189784. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés gyors szinkronizálású fázisszabályozó áramkörrel vezérelt mintavételezésre
1 189.784 2 A találmány tárgya eljárás gyorsszinkronizálású mintavételezésre, nagyfrekvenciás periodikus jelek alakhű alacsonyfrekvenciás megfelelőjének előállítására. A televíziózás, a hírközlés, radartechnika egyre magasabb frekvenciájú villamos jelek különféle paramétereinek sorozatmérését követelik a méréstechnikában. Ezen mérőautomaták lényeges elemei azok a programozható készülékek, melyek számítógéppel beállíthatók, a nagyfrekvenciás jelek különféle paramétereit megmérik, és ezt a számítógép számára további feldolgozás céljából továbbítják. A mérőautomaták egyik lényeges jellemzője az egy méréshez szükséges idő. Minél kevesebb idő szükséges egy mérés elvégzéséhez, annál több mérést lehet a mérőautomatával elvégezni. A cél, minél rövidebb mérési idővel rendelkező programozható készülék kifejlesztése. A nagyfrekvenciás mérések kétféle módon végezhetők el ; közvetlen méréssel vagy közvetett méréssel. A közvetett mérés esetében először a mérendő nagyfrekvenciás jelet alakhú'en alacsonyfrekvenciás jellé konvertáljuk, majd a konvertált jelet mérjük. A nagyfrekcenciás-alacsonyfrekvenciás méréstechnikában főleg a közvetett mérési mód terjedt el. Ennek gazdaság és műszaki okai vannak. A közvetlen mérésű nagyfrekvenciás műszerek drágák és műszaki paramétereik nem érik el a közvetett mérési módot alkalmazó készülékeket. A közvetett mérési mód fő hátránya, hogy a nagyfrekvenrjás-alacsonyfrekvenciás konverzióhoz szükséges szinkronállapot kialakulása a mérési időt többszörösére emeli. A mintavételezéssel létrehozott ismert nagyfrekvenciás-alacsonyfrekvenciáskonverziót az l.ábra alapján ismertetjük. Az 1/a. ábrán a mérendő nagyfrekvenciás jel látható, melynek meghatározott fázishelyzetű pontjaihoz (példánk pozitív nullátmenetéhez) szinkron impulzus sort rendelünk (1 /b. ábra). Az 1/b. ábrán látható impulzus sor minden második, harmadik, általában n-edik impulzusának kiválasztásával alacsonyfrekvenciás szinkron impulzus sorhoz jutunk (lásd 1/c. ábra). Az 1/c. ábra impulzusait rendre At, 2At, 3A...k At idővel késleltetve az 1/d. ábrán látható impulzus sorhoz jutunk, ahol az impulzusok nT * At idővel követik egymást. Ez az impulzus sor vezérli a mintavételezést. A mintavételezés eredményeként kialakuló mintavételezett impulzus sor — 1/e. ábra hullámformája - burkoló görbéje a mérendő nagyfrekvenciás alakhű mása. A mintavételezési eljárás tehát egy időlépték nyújtást eredményez, melynek mértéke a At paraméter érték beállításával szabályozható. Az ismert mintavételező rendszerek, amelyek működési elve megegyezik az 1. ábra kapcsán ismertetett általános működési elvvel, többnyire a At idő létrehozásának módjában különböznek egymástól. A At idő létrhozásának módja szerinti csoportosításnál elsőnek a szinkron impulzushoz képest At, 2At, 3At...kAt időeltolást létrehozó mintavételező rendszereket ismertetjük. Ide tartoznak a mintavételező (smapling) oszcilloszkópok, pl. Hewlett Packard gyártmányú Model 1810 A, Model 1811 A stb., a Tektronix gyártmányú 1501 TDR oszcilloszkóp, az EMG-1555 oszcilloszkóp a type 1589-V-596 és a type 1589-U-56-os plugin-okkal, a Philips PM 3400 sampling oszcilloszkóp stb. A fenti rendszert jellemző