно отсюда, |
флуктуации |
ф а з ы радиосигналов |
соответ |
ствуют малым по величине временным и с к а ж е н и я м посылок, а уве
личение коэффициентов корреляции с повышением порога |
фикса |
||||
ции величины флуктуации фазы, видимо, объясняется |
общностью |
||||
причин, приводящих к |
фазовым |
флуктуациям |
и временным |
иска |
|
ж е н и я м . |
|
|
|
|
|
Т а к ж е необходимо |
уточнить, |
что поскольку |
настоящий |
а н а л и з |
|
выполнен т р и синусоидально*! радиосигнале в условиях |
отсутствия |
||||
манипулятивных помех, то полученные абсолютные цифры |
х а р а к |
||||
теризуют максимальную помехоустойчивость и |
относятся в |
основ |
ном к модемам с дифференциально - когерентным («корреляцион ным») фазовым детектированием .
4.6. С Т А Р Т С Т О П Н Ы Й М Е Т О Д Р Е Г И С Т Р А Ц И И Ф А З О В Ы Х Ф Л У К Т У А Ц И И Р А Д И О С И Г Н А Л О В
Постановка задачи
Ка к известно, существующие методы фазового детектирования радиосигналов, т. е. когерентный и корреляционный способы при
ема |
фазоманипулированных |
сигналов, имеют |
свои особенности. |
Так, |
если при когерентном |
приеме фиксируется |
отклонение фазы |
радиосигнала от усредненной фазы опорного сигнала, то при кор реляционном приеме фаза принимаемого сигнала измеряется отно сительно фазы предыдущего (задержанного во времени) сигнала .
Соответственно отличаются и фазоизмерительные устройства, которые выполняются либо в виде когерентного, либо в виде кор
реляционного а н а л и з а т о р а ф а з ы |
радиосигналов . |
|
|
|||
Естественно, что в нервом случае |
получаемые данные |
опреде |
||||
л я ю т максимальную реальную |
помехоустойчивость, |
достижимую |
||||
при когерентном |
детектировании, а |
во |
втором — при |
корреля |
||
ционном. |
|
|
|
|
|
|
М а к с и м а л ь н а я |
реальная помехоустойчивость (наименьшая ве |
|||||
роятность ошибок) |
может быть |
оценена |
постольку, |
поскольку из- |
6* |
— 163 — |
меренные фазовые сдвиги |
определяются |
состоянием |
среды |
рас |
|||||||
пространения |
при |
отсутствии модема |
и |
соответствующих |
иска |
||||||
жений |
сигналов |
(характеристические |
и с к а ж е н и я , раесинхрониза- |
||||||||
ция и т. д . ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Используя когерентные анализаторы, следует вести измерения |
|||||||||||
при |
разных полосах |
синхронизатора |
опорного |
напряжения, |
ибо |
||||||
в зависимости |
от |
принятого значения полосы изменяются получен |
|||||||||
ные |
результаты |
(чем |
у ж е |
полоса, тем |
больше |
регистрируемые |
|||||
выбеги |
ф а з ы ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
использовании |
корреляционных |
анализаторов |
т а к ж е |
необ |
ходимо изменять время интегрирования, ибо от выбора этого па
раметра |
зависит |
результат измерения (чем больше |
время, |
тем |
||
больше |
регистрируемый набег ф а з ы ) . |
|
|
|
|
|
Эти |
свойства |
ф а з о а н а л и з а т о р о в объясняются |
тем, |
что |
оба |
ука |
занных |
типа приборов измеряют не абсолютные |
значения |
фазовых |
флуктуации радиосигналов, а разность фаз двух колебаний, т. е.
относительный набег |
ф а з ы |
синусоидального |
радиосигнала . |
|
||||
|
О б щ и м свойством |
|
этих |
методов |
является то, что опорный сиг |
|||
нал |
в а н а л и з а т о р а х |
формируется |
под воздействием входных сиг |
|||||
налов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поэтому, помимо указанных методов, целесообразно иметь та |
|||||||
кой |
способ" |
измерения |
флуктуации |
фазы радиосигналов, |
который |
|||
бы |
позволял |
получать |
абсолютные |
значения |
измеряемой величины |
|||
безотносительно к способу |
приема |
фазомаиипулированных |
сигна |
лов. Такой метод должен базироваться на отсутствии в фазоана - лизаторе устройств автоподстройки фазы или ф а з о з а п о м и н а ю щ и х устройств. Поэтому задача сводится к разработке метода измере ния распределения значений абсолютных фазовых сдвигов радио
сигналов и распределения величин временных интервалов |
между |
|||
сдвигами |
определенной величины. |
|
||
|
Метод измерения абсолютного набега фазы |
|
||
Ка-к обычно, регистратором фазовых сдвигов может |
служить |
|||
фазовый |
детектор, |
на два |
входа которого подаются измеряемые |
|
и опорные сигналы. |
Однако |
опорные сигналы не д о л ж н ы |
форми |
роваться под тем Или иным воздействием входных сигналов . С дру гой стороны, использование в качестве опорного сигнала колебаний автономного генератора исключается ввиду невозможности уста новления нулевой отметки фазы .
