Анализатор гармоник Советский патент 1983 года по МПК G01R23/16 

«fc

ро эо

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для анализа комплекснозго спектра периодических сигналов. Известны анализаторы, содержащие

ряд синхронных детекторов, в состав 5 каждого из которых входит умножители, интегратор и схема сравнения, а также генератор опорной частоты 1.

Однако точность измерения данных анализаторов недостаточна. 10

Наиболее близким к изобретению является анализатор, содержащий входной блок, блок фазовой автоподстройки частоты, генератор, делитель и ряд синхронных детекторов 2. )5

Недостатком известного устройства является большая погрешность измерения за счет влияния высших гармоник входного сигнала.

Цель изобретения - повышение точ- -Q ности измерения. ®

Эта цель достигается тем, что в анализатор гармоник, содержащий последовательно соединенные входной (блок, блок фазовой автоподстройки частоты, генератор и делитель частоты, а также измерительные каналы, включающие в себя синхронные детекторы, каждый из которых состоит из умножителя, выход которого подключен к интегратору, а вход соединен с соответствующим выходом делителя частоты, введены в каждый измерительный канал формирователь и линейка п последовательно соединенных модуляторов, включенных между вторым выходом входного 35 блока и BxojgoM синхронного детектора, при этом выходы формирователя подключены к вторым входам модуляторов , а его вход подключен к выходу генератора.40

На чертеже представлена структурная схема анализатора,

Анализатор состоит из входного блока 1, линейки 2 модуляторов, состоящих из модуляторов 3 - 5, синхрон-45 ного детектора б, состоящего из умножителя 7 и интегратора 8, блока 9 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), генератора 10, делителя 11 частоты и формирователя 12. Анализатор может CQ работать как в режиме параллельного гнезда, так и последовательного.

Работу анализатора гармоник рассмотрим на примере режима последовательного анализа.

. Исследуемый сигнал подается через входной блок 1, который обеспечивает согласование источника сигнала с узлами анализатора одновременно через две линейки 2 модуляторов на входы двух синхронных детекторов б, 60 а также на блок 9 ФАПЧ. В блоке 9 ФАПЧ происходит сравнение частоты входного сигнала и поделенной в определенное число раз частоты сигнала генератора Юн их фазового сдвига. 65

В случае несоответствия частот и Фаэ формируется сигнал рассогласования, который, воздействуя на управляющий вход генератора 10, изменяет его частоту и фазу в .сторону уменьшения сигнала рассогласования до нуля.

Входной сигнал модулируется модуляторами 3 - 5, каждый из которых управляется сигналом прямоугольной форкш с частотой 2F(( (F частота измеряемой гармоники) скважностью

п+З

Q(n,i) n+3+4i

где i - номер 1-того модулятора;

,2..., N;

п - номер верхней из высших нечетных гармоник, влияние которых требуется устранить, и поступает на входы синхронных детекторов б, которые управляются ортогональными опорными сигналами со строго прямоугольной формой частотой F, и скважностью, строго равной 2. На выходе синхронных детекторов 6, следовательно, действует напряжение, пропорциональное модулю и фазе измеряемой К-той гармолики. Эти сигналы при необходимости могут подвергаться дальнейшей обработке .

. Для исключения влияния нечетных гармоник по п-ной включительно каждый из N модуляторов (каждый модулятор позволяет исключить влияние двух ближних соседних гармоник) должен иметь глубину модуляции коэффициента усиления

° iftM(n,i)

IrT

Допустим, необходимо устранить погрешность измерения за счет влияния высших нечетных гармоник входного сигнала до девятого включительно. Тогда понадобится два модулятора

П-1 9-1.

2.

N(n)

Из-за включения этих модуляторов формируется такая эквивалентная весовая функция, у которой все нечетные, кроме первого, коэффициенты разложения в ряд Фурье до девятого равны нулю. При перемножении входного сигнала на эту эквивалентную функцию соответствующие гармоники не дают постоянной составляющей выходного напряжения. Аналогично легко показать, что также не оказывают влияния третья пятая, седьмая и девятая гармоники.

Итак, предложенный анализатор гармоник имеет большую точность измерения, вследствие устранения погрешности за счет влияния любого требуемого числа высших нечетных гармоник входно го сигнала. Так, например, нетрудно показать, что погрешность за счет влияния нечетных гармоник при прямоугольном входном напряжении в предложенном анализаторе уже,с тремя моду ляторами в пять раз 1к еньше, чем в известном. Экспериментальные исследования показывают, что при включении одного модулятора достигается Подавление . третьей, пятой входного сигнала более,чем на 30 дБ,при сохране-,НИИ всех других параметров анализатор При увеличений числа модуляторов эквивалентная весовая функция синхрон ного преобразования вырождается в гармоническую, при которой погрешность : от влияния гармоник вообще отсутствует., .

. АНАЛИЗАТОР ГАРМОНИК, содержащий последовательно соединенные входной блок, блок фазовой автоподстройки частоты, генератор и делитель частоты, а также измерительные каналы, включающие в себя, синхронные детекторы, каждый из которых сост.оит из умножителя, выход которого подключен к интегратору, а вход соединен с соответствукидим выходом делителя частоты, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены в каждый измерительный канал формирователь и линейка п последовательно соединенных модуляторов, включенных между вторым выходом входного блока и входом синхронного детектора, при этом выходы формирователя подключены к вторым входам модуляторов, а его вход под- @ ключен к выходу генератора. (Л