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

о to

4

ts3

сл 1 Изобретение относится к радио-измерительной технике 5 в частности к измерителям нелинейных искажений Известно устройство для измерения коэффи1щента нелинейных искажений, содержащее блок измерения первой гармоники и блок измерения действую цих значений, выходы которых подключены к соответствуюгцим входам блока разности, выход которого подключен к одному из входов блока деления, второй вход которого подключен к выходу измерителя первой г.армоники, а выход - к блоку извлечения квадратного корня 1 . Недостатком этого устройства является наличие погрепшостей, связанных с тем, что козффициент нелинейных искажений определяется отношением высших гармоник к суммарному действующему напряжению всех гармоник, а не только первой. Наиболее близким к предлагаемом является устройство для измерения нелинейных искажений, содержащее последовательно соединенные пассивный релсекторный фильтр и анализатор спектра С2. Однако при использовании этого устройства в результат измерения вносится погрешность за счет неравномерности амплитудно-частотной характеристики фильтра. Цель изобретения - повышение точ ности измерения коэффициента гармоник. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерени малых коэффициентов гармоник сигнала, содержащее режекторный фильтр и анализатор гармоник, дополнительно введены импульсный генератор, синхронизируюш 1Й вход которого соединен с входной клеммой непосредственно, а выход подключен к Jзxoд ной клемме через последовательно соединенные первый ключ, первый и второй суммнрую1цие резисторы и второй ключ, причем общий вывод резисторов подключен к входу режекторного фильтра и через коммутатор к входу анализатора гармоник, при этом второй вход коммутатора подключен к выходу режекторного фи-пьтра. На чертеже представлена блок-схе предлагаемого устройства. . Устройство содержит импульсный генератор 1, выход которого через 25 последовательно соединенные первый ключ 2,, первый суммируютз й резистор 3, второй суммирующий резистор 4 и второй ключ 5 подключен к входной клемме устройства и синхронизирующему входу импульсного генератора 1. Общий вывод cy миpyющиx резисторов 3 и 4 через режекторный фильтр 6 подключен к входу коммутатора 7, второй вход которого подключен к общему выводу суммирзпощих резисторов 3 ,.и 4 непосредственно, а выход подключен к анализатору гармоник. Устройство работает следующим образом. Входной исследуемый сигнал, который можно представить в виде U(tl(,rЦs nwt-CC052шt-Q5 nЭtJut -ec054u t, Ь с, (iJ , е поступает одновременно на первый вход сумматора, образованного суммирующ1 ми резисторами 3 и 4 и входным сопротивлением режекторного фильтра 65 и на вход импульсного генератора 1. С выхода импульсного генератора 1 сигнал, первая гармоника которого синфазна первой гармонике исследуемого сигнала со 2лк jKu)t - i;w-- - скважность импульсного сигнала поступает на второй вход указанного сумматора, где и суммируется с сигналом (1) (thU(t) .HU(tl, И и далее через режекторный фильтр 6 поступает на анализатор 8 гармоник. Измерения проводят следующим образом: устанавливают амплитуду импульсного сигнала U(i)| « U(t) , т.е. до той величины, когда высшие гармоники импульсного сигнала примерно равны по амплитуде высшим гармоникам исследуемого сигнала Уста.навливают скважность импульсного сигнала три. В этом случае в импульсном сигнале присутствуют 2,4,5... и т.д. гармоники, которые могут быть использованы для компенсации соответствующих измеряемых гармоник исследуемого сигнала. Для измерения третьей гармоники устанавливают скважность импульсного сигнала два. Можно установить промежуточную скважность так, чтобы одновременно присутствовали все гармоники импульсного сигнала. Однако в этом случае предлагаемое устройство не обеспечивает измерение фазы гармонических составляющих исследуе мого сигнала. Фаза гармонических составляющих исследуемого сигнала .определяется по известной фазе гармонических составляющих импульсного сигнала со скважностью два и три (легко устанавливаемой с большой точностью по анализатору спектра по обращению.