Существующее противоречие снимается при апериодическом из мерении фазовых флуктуации . Действительно, если совместить на чало отсчета с каким-то значением ф а з ы измеряемого сигнала, то
вполне возможно оценить |
отклонение |
(набег) ф а з ы за в р е м я t от |
|
первоначального |
(нулевого) значения |
или, наоборот, измерить вре |
|
мя t, в течение |
которого |
набег фазы |
достигнет порогового значе |
ния фп . В а ж н о лишь обеспечить условие, |
чтобы за в р е м я t измене- А |
|
ние ф а з ы сигналов эталонного автономного |
генератора ср' было мно |
|
го меньше ожидаемого набега ф а з ы срш |
т. |
е. ф п ^ > ф ' . |
— 164 —
Т ак им образом, способ .измерения абсолютных фазовых сдви гов радиосигналов заключается в отсчете набега ф а з ы от нулевой точки, за которую принимается определенное фазовое состояние измеряемого и эталонного сигналов. Поскольку фазовые флуктуа ции радиосигналов определяются случайными закономерностями, постольку точки отсчета фазы при таком методе измерения появля ются апериодически.
По существу, указанный метод измерений является с'тартстопным (асинхронным) способом регистрации набега ф а з ы периоди ческого сигнала. Старт-
стопные |
|
ф а з о а н а л и з а т о - |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
•6 |
||||||
ры |
ка к |
приборы |
оценки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
качества |
|
связи м о ж н о |
Вход |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
разделить |
на |
индикаторы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
и анализаторы . |
|
|
|
|
Рис. 4.31. Блок-схема |
индикатора: |
|||||||||||||
|
К а к |
обычно, |
индика |
/ — Формирователь |
сигнала; |
2 — селектор |
сов |
||||||||||||
торы |
являются |
|
прибора |
падении; |
3 — кварцевый |
генератор; |
4 — отмет |
||||||||||||
|
чик |
времени: 5 —фазовый детектор |
6 — инди |
||||||||||||||||
ми |
встроенного |
контроля |
|
|
|
|
|
катор |
|
|
|
|
|||||||
и |
позволяют |
|
обеспечить |
О) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
предупредительную |
сиг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
нализацию |
о возрастании |
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
фазовых |
флуктуации |
сиг |
|
|
|
|
-7т—- |
|
|
|
|
||||||||
налов |
в |
канале |
связи. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Напротив, |
анализаторы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
являются |
лабораторными |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
установками |
статистичес |
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
кого |
анализа |
распределе- |
|
)~ |
|
|
XJULLfliUl |
|
|
||||||||||
ния |
фазовых |
флуктуации |
|
ф- |
|
|
л - ^ Г 7 Г 7 Г 7 Г 7 Г Т ^ |
|
|||||||||||
радиосигналов |
|
и |
требуют |
|
|
|
|
||||||||||||
квалифицированного |
об- |
|
г, , о п |
|
-о |
• |
|
|
|
* |
|
|
|||||||
|
ivx |
|
|
|
z_— |
" |
Рис. 4.32. Временная |
диаграмма |
работы |
старт- |
|||||||||
СЛуживания. |
|
Поэтому |
|
стопного |
индикатора |
фазовых |
флуктуации ра- |
||||||||||||
рассмотрим |
|
|
раздельно |
|
|
|
|
|
диосигналов |
|
|
||||||||
блок-схемы |
стартстопных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
индикатора |
и анализатора |
фазовых |
флуктуации |
радиосигналов . |
|||||||||||||||
На |
р и с 4.31 |
представлена |
|
блок-схема |
индикатора, |
а на |
|||||||||||||
рис. |
4.32 — в р е м е н н а я |
д и а г р а м м а |
|
его работы. |
|
|
|
|
|
||||||||||
На вход индикатора поступают радиосигналы с |
выхода |
радио |
|||||||||||||||||
приемника |
и |
в |
формирователе |
/ |
калибруются |
в |
|
прямоугольные |
импульсы (рис. 4.32, эпюра б). Эти импульсы подаются на вход селектора совпадений 2, одновременно с опорными сигналами (эпю
ра а), подаваемыми с генератора 3. |
В момент совпадения |
фронтов |
||
двух сигналов |
(момент t0 на эпюре |
в) запускается отметчик вре |
||
мени 4, выполненный, например, в виде одновибратора с |
временем |
|||
д е р ж а н и я , равным времени з а м е р а |
Т3. |
|
|
|
Н а входы |
фазового детектора 5 поступают как измеряемые |
и |
||
опорные сигналы, так и сигналы с отметчика времени 4 (эпюра |
в). |
|||
Т а к и м образом, с выхода фазового |
детектора могут быть получе |
|||
ны импульсы, |
