Анализатор гармоник Советский патент 1984 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аппаратуре спектрального анализа сложных широкополосных частотно-модулированных периодических сигналов. Известен анализатор гармоник, содержащий каналы формирования опорных напряжений гармоник, устройство срав нения, устройство вьщеления минимума программное устройство управления и цифровой умножитель частоты входного сигнала lj . Недостатком такого анализатора яв ляется сложность схемы, Наиболее близким к изобретению яв ляется анализатор гармоник, содержащий последовательно соединенные вход ное устройство, смеситель, к второму входу которого подключен выход гетеродина, усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор и индика тор, а также последовательно включен ные между выходом смесителя и усилителем промежуточной частоты второй усилитель промежуточной частоты, узкополосный фильтр и второй смеситель вход которого соединен с выходом гетеродина, выход через первый усилитель промежуточной частоты соединен с измерителем частоты. Кроме того, анализатор содержит частотный дискриминатор, электронный коммутатор и блок поиска. Выход втор го усилителя промежуточной частоты )через частотный дискриминатор подклю чен к одному из входов электронного коммутатора, другой вход которого подключен к блоку поиска, третий вхо через накопитель соединен с вторым выходом частртного дискриминатора, а выход - с входом гетеродина 2 . Недостатком анализатора является низкое быстродействие в режиме цикли ческого анализа гармоник периодического сигнала, вызванное необходимостью включения режима поиска при пере ходе от одной гармоники к другой. Целью изобретения является новыпгение быстродействия анализатора в р жиме циклического анализа гармоник периодического сигнала с изменяющимся периодом. Поставленная цель достигается тем что в анализатор гармоник, содержащи последовательно соединенней входной блок, первый смеситель, первый усилитель промежуточной частоты, узкополосный фильтр, второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор и индикатор, а также измеритель частоты, подключенный к выходу второго усилителя промежуточной частоты, частотный дискриминатор, включенный между выходом первого усилителя промежуточной частоты и входом порогового блока, введены последовательно соединенные генератор тактовьк импульсов, первый ключ, счетчик поиска, цифроаналоговый преобразователь, усилитель.с переключаемым коэффициентом усиления и преобразователь напряжение - частота, а также второй ключ, триггер, пусковый ключ и счетчик гармоник, причем вторые входы смесителей подключены к выходу преобразователя напряжение - частота, управляющие входы усилителя с переключаемым коэффициентом усиления соединены с выходами счетчика гармоник, счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый выход триггера подключен к управляющему входу первого ключа, его второй выход - к шине сброса счетчика гармоник и к управляющему входу второго ключа, выход которого соединен с входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя, а вход - с вторым выходом частотного дискриминатора, первый вход триггера через пусковой ключ соединен с общей шиной, а второй вход - с выходом порогового блока. На чертеже представлена структурная схема анализатора гармоник. Анализатор содержит последовательно включенные входной блок 1, первый смеситель 2, первый усилитель 3 промежуточной частоты, узкополосный фильтр 4, второй смеситель 5, второй усилитель 6 промежуточной частоты, квадратичный детектор 7, индикатор 8, а также измеритель 9 частоты, частотный дискриминатор 10, пороговый блок 11, преобразователь 12 напряжение - частота, усилитель 13 с переключаемым коэффициентом усиления, счетчик 14 гармоник, цифроаналоговьй реобразователь 15, счетчик 16 поиса, генератор 17 тактовых импульсов, ервый ключ 18, триггер 19, пусковой люч 20 и второй ключ 21. Вторые входы смесителей 2 и 5 подлючены к выходу преобразователя 12

напряжение - частота, вход которого через усилитель 13 с переключаемым коэффициентом усиления подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 15. Управляющие входы усилителя 13 соединены с разрядными шинами счетчика 14 гармоник, а разрядные входы кода цифроаналогоЕого преобразователя 15 - с разрядными шинами счетчика 16 поиска, счетный вход которого через ключ 18 соединен с выходом генератора 17 тактовых импульсов и со счетным входом счетчика 14 гармоник. Первый выход триггера 19 подключен к управляющему входу ключа 18, его второй выход - к шине сброса счетчика 14 гармоник и к управляющему входу второго ключа 21, через который вход опорного напряжения цифроаналогового преобразователя 15 соединен с вторым выходом частотного дискриминатора 10. Первьй вход триггера 19 через пусковой ключ 20 соединен с общей щиной, а второй вход чере пороговый блок 11 соединен с первым выходом частотного дискриминатора 10, который своим входом подключен к выходу первого уснпителя 3 промежуточной частоты. Измеритель частоты 9 подключен к выходу второго усилителя 6 промежуточной частоты.

