Устройство для измерения малых коэффициентов гармоник Советский патент 1984 года по МПК G01R23/20 

11 Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициентов гармоник сигнала с прецизионной формой волны.. Известно устройство для измерени нелинейньпс искаженнй, состоящее из последовательно соединенных усилителя режекторного фильтра и квадратичного электронного вольтметра ij Недостатком зтого устройства является малый динамический диапазон, который ограничен нелинейными искажениями, вносимыми усилителем. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения нелийнейных искажений, содержащее последовательно соединенные делитель напряжения, первый переключатель, режёкторный фильтр, пторой переключатель и квадратичный вольтметр . Измерение малых коэффициентов гармоник исследуемого сигнала основано на расширении динамического диапазона анализатора спектра за счет подавления первой гармоники исследуемого сигнала режекторным фильтром 2 , . Однако при измерении известным устройством малых коэффициентов гар МОНИК исследуемого сигнала в резуль тат измерений вносится погрешность за счет неравномерности амплитудночастотной характеристики фильтра. Цель изобретения - повышение точно сти измерений малых коэф4ициентов гармоник исследуемого сигнала. Поставленная цель достигается те что в устройство для измерения малы коэффициентов гармоник, содержащее режёкторный фильтр и последовательн соединенные делитель напряжения, пе реключатель и квадратичный вольтмет дополнительно введены два нагрузочных резистора, последовательно соед ненные усилитель с регулируемый коэффициентом усиления, вход которо подключен к выходу первого режектор ного фильтра, и второй режёкторный фильтр, выход которого подключен к первой клемме переключателя, вторая клемма которого подключена к выходу усилителя с регулируемым коэффициен том усиления, а третья клемма - к выходу первого режекторного фильтра причем выход первого режекторного фильтра через первый нагрузочный резистор, а выход второго режектор22ного фильтра через второй нагрузочный резистор подключены к общей шине, при этом входы первого режекторного фильтра и делителя напряжения подключены ко входной клемме устройства. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит делитель 1 напряжения, первый режёкторный фильтр 2,первый нагрузочный резистор 3, усилитель 4 с регулируемым крэффи- . циентом усиления, второй режёкторный фильтр 5, второй нагрузочный резистор 6, переключатель 7 и квадратичный вольтметр 8, при этом входная клемма устройства через последовательно соединенные первый режёкторный фильтр 2, усилитель 4 с регулируемым коэффициентом усиления, второй режёкторный фильтр 5 подключен к первой клемме переключателя 7, вторая KjjeMMa которого подключена к выходу усилителя 4 с регулируемым коэффициентом уси.аения, третья клемма подклкзчена к выходу первого per жекторного фильтра 2, а четвертая клемма через делитель 1 напряжения подключена ко входной клемме устройства, причем вольтметр 8 подключен к общей клемме переключателя 7, при этом выход первого режекторного фильтра 2 через первый нагрузочный резистор 3,а выход второго режекторного фильтра 5 через второй нагрузочный резистор 6 подключены к общей шине. Устройство работает следующим образом. Переключатель 7 устанавливают в положение Ш. Квадратичным вольтметром 8 измеряется напряжение высших гармоник и--, вьщеляемых на первом нагрузочномрезисягоре 3. Первая гармоника отфильтровывается фильтром 2. Переключатель 7 устанавливают в положение 1. Изменяя усиление усилителя 4, добиваются показаний квадратичного вольтметра 8 как и в положении М переключателя 7, т.