ширина которых соответствует флуктуации |
фазы ра- |
— 165 —
диосигнала за время замера Т3 (эпюра г) . Эти импульсы подаются на индикатор в, в качестве которого может быть, например, пиковой
вольтметр, |
сигналы |
которого |
показаны эпюрой д {30]. И з м е н я я дли |
тельность |
замера Т3 |
и порог |
сигнализации в пиковом вольтметре, |
возможно изменять чувствительность индикатора, а регистрируя
число запусков |
п одновибратора |
за длительное время ta3K, можно |
|
определить вероятность набега |
ф а з ы |
заданной величины Д<р, |
|
т. е. вероятность |
фиксированной |
скорости |
изменения ф а з ы : |
|
при Г3 —const, |
Дф = const. |
|
|
«/в |
|
|
Блок - схема стартстопного а н а л и з а т о р а фазовых флуктуации радиосигналов представлена на рис. 4.33. В основном эта схема подобна рассмотренной выше, однако отличается наличием блоков, которые обеопечивают регистрацию распределения фазовых флук-
G l |
" Н Е |
Вход |
|
Р.ис. 4.33. Блок-схема стартстопного анализатора фазо вых флуктуации радиосигналов:
/ — формирователь сигнала; 2 — селектор совпадений; Л —квар цевый генератор; Л — отметчик времени; 5 —фазовый детектор;
б —делитель частоты: 7 —линия |
задержки; в —селекторы; |
9 — |
счетчики |
|
|
туаций. На вход ф а з о а н а л и з а т о р а |
поступают сигналы |
с радиопри |
емника, которые фильтруются и калибруются по уровню во вход ном блоке 1.
Д а л е е прямоугольные сигналы поступают на селектор совпаде ний 2, на другой вход которого подаются эталонные сигналы с той ж е частотой. Источником эталонных сигналов является кварцевый генератор 3, который имеет органы юстировки частоты (во время измерений кварцевый генератор не подстраивается) . Частота ге нератора ifr выбирается в m раз выше частоты радиосигнала fB x, причем значение m равно числу регистрируемых градаций фазо вых флуктуации, т. е. $T=>mf
вхСигналы с кварцевого генератора •> поступают на двоичный делитель частоты 6 с коэффициентом де
ления т, с выхода которого снимаются эталонные сигналы |
на се |
|||||||
лектор 2 (в данном случае принято |
,т=А, т. е. могут быть |
заре |
||||||
гистрированы |
фазовые флуктуации |
в пределах: |
0-г-90°, |
90-г-180°, |
||||
1804-270°, 270—360°). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Выходной |
сигнал |
селектора |
совпадений |
запускает |
отметчик |
|||
времени, который позволяет фиксировать время |
з а м е р а |
Т3. В слу |
||||||
чае анализатора этот |
отметчик |
выполняется |
в виде стартстопного |
|||||
|
|
— I6G — |
|
|
|
|
делителя |
частоты 4, на счетный вход |
которого' лодаются |
импульсы |
|||||||
делителя |
частоты |
6. |
И з м е н я я коэффициент деления в двоичном |
|||||||
.делителе |
4, возможно |
изменять |
время з а м е р а |
Т3, причем стабиль |
||||||
ность длительности |
к а ж д о г о замера |
определяется |
п а р а м е т р а м и |
|||||||
кварцевого генератора |
3. Применение |
счетчика импульсов для ка |
||||||||
либровки |
длительности з а м е р а |
Т3 |
позволяет |
выбирать |
его |
значе |
||||
ние в соответствии |
с |
выражением |
7, 3 |
= 2С //В х, |
где с — число |
двоич |
||||
ных делителей в счетчике. |
|
|
|
|
5 |
|
|
|||
Таким |
образом, |
на |
три входа |
фазового детектора |
поступают |
измеряемые сигналы с формирователя /, эталонные сигналы с де
лителя 6 и сигналы длительности замера с |
отметчика |
времени 4. |
|||||||||
Выходные сигналы фазового детектора поданы на входы |
селекто |
||||||||||
ров 8, которые предназначены д л я фиксации |
фазовых |
флуктуации |
|||||||||
разной |
величины. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
И н д и к а т о р н а я |
часть |
прибора выполнена |
(так же, как в анали |
||||||||
заторе |
Т А Н К (40]) |
на |
дискретной линии з а д е р ж к и 3, |
на |
выходах |
||||||
которой |
включены |
селекторы |
8. Линия з а д е р ж к и запускается |
один |
|||||||
раз |
за |
к а ж д ы й период |
эталонного сигнала, |
а |
продвигающие |
им |
|||||
пульсы поступают на ее управляющий вход |
с |
выхода |
кварцевого |
||||||||
генератора 3. Число звеньев линии з а д е р ж к и |
определяется |
в ы б р а н |
|||||||||
ным |
числом |
регистрируемых |
градаций ф а з ы |
т. Импульсы с выхо |
|||||||
д о в |
звеньев |
линии |
з а д е р ж к и , |