egyszerűsített tömbvázlat a 2. ábrán látható — működését az alábbiakban ismertetjük. A 2. ábra 1 bemenetére érkezik a mérendő jel. A mérendő jel a 2 szinkronjel kicsatoló egységen keresztül jut a 3 mintavételező áramkörre. A 2 szinkronjel kicsatoló áramkör a mérendő jelből szinkronjelet választ le (lásd 1/b. ábra), mely a 6 szélessávú erősítő bemenetére kerül. A 8 frekvencia osztó a szinkionjelet fázishelyesen (lásd 1/c. ábra)a mintavételezés frekvenciájára osztja le. A szinkronjelekhez képest rendre At-veleltolt mintavételezéstvezérlő jelet (lásd 1/d. ábra) a 9 gyorsfűrész generátor, 10 lépcsőgenerátor, 7 komparátor áramkörök állítják elő. így a megfelelő időpontban történő mintavételezéssel a 3 mintavételező áramkör előállítja amérendő jel alacsonyfrekvendás alakhű mását, mély erősítés és formálás után a készülék 5 kimenetén kapható. A fent vázolt rendszer alkalmazása oszcilloszkópok esetében előnyös, mivel a mintavételező impulzusok a mérendő jel periódusának tetszőlegesen beállítható tartmányába esnek. Hátránya azonba, hogy nehéz és költséges a néhány mV amplitúdójú és GHz frekvenciájú jelből a szinkronimpulzus előállítása. A konvertált alacsonyfrekvenciás jel nem folyamatosan jelenik meg a készülék kimenetén, hanem a 10 lépcsőgenerátor felfutásának megfelelően. A mérőautomatákban történő felhasználását korlátozza, hogy nehéz a szinkronállapot automatikus létrehozása és detektálása. A At idő létrehozásának módja szerinti csportosításnál a továbbiakban azokat a rendszereket ismertetjük, aliol szinkronimpulzust nem képezünk, hanem az nT ♦ At időbei egymást követő impulzus sort egy viszszacsatolt automatikus áramkör biztosítja. Ekkor a konvertált alacsony frekvenciás jel folyamatosan jelenik meg, mivel a mintavételező impulzusok folyamatosan rendelkezésre állnak. A visszacsatolt automatikus szabályozó áramkörre két megoldás ismert: 1.) automatikus fázisszabályozó áramkörrel vezérelt rendszer, 2.) automatikus frek venciaszabályozó áramkörrel vezérelt rendszer. Az automatikus fázisszabályozó áramkörrel vezérelt rendszert alkalmaz a Hewlett Packard Model 8405 A vektorvoltmérője, a Hewlett Packard Model 4815 A RF vektorimpedancia mérője, a MIKI tip. PLV-1624 vektorvdtmérője, a MIKI tip. PLSV-1624 fáásszinkronizált voltmérője. A rendszert jellemző egyszerűsített tömbvázlat a 3. ábrán látható, működését az alábbiakban ismertetjük. A mérendő jel közvetlenül a 3 mintavételező áramkör 1 bemenetére kerül. A 4 erősítő és formáló áramkör az 5 alacsonyfrekvenciás kimenet számára a jele t kellő szintre erősíti. A 11 limiter áramkör az automatikus fázisszabályozó áramkör részére az alacsonyfrekvenciás jel felesleges amplitúdó információját megszünteti és előállít egy négyszögjel sorozatot, mely a szükséges frekvencia és fázis információt tartalmazza. Először a szinkronállapot létrehozásához a 11 limiter jele a 16 frekvencia feszültség konverterre kerül és a 18 kereső és szinkronállapotot detektáló áramkör, 13 hurokszűrő áramkörön keresztül a mintavételezést úgy vezérli, hogy az a 15 referencia oszcillátor frekvenciáját közelítse meg. A 18 kereső és szinkronállapot detektáló áramkör biztosítja, hogy a szinkronállapot keresése mindig a 12 feszültségvezéreit oszcillátor alsó frekvenciájától a növekvő frekven 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1