Анализатор работает следующим образом.

Входной широкополосный сигнал через входной блок 1 поступает на первый вход первого смесителя 2, с выхода которого через первый усилитель 3 промежуточной частоты - на узкополосный фильтр 4, настроенный-на первую промежуточную частоту, и далее через второй смеситель 5 и второй усилитель 6 промежуточной частоты - на входы измерителя 9 частоты и квадратичного детектора 7, выход которого подключен к индикатору 8. На вторые входы смесителей 2 и 5 подается сигнал с выхода преобразователя напряжение-частота, выполняющего функции гетеродина. Входное напряжение преобразователя формируется из выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 15 с помощью усилителя 13, коэффициент усиления -которого в зависимости от состояния счетчика 14 гармоник может быть равным 1, 2, 3, ...,h, где ft - емкость счетчика гармоник.

К выходному напряжению усилителя добавляется постоянное смещение, вели11ина которого по выходу преобразователя напряжение - частота соответствует первой промежуточной частоте. В режиме поиска, который включается установкой триггера 19 в нулевое состояние с помощью пускового ключа 20, ключ 18 открыт, и выходные импульсы генератора 17 последовательно меняют состояние счетчика 16 поиска, что приводит к линейно-ступенчатому нарастанию напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 15 и соответственно к нарастанию частоты выходного сигнала преобразователя 22 напряжение - частота, что эквивалентно автоматической перестройке анализатора по частоте. Счетчик 14 гармоник удерживается по шине сброса в нулевом состоянии, при котором коэффициент усиления усилителя 13 равен единице, а выход дискриминатора 10 отключен от входа опорного напряжения цифроаналогового преобразователя 15 (ключ 2.1 закрыт) . Когда частоте настройки анализатора совпадает с частотой первой гармоники входного сигнала, срабатывает пороговый блок 11, подключе,ный к одному из выходов дискриминатор 10, триггер 19 переводится в единичное состояние, ключ 18 запирается и состояние счетчика 16 фиксируется. С Шины сброса счетчика 14 гармоник снимается удерживающий потенциал, и тактовые импульсы начинают последовательно изменять его состояние. Коэффициент усиления усилителя 13 увеличивается на единицу в каждом такте, что приводит к тому,- что частота настройки анализатора получает одинаковые приращения, равные частоте первой гармоники. Это эквивалентно автоматической настройке анализатора на 2, 3, 4 и т.д. гармоники сигнала. После переполнения счетчик гармоник возвращается в исходное состояние и цикл автоматического анализа гармоник повторяется. В этом режиме ключ 21 открыт, и корректирующее напряжение, поступающее с выхода частотного дискриминатора Ю, осуществляет точную настройку анализатора на частоту соответствующей гармоники.

Уменьшение времени цикла анализа rjipMOHHK позволяет эффективнее отслеживать быстрые изменения их уровней и частот, что особенно важно при анализе нестационарных процессов с быстро меняющимися параметрами.

АНАЛИЗАТОР ГАРМОНИК,-содержащий последовательно соединенные входной блок, первый смеситель, первый усилитель промежуточной частоты, узкополосный фильтр, второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор и индикатор, а также измеритель частоты, подключенный к выходу второго усилителя промежуточной частоты, частотный дискриминатор, включенный между выхо дом первого усилителя промежуточной частоты и входом порогового блока,отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия в режиме циклического измерения амплитуд и частот гармоник периодического сигнала с изменяющимся во периодом, в него введены последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, первый ключ, счетчик поиска, цифроаналоговый преобразователь, усилитель с переключаемым коэффициентом усиления и преобразователь напряжение - частота, а также второй ключ, триггер, пусковой ключ и счетчик гармоник, причем вторые входы смесителей подключены к выходу преобразователя напряжение - частота, управляющие входы усилителя с переключаемым коэффициентом усиления соединены с выходами счетчика гармоник, счетный i вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый ел выход триггера подключен к управляюшему входу первого ключа, его второй выход - к шине сброса счетчика гармоник и к управляющему входу второго ключа, выход которого соединен с входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя, а вход - с вторым выходом частотного дискриминатора, первый вход триггера через пуско вой ключ соединен с общей шиной, а :о второй вход - с выходом порогового а блока. ;о