Результат интеллектуальной деятельности: Способ достижения необходимого значения стабильности частоты генератора периодического сигнала при использовании генераторов частоты периодического (в том числе синусоидального) сигнала с тем же значением номинальной частоты, но с меньшими значениями стабильности

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре различного назначения и измерительной технике. Известно устройство (патент № 892741, SU) стабилизации частоты генератора, состоящего из набора электронных устройств, включая опорный генератор.

Недостатком этого способа является необходимость иметь опорный генератор, который отсутствует в описываемом изобретении. Известен также способ стабилизации частоты К генераторов (№ патента RU 2219654) , имеющих равные или близкие нестабильности частот с помощью К+1 генератора, задающего параметры стабилизации.

1-м недостатком этого способа является необходимость множества измерений для формирования управляющих сигналов для приближения частот к их номинальным значениям.

2-м недостатком этого способа является зависимость получения результатов от параметров К+1 генератора (заменяющего собой опорный генератор), заданных с определенной погрешностью.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в технической возможности достижения необходимой стабильности генератора, применяя схему с использованием генераторов с более низкой стабильностью частоты.

На Фиг. 1 изображена схема устройства для реализации предложенного способа в случае несинусоидальной формы периодического сигнала исходных генераторов, а на Фиг. 2 - схема для синусоидальной формы периодического сигнала исходных генераторов.

Способ достижения необходимого значения стабильности частоты генератора периодического сигнала при использовании генераторов периодического (в том числе синусоидального) сигнала с тем же значением номинальной частоты, но с меньшими значениями стабильности реализуется следующим образом:

Сигналы с двух независимых генераторов периодических сигналов (1) и (2) с некоррелированными выходными сигналами, с равными или близкими значениями выходных частот , а также равными значениями флуктуаций входных частот подаются на входы Полосовых фильтров (3) и (4)¹ (¹ В случае, если периодические сигналы генераторов (1) и (2) являются синусоидальными, Полосовые фильтры (3) и (4) не нужны и сигналы с генераторов сразу подаются на вход Умножителя сигналов (5) (см. схему, изображенную на Фиг. 2), настроенных на пропускание номинальной частоты генераторов (для того, чтобы пропустить только первую гармонику периодического сигнала); сигналы с выходов Полосовых фильтров (3) и (4) подаются на входы Умножителя сигналов (5); выходной сигнал Умножителя сигналов (5), представляющий собой суперпозицию сигналов с разностной и суммарной частотой, подается на вход высокочастотного фильтра (ВЧ-фильтра) (6), на выходе которого остается сигнал синусоидальной формы только с суммарной частотой; далее сигнал с выхода ВЧ-фильтра подается на Делитель частоты на 2 (7), в результате чего на выходе Делителя частоты на 2 возникает сигнал с частотой F₃, близкой или равной частотам входных генераторов (1) и (2) и флуктуацией частоты , что эквивалентно увеличению стабильности частоты в раз.

Математические пояснения:

Сигналы с частотами F₁ и F₂,

где F_i(t)=F₀+ΔF_il+ΔF_i(t), i=1,2;

F₀ - номинальная частота генератора,

ΔF_il -постоянная погрешность i-го генератора, вызванная особенностями генератора,

ΔF_i(t) - переменная флуктуация отклонений частоты от среднего значения F₀+AF_il

при этом - дисперсия частоты исходных сигналов² (²Верхнее подчеркивание над переменной величиной обозначает операцию усреднения M(t);

Сигнал с суммарной частотой (на выходе Умножителя):

F₁₂(t)=2F₀+ΔF₁₂+ΔF₁₂(t),

где ΔF₁₂=ΔF₁+ΔF₂ - новая постоянная погрешность;

ΔF₁₂(t)=ΔF₁(t)+ΔF₂(t) - новая переменная флуктуация.

При этом дисперсия суммарного сигнала определяется по формуле:

, из этого следует, что ,

Таким образом, если исходная относительная погрешность генераторов была равна , то конечная относительная погрешность равна , т.е. стала меньше в раз, что эквивалентно увеличению стабильности частоты в раз, т.к. величина стабильности частоты генератора обратно пропорциональна величине относительной погрешности частоты генератора. Выходной сигнал с Делителя частоты на 2 (7) подают на Полосовой Фильтр (8), пропускающий только первую гармонику. Полученный таким образом сигнал имеет синусоидальную форму с увеличенной в раз стабильностью. Вся совокупность вышеописанных устройств объявляется генератором с новой полученной стабильностью, и процесс повторяется заново до достижения нужного результата.

Использование (применение) данного способа позволит избежать применения дорогостоящих генераторов с более высокой стабильностью частоты, заменив их предложенной схемой с менее дорогостоящими генераторами и меньшей стабильностью частоты.