расположенные во времени |
последо |
вательно, позволяют выделить на селекторах 8 соответствующие •флуктуации фазы измеряемых сигналов. Выходные сигналы селек торов регистрируются электромеханическими счетчиками 9, посред ством которых определяется распределение набега ф а з ы W(<A<p).
Следовательно, |
вероятность |
набега фазы |
Дер определится |
показа |
||
ниями |
счетчика |
пт за в р е м я |
измерения: |
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
тде N |
— число |
замеров длительностью |
Т3, |
которое фиксируется |
||
счетчиком 10, включенным |
на одном из |
выходов линии з а д е р ж к и . |
||||
|
|
Расчет параметров анализатора |
|
|||
Д л я расчета |
п а р а м е т р о в стартстопного |
а н а л и з а т о р а |
фазовых |
флуктуации радиосигналов задаются число градаций ф а з ы пг и
частота |
входного |
сигнала |
/В х- По заданному значению |
|
m опреде |
||||||||
л я ю т с я |
частота |
кварцевого |
генератора |
1г=Щвх |
и |
число |
г |
двоичных |
|||||
ячеек в делителе частоты r = \og2m. |
|
|
|
|
|
числу т. |
|||||||
|
Число звеньев |
в линии |
з а д е р ж к и выбирается |
равным |
|||||||||
|
Коэффициент |
деления |
стартстопного делителя |
К |
выбирается |
||||||||
в |
соответствии |
с |
необходимыми значениями |
длительности |
заме |
||||||||
ра |
Т3: К=Т^вх, |
а |
число ячеек |
в этом |
делителе |
r'=logzK. |
|
П р и |
этом |
||||
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
погрешность времени з а м е р а |
At=—. |
Время замера |
Т3 |
выбирается |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
из условий эксперимента.
— 167 —
Естественно, что минимальная |
длительность з а м е р а |
T 3 m i n |
равна |
||||||||||||||
одному периоду входного сигнала, т. е. Т3min |
— l/i/D x- |
М а к с и м а л ь н а я |
|||||||||||||||
ж е длительность з а м е р а |
Тзтах ограничена |
наличием |
|
рассинхрони- |
|||||||||||||
зации по частоте входного |
сигнала. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
П р и н и м а я , что коэффициент |
взаимной |
относительной |
|
неста |
|||||||||||||
бильности |
входной /их и эталонной |
fg частот /Cf = |
' ~э |
^ в х |
|
выра |
|||||||||||
ж а е т с я т а к ж е |
через |
отношение |
временной |
погрешности At |
|
к вре |
|||||||||||
мени |
з а м е р а |
Т з т а х : Kj=—, |
|
а абсолютная величина временной по- |
|||||||||||||
грешности |
At |
определяется |
соотношением |
At —а |
|
|
где а — |
||||||||||
допустимая относительная |
|
погрешность, з а д а в а е м а я |
при |
измере |
|||||||||||||
нии, то значение максимального времени |
замера |
можно |
опреде |
||||||||||||||
лить |
условием |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
гр |
|
|
а |
ГГ • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* a max |
fax"1 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Kf |
|
|
относительной |
|||||
Так, |
например, для |
случая |
|
4 при сохранении |
|
||||||||||||
/п = "7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
погрешности |
а = Ы 0 2 |
и наличии |
рассинхронизации, |
характеризуе |
|||||||||||||
мой |
значением |
Kf — 1 • Ю - 5 |
на частоте | f B X = 1000 Гц, значение |
|
макси |
||||||||||||
мального |
времени з а м е р а |
7, |
3 =250 мс. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
У к а з а н н а я |
|
величина |
достаточна, |
так как обычно |
|
применяемые |
|||||||||||
скорости |
манипуляции |
не |
п р е в ы ш а ю т 504-200 Бод, т. е. длитель |
||||||||||||||
ность бинарных знаков не превышает 20 мс. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т А Б Л И Ц А |
4.12 |
||||
|
Время замера Т3, мс |
|
10 |
|
20 |
|
30 |
40 |
|
|
50 |
|
|
||||
|
Погрешность |
изме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
рения, |
а |
|
|
4- Ю - 4 |
8- Ю - 4 |
1,2-1 О - 3 1 , 6 - Ю - |
3 |
2,5-10~3 |
||||||||
В табл . 4.12 приведены значения погрешности измерения |
а, ко |
||||||||||||||||
торые возможны при. пг = 4, |
/С/= 1 • 10- 5 , I/BX = 1000 Г ц при практиче |
||||||||||||||||
ских |
величинах |
времени |
з а м е р а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
И з табл . |
4.12 следует, |
что погрешность |
стартстопного |
|
метода |
измерения фазовых флуктуации радиосигнала не превышает до пустимых значений.