е. напряжение высших гармоник на нагрузочном резисторе 6 UnrA Uari «о р. Переключатель 7 устанавливают в положение П. Квадратичным вольтметром 8 измеряются высшие гармоники на выходе усилителя 4, Тое. Ц.г-ц Далее переключают переключатель 7 в положение IV и калибруют измеритель. Для него с помощью .делителя 1 напряжения добиваются показаний ; Покажем, что 5„ 5у , для этого дост точно показать, что Ug,,j .r.f, так как К-, К, К :, то Kj К . и 557 fllf- IS- 7 J i -2 1 pX2/ Аналогично К; Uex-j K| Ugo f - n. . -, v4 II 2 K; , . Отсйда следует, что 31087912 4 квадратичного вольтметра 8, равных увеличением номера гармоники ее его показаниям в положении II переклю -амплитуда быстро уменьшается) чателя 7 Тогда коэффициент деления; г делителя 1 напряжения будет равенI в.г.. коэффициенту гармоник входного сигна-5 Измеренное известным устройством ла..среднеквадратическое значение сигПредлагаемое устройство по срав-нала (1) с учетом амплитудно-частотг нению с известным позволяет .уве-ной характеристики режекторного личить точность измерения нелинейных-фильтра равно искажений за счет уменьшения влия-Ю : . - иия амплитудно-частотной характерис-у , . тики режекторного фильтра на резуль- - .. в вхг 4 6X4 тат изме рения. При этом сохраняетсягде К,, К, К; коэффициенты переда, большой динамический диапазон измере-чи режекто1рного ния присущий известному устрой-15 фильтра на 2 - 4 ству. гармониках. При поступлении на входную клеммуОтносительная погрешность измерепредлагаемого и известного устройствния напряжения высших гармоник йзсигнала (ограничимся тремя высши-вестным устройством без учета погрешми гармониками без учета последую-20 .ности измерения квадратичного вольтщих, т.е. в реальном сигнале с.метра равна : 2 x3V ev - li lUex2 , . в.г ,и,, . г ,2 .7. Ц. зЦбхз к Ци . (2) ив,, I ,.t ...7 (Л ,.,.,2 г 8X4 /; 4ui,,4uj,,4u|,, Измеренное предлагаемым устройством среднеквадратическое значение агб аДх2 з вХ% 4 вх4 5 сигнала (1) равноj . .ь п 1 л л отсюда 4. j. ii U a BX-2- 3Usx3 K Ugy 35, 7.,7 ,.,2n ..Г. , 2 , . ,, J nTTFI . / i B 5 9x3 усиления усили-Относительная погрешность измереТак как .40ния напряжения высших гармоник . ,предлагаемым устройством без учета II LI,.2 .1/21,2 ii/2/i2 погрешности измерения квадратичного в.г.З 2 вхГ зиехэ 4 8Х4звольтметра а равна 2 ...-г ,,, lliLeX7 4Jl ВХЭ ,, ,,N BX1 6x - BX4 TYfoд и 7 (З) JV .j.r..r.4ХК 4и|х2 4Цвх 4К4 U|; - .,,.u . ..i.2,,1 .,.2 ,.2 Х 8X2 .| . г вХ2 з ВХЗ 4 ВХ4 л(,,,. . Vi .. P одинаковых числителях в выражениях для Ue.r-y и вл.п в знаменателе стоит

SI0879I26

выражение, меньшее по величине, чемйё, чем при измерении извести g ц „. Следовательно , «ным устройством при условии,Итак погрешность измерения с по-что оба режекторных фальтра

мощью 1федлагаемого устройства мень идентичны

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГАРМОНИК, содержащее режекторный фильтр и последовательно соединенные делитель напряжения, переключатель и квадратичный вольтметр, отличаю щее с я Тем, что, с целью повьппения точности измерений, в него дополнительно введены два нагрузочньпс резистора, последовательно соединенные усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, вход которого подключен к выходу первого режекторного фильтра, и второй режекторный фильтр, выход которого подключен к первой клемме переключателя , вторая клемма которого подключена к выходу усилителя с регулируемым коэффициен- том усиления, а третья клемма к выходу nejteoro режекторного фильтраf причем выход первого режекторного фильтра через первый нагрузочный резистор, а выход второго режекторного фильтра через второй нагрузочный резистор подключены к общей шине, при этом входы первогорежек(Л торного фильтра и делителя напряжения подключены к входной клемме ;устройства.