173869. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés fáziszaj tetszőleges számú periódusidőn belül felvett értékeinek meghatározására, különösen fázisjitter és fázisugrás mérésére
3 173869 4 A fázisjitter csúcstól-csúcsig mért értéke a vonal jellegétől függően statisztikusan ingadozik. A hivatkozott nemzetközi ajánlás szerint a fázisjitter csúcstól-csúcsig mért értékének 15 perces vizsgálati időtartamon belül ± 15°-on belül kell lenni. A biztonságos vizsgálathoz tehát a csúcsdetektor által szolgáltatott kimeneti jel értékét 15 percen keresztül folyamatosan figyelni kell és a legnagyobb értéket, mint jellemző mérési adatot fel kell ismerni. A forgalomban lévő műszerek döntő többségénél a csúcsdetektor kimenetét analóg feszültségmérő műszerhez vezetik, ezért a mérés teljes időtartama alatt a műszert a kezelőnek figyelnie kell, és egyetlen maximális értéket sem szabad elmulasztani. Ez a folyamatos figyelés nemcsak fárasztó, hanem jelentős szubjektív hibaforrás is. Ha a fázisjitter nagysága hirtelen megváltozik, akkor a műszer mutatójának tehetetlensége következtében a tényleges maximum nem is észlelhető. Maximumérzékelő analóg tárolós kijelző ismert ugyan, de bonyolult felépítés miatt nem terjedt el. A pontos kiértékelést megfelelő jelírószerkezet segítségével lehet elérni, de ennek alkalmazása költséges, és jelentős regisztrátum felhasználással jár. Ismert már olyan megoldás, amelynél a csúcsdetektor analóg kimeneti jeléből analóg-digitál átalakítással digitális információt állítanak elő. Digitális jelek esetében a maximális jel viszonylag egyszerűen meghatározható, de itt problémát jelent az átalakítás időállandójának a csúcsdetektor saját időállandójával való összehangolása. Amennyiben ugyanis az átalakítás mintavételi ideje alatt a fázisjitter megváltozik, akkor az értékelésben „lyukak” keletkeznek, amelyek a mérést meghamisítják. A gyakorlatban szükség van olyan fáziszajmérő műszerre, amely a fázisjitter csúcstól-csúcsig mért értékének maximumát képes tetszőleges mérési periódus alatt meghatározni és digitális alakban megjeleníteni, valamint képes a beállítható fázishatárt meghaladó pozitív és negatív, valamint az összesített fázisugrások számának tetszőleges mérési perióduson belüli mérésére és digitális kijelzésére. Célunk a találmánnyal olyan kapcsolási elrendezés létrehozása fáziszaj mérésére, amely az említett hátrányos tulajdonságokat kiküszöböli és viszonylag egyszerű áramkörökkel képes a vázolt mérési lehetőségek elvégzésére. További célunk a találmánnyal olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely képes az eddig külön-külön végzett fázisjitter mérést és fázisugrás mérést közös alapáramkörökkel megoldani. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a fáziscsatolt hurokáramkör kimeneti jele minden lényeges információt tartalmaz, de a csúcsdetektor ebből lényeges információkat kiszűr, tehát a csúcsdetektort ki kell hagyni. A csúcsdetektor helyett az említett kimeneti jelből előjelhelyes szélességmodulált impulzussorozat hozható létre, amely az információt az impulzusok időtartamában hordozza. Az így nyert impulzusok előjelhelyes feldolgozásával és szélességük digitális kijelzésével minden időpontban létrehozható külön a pozitív és külön a negatív fázisváltozásnak megfelelő digitális számérték, amelyet a mérési követelményeknek megfelelően már könnyen feldolgozhatunk. A „fáziszaj” kifejezés alatt egyrészt sztochantikusan változó frekvencia - vagy fázismodulációt, illetve bármely folyamat villamos jellé alakított jellemzőjének információt tartalmazó fázisingadozását értjük. Az impulzusszélességmodulációt rendkívüli módon leegyszerűsíti az a tény, hogy az általánosan használt fáziscsatolt hurokáramkör (PLL) feszültségvezéreit oszcillátora a bemeneti jellel frekvenciában és fázisban pontosan megegyező, nagylinearitású háromszögimpulzust is előállít, amely a modulációhoz referencia időalapként felhasználható. Az ismert megoldásoknál ezt a háromszögimpulzuskimenetet nem használják fel, a találmány szerint azonban az analóg digital átalakítást nagymértékben leegyszerűsíti. A találmány tehát kapcsolási elrendezés fáziszaj tetszőleges számú periódusidőn belül felvett értékeinek meghatározására, különösen fázisjitter és fáziszaj mérésére, amelynek a mérendő vonalhoz csatlakozó bemeneti egysége, és ennek kimenetéről vezérelt fáziscsatolt hurokáramköre van, a fáziscsatolt hurokáramkör fázis-feszültség átalakítót, erősítőt, első aluláteresztő szűrőt, és feszültségvezéreit oszcillátort tartalmaz, ahol a feszültségvezéreit oszcillátornak négyszögimpulzus kimenete és háromszögimpulzus kimenete van, és a fáziscsatolt hurokáramkör kimenete második aluláteresztő szűrő bemenetéhez csatlakozik, amikor is a találmány szerint a második aluláteresztő szűrő kimenetéhez impulzusszélesség modulátor jelbemenete csatlakozik, amelynek összehasonlító bemeneté a feszültségvezéreit oszcillátor háromszögimpulzus kimenetéhez, órajelbemenete pedig órajelgerierátorhoz csatlakozik, az impulzusszélesség modulátor kimenete a pozitív és a negatív fáziseltéréseket külön-külön feldolgozó kiértékelő egységhez csatlakozik, a kiértékelő egység a mérési időtartamot beállító időalap generátorral van összekötve és kimenete digitális kijelző egységhez csatlakozik. A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a mintavétel pontosságának növelésére a fáziscsatolt hurokáramkörön belül a feszültségvezéreit oszcillátor kimenete „n”-szeres frekvenciaosztást realizáló frekvenciaosztón keresztül csatlakozik a fázis-feszültség átalakító referencia bemenetéhez, ahol „n” pozitív egész szám, és a feszültségvezéreit oszcillátor szabad frekvenciája a névleges mérési frekvencia „n”-szeresére van beállítva. A találmány egyéb előnyös tulajdonságait és célszerű kiviteli alakjait a továbbiakban példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az: 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés funkcionális tömbvázlata, a 2. ábra az impulzusszélesség modulátor egy előnyös kiviteli dákjának kapcsolási rajza, a 3. ábra a 2. ábrán vázolt impulzusszélesség modulátor jellegzetes pontjain mérhető impulzusok idődiagramja, a 4. ábra a kiértékelő egység első kiviteli alakjának vázlata, és az 5. ábra a kiértékelő egység második kiviteli alakjának vázlata. Az 1. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés funkcionális tömbvázlatát tüntettük fel. A 2. mérendő négypólus bemenetéhez a műszer 1 adó5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