|
1 • Ю - 3 1 • 1 0 - 4 |
|
Т„, с |
1 |
10 |
K f < i - i o - 5 |
числом |
|
речь. |
|
|
Т А Б Л И Ц А 4.13
1 • ю - 5 |
1 - ю - е |
100 |
1000 |
«статических»
|
ПОСКОЛЬКУ |
П р и |
Kf¥=0 |
|||
возможен |
пуск прибора в |
|||||
отсутствие |
фазовых |
флук |
||||
туации, в табл . 4.13 даны |
||||||
значения |
|
периода |
|
пуска |
||
Г п |
при разных |
значениях |
||||
Kf |
при |
f„x =1000 |
Гц. И з ^ |
|||
таблицы |
следует, |
что при |
||||
пусков |
можно |
|
пренеб- |
168
Стартстопный фазоанализатор с периодическим запуском
При необходимости непрерывной регистрации набега ф а з ы ра диосигналов целесообразно использовать стартстопный фазоана лизатор с периодическим пуском, блок-схема которого показана на рис. 4.34. Входные синусоидальные сигналы ограничиваются по
частоте и амплитуде в формирователе / и подаются |
на |
ф а з о в ы й |
||||||||||||||
детектор |
7 |
и |
одновибратор 2, |
определяющий |
время |
замера |
Т3. |
|||||||||
З а |
время |
Г 3 |
формируются |
J |
—]г— 4 |
— |
5 |
|
|
|
|
|||||
опорные |
сигналы |
частоты |
fBX, |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ф а з а которых |
совпадает |
(с |
по- |
|
— в |
|
|
|
|
|
||||||
_ грешностью |
х) |
с |
фазой |
запус |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
кающего |
импульса. Д л я умень |
Вход |
|
г |
|
|
|
|
|
|||||||
шения |
значения |
погрешности |
|
|
|
|
|
- Г Т |
|
|||||||
т, |
мс, |
частота |
генератора |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
выбирается |
из |
условия |
/ г = |
Рис. 4.34. |
Стартстопный |
фазоанализатор |
||||||||||
= |
К!вх; |
где |
К |
— |
коэффициент |
|||||||||||
управляемого делителя 5, при |
с |
периодическим |
запуском: |
|
||||||||||||
/ — формирователь |
сигналов; |
2 — одновибра |
||||||||||||||
чем |
/С=1/т/вх. |
Управляемый |
тор; 3 — кварцевый |
генератор; |
|
4—селектор; |
||||||||||
(стартстопный) |
делитель |
за |
5 — управляемый делитель; |
S — селектор; |
7 — |
|||||||||||
пускается |
импульсами |
через |
фазовый, детектор |
8 — |
индикатор |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
селектор |
4, |
а |
останавливается |
по истечении времени |
Т3 |
импульса |
||||||||||
ми через |
селектор 6. С выхода |
делителя |
5 опорные сигналы посту |
пают на вход фазового детектора, выход которого включен на ин дикатор 8.
Таким образом, прибор «стартует» от любого входного сигнала после «стопирования».
З а к а н ч и в а я рассмотрение стартстопного метода регистрации статистики фазовых флуктуации радиосигналов, следует отметить, что группирование флуктуации возможно исследовать с помощью рассмотренных выше приборов путем регистрации на ленте само писца показаний счетчика запусков 10.