в ноль соответствующей гармоники) плюс время задержки, устанавливаемое после компенсации гармоник. Режекторным фильтром 6 подавляют первую гармонику сигнала (3), тем самым устраняя продукты искажения этой гармоники, возникающие при прохождении ее по нелинейным трактам анализатора спектра, следовательно на выходе режекторного фильтра присутствуют только высшие гармоники исследуемого и импульсного сигналов. Поскольку U(t)«U(t)c , то продукты искажения возникающие при прохождении по нелинейным трактам анализатора спектр отрежектированного сигнала, будут . так ма.г1ы по сравнению с высшими гар Мониками этого сигнала, что их можн не учитывать. Изменяя амплитуду (в небольших пределах) и задержку импульсного сигнала, производ ят компенсирование измеряемой гармоники сигнала соотве ствующей гармоникой импульсного сиг нала до полного исчезновения отклика этой гармоники с экрана анализатора спектра, после чего гармоники будут равны по амплитуде и фазе. Импульсный сигнал подаётся непосредственно на вход анализатора 8 гармоник. Амплитуда сигнала настолько мала, а форма так близка прямоугольной, что продукты искажения, которые возникают при прохожде нии этого сигнала по нелинейным трактам анализатора спектра, и которые малы по сравнению с уровнем высших гармоник этого сигнала, можн не учитывать. Измеряют уровень иссл дуеМой гармоники относительно уровня первой гармоники исследуемого сигнала, предварительно замеченного на экране анализатора спектра. В предлагаемом устройстве модели руется исследуемый сигнал с тем от154 ичием, что у модели первая гармоника примерно такого же уровня, что и высшие. При прохождении этого сигнала по нелинейным трактам анализатора спектра продукты искажения от такого сигнала гораздо меньше уровня промоделированных высших гармоник и не оказывают на них практически никакого влияния. Погрешность измерения гармонических составляюгцих прототипом определяется .погрешностью неравномерности амплитудно-частотной характеристики режекторного фильтра cf и погрешностью анализатора спектра сУЧ I ,.iC, J . . . , и. - напряжение измеряемой гармоники;коэффициент передачи режекторного фильтра на частоте i - гармоники в предлагаемом устройстве погрешность измерения гармонических составляющих определяется погрешностью неполной компенсации гармоник исследуемого импульсного сигнала с и погрешностью измерения анализатора гармоник с. ди, г и,-Uv, - разность напряжений i-x гармоник исследуемого и импульсного сигналов на выходе режекторного фильтра, получившаяся в результате их неполной компенсации; напряжение i-й гармоники импульсного сигнала разность напряжений i-x гармоник на выходе режекторного фильтра. Указанную разность можно приравнять к наименьшему напряжению U, при котором начинает исчезать отклик гармоники на экране анализатора спектра. . . К. 5 109242 Подставляя в (4) , получают c/.. При чувствительности порядка мкВ, которая обеспечивается анализаторами5 спектра п г 50-100 Поэтому, если напряжение измерявмой гармоники даже на гране чув-О ствительности, то и в этом (наихудшем) случае погрешность измерения равна 56 d/50-IOO 1 Тзо ГооГк;. и так мала, что ею можно пренебречь равенстве где d - погрешность измерения предлагаемым устройством. Погрешность измерения предлагаемьм устройством практически определяется погрешностью измерения анализатора спектра, что выгодно „отличает его от прототипа, у которого погрешность .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГАРМОНИК СИГНАЛА, содержащее режекторный фильтр и анализатор гармоник, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены импульсный генератор, синхронизирующий вход которого соединен с входной клеммой непосредственно, а выход подключен к входной клемме через последовательно соединенные первый ключ, первьй и второй суммирующие резисторы и второй ключ, причем общий вывод резисторов подключен к входу режекторного фильтра и через коммутатор - к входу анализатора гармоник, при этом второй вход коммутатора подключен к выходу режекторного фильтра. с