182299. lajstromszámú szabadalom • Ejárás és kapcsolási berenezés mintavételezett fázisszinkronizáló rendszer optimális hurokerősítésének automatikus beállítására
3 182299 4 elvégzésénél. így alkalmazásra került pl. a Hewlett—Packard Model 8405 A vektorvoltmérőjében, a Hewlett—Packard Model 4815 A RF vektorimpedanciamérőjében, a MIKI PLV 1624 típusú vektorvoltmérőjében stb. A 2. ábrán a kettőzött üzemmódú ún. eqvivalens időosztású fázisszinkronizált rendszer felépítését ábrázolja. Az 1. ábrához viszonyítva a rendszerből hiányzik az 5. fázisdetektor és a 8 helyi oszcillátor, ezzel szemben a kapcsolási elrendezés kiegészül: a 9 gyorsfűrészgenerátorral, a 10 lépcsőgenerátorral, a 11 komparátorral, és a 12 kapcsoló áramkörrel. Az 5 fázisdetektor és a 8 helyi oszcillátor funkcióját a 6 hurokszűrőben elhelyezett változtatható egyenfeszültség helyettesíti. A 12 kapcsoló áramkörnek két pozíciója vann: egyik pozíciójában a mintavételező rendszer 4 kimenetére kapcsolja a 2 mintavételező áramkör kimenetét, míg a másik pozíciójában a H hurok bemenetre kapcsolja. A 7 feszültségvezérelt oszcillátor vezérli a 12 kapcsoló áramkört és az eqvivalens időosztást biztosító 9 gyorsfűrészgenerátort és a 10 lépcsőgenerátort, mely utóbbinak V kimenete vezérli az oszcilloszkóp vízszintes eltérítését. A 12 kapcsoló áramkör H kimenet állásában a rendszer fázisszinkronizált üzemmódban működik és a mérendő jelnek mindig azonos fázishelyzetű pontjából vesz mintát. Ezzel egyidejűleg biztosítja a teljes rendszer részére az indító (szinkronizáló) jelet. Ezen szinkronizáló jelhez képest a 9 gyorsfűrészgenerátor és a 10 lépcsőgenerátor a 11 komparátor segítségével egy második mintavételezést vezérlő jelet szolgáltat a 2 mintavételező áramkör részére. Ezen második vezérlő jel időbeli viszonyait a 9 gyorsfűrészgenerátor és a 10 lépcsőgenerátor határozza meg az oszcilloszkóp technikában jól ismert módon. A 4 mintavételező rendszer kimenetén jelenik meg a leképzett nagyfrekvenciás jel. Úgy az 1. ábrán mint a 2. ábrán ismertetett rendszernek a leképzett jel alakhűsége szempontjából az alábbi közös hiányossága van, amelyet matematikai elemzés mellőzésével a 3. ábra kapcsán ismertetünk. A 3. ábra a fázisszinkronizált rendszer hurokerősítés változásának függvényében ábrázolja az 1. és a 2. ábra 6 hurokszűrő C bemeneti pontján létrejövő U szabályozó feszültséget. Közvetlenül belátható, hogy úgy az 1. mint a 2. ábra elrendezésénél állandósult (stacioner) állapotban a fázisszinkronizált hurok egy meghatározott fix átlagos mintavételezési frekvenciával működik, amely minden állapotban a leképzendő nagyfrekvenciás jel frekvenciájával meghatározott (matematikailag kötött) viszonyban áll. Miután a teljes rendszer időállandót is tartalmaz a C bemeneti ponton a feszültség változhat. Kívánatos lenne, hogy a C bemeneti ponton egy a 3. ábrán szereplő U0 konstans feszültség alakuljon ki. Ez az érték azonban az A hurokerősítésnek csak egy Aopt meghatározott értéknél adódik, amely minden egyes leképzendő nagyfrekvenciás jel frekvenciájánál más és más. A 7 feszültségvezéreit oszcillátor pillanatnyi frekvenciája az U szabályozó feszültség függvénye. Ezért előáll az az eset, hogy optimálisnál kisebb és az optimálisnál nagyobb a hurokerősítésnél is kialakul egy olyan átlagos mintavételezési frekvencia, amelynél a szinkron állapot létrejön, de az egymást követő mintavételek időkülönbsége szór. Ez a jelenség egyrészt megnöveli a mintavételező rendszerekben specifikálásra kerülő imbolygást (jitter), másrészt a leképzett jelben alaktorzulást okoz. A létrejövő alaktorzulás egy járulékos (véletlenszerű) feszültség és fázisszögmérési hibát eredményez. Kézi működtetésű berendezéseknél ezt a hibát az A hurokerősítés változtatásával indikálni lehet a torzítás megfigyelésével és megfelelő hurokerősítést be lehet állítani. Automata mérőrendszerekben azonban nincs lehetőség a hibás beállás egyszerű felismerésére és korrekciójára. A 4. ábra találmány szerinti kapcsolási elrendezés példaként kialakítását mutatja. Ebben a megoldásban a fenti hiányosságokat megszüntetjük azzal, hogy a fázisszinkronizáció létrejöttét követően egy másodlagos hurokerősítés szabályozást alkalmazunk, amely biztosítja, hogy a teljes rendszer a mérendő (leképzendő) nagyfrekvenciás jel tényleges frekvenciájától függetlenül mindig automatikusan az ideális Aopt értékre álljon be. Ezt úgy oldjuk meg, hogy a 6 hurokszűrő C bemeneti pontja és a 3 hurokerősítő e célra kiképzett S bemeneti pontja közé egy hibajelképzőből integrátorból és segéderősítőből álló optimum szabályozó hurkot iktatunk be. A mérendő jel a 2 mintavételező áramkör 1 bemenetére kerül. A mintavételezett jel egyrészt a 4 kimenetre, másrészt az 5 fázisdetektoron keresztüljut a 6 hurokszűrő C bemeneti pontjára. A rendszer szinkronállapotát a 6 hurokszűrő a 3 hurokerősítő és a 7 feszültség vezérelt oszcillátor biztosítja a 2 minta vételező áramkörön keresztül. A leképzés frekvenciáját a R referenciafrekvenciájú jel határozza meg. A szinkron állapot a 3. ábra St stabil működési tartományon belül jön létre. A mintavételezés frekvenciájától és az A hurokerősítéstől függő U szabályozó feszültség jön létre a C bemeneti ponton. A 13 hibajelképző képzi az Aopt optimális hurokerősítéstől való eltéréssel arányos hibajelet, amelyet a 14 integrátoron és 15 segéderősítőn keresztül a 3 hurokerősítő S bemeneti pontjára táplál. Miután az S bemeneti pontra táplált feszültség az A hurokerősítést a hiba csökkentése irányába változtatja, a rendszer időállandójától függően a hurokerősítés az Aopt értékre szabályozódik. A rendszer jellegéből adódóan a 13 hibajelképző előnyösen realizálható frekvencia-feszültség konverterrel, de más a műszaki gyakorlatban ismert hibajelképzési eljárás is alkalmazható. A találmány szerinti megoldás előnyei: — Csökkenti a mintavételezéssel leképzett jel imbolygását (jitter) — Megszünteti a mintavételezésből származó leképzési torzítást. — Javítja az amplitúdó és fázisszög mérés pontosságát. — Csökkenti a fázisszinkronizáló rendszer zavarjel érzékenységét. — Viszonylag olcsón már meglévő rendszerekbe beépíthető. — Biztosítja automatikus mérőrendszerekben az optimális működési feltételeket. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás mintavételezett fázisszinkronizáló rendszer optimális hurokerősítésének automatikus beállítására azzal jellemezve, hogy egy másodlagos hurokerősítés szabályozást alkalmazunk úgy, hogy a fázisszinkronizáló hurok szabályozó jeléből az optimális hurokerősítéstől való eltéréssel arányos hibajelet képzünk, amellyel integrálás és erősítés után a fázisszinkronizáló hurokban elhelyezett, villamos jellel vezérelhető hurokerősítő erősítésének vezérlését végezzük úgy, hogy az optimális hurokerősítéstől való eltérés csökkenjen. 2. Kapcsolási elrendezés az 1. igénypont szerinti optimális hurokerősítés beállítására vonatkozó eljárás foganatosítására, amelynél a mérendő jel bemenete mintavételező áram-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
