Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений Советский патент 1986 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для анализа комплексного спектра периодических сигналов.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Эта цель достигается путем создания на управляющих входах синхронных детекторов сигналов, представляющих собой прямоугольные импульсы с двусторонней симметричной модуляцией длительности по случайному закону. При заданном законе случайного распределения длительности сигналов коэффициенты передач высших гармоник исследуемого сигнала синхронных детекторов будут равны нулю.

На чертеже представлена структурная схема анализатора гармоник.

Анализатор содержит измерительный канал 1, который включает последовательно соединенные входной блок 2, режекторный фильтр 3, аттенюатор 4, усилитель 5, два синхронных детектора 6 и 7, два индикатора 8 и 9 и блок 10 формирования квадратурных напряжений, первый выход которого через первый компаратор 11 соединен с опорным входом первого синхронного детектора 6 и через первый генератор 12 случайного сигнала - с вторым входом первого компаратора 11, а второй выход соответственно через второй компаратор 13 соединен с опорным входом второго синхронного детектора 7 и через второй генератор 14 случайного сигнала - с вторым входом второго компаратора 13

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый входной переменны : сигнал по измерительному каналу 1, через входной блок 2, режекторньм фильтр 3, аттенюатр 4 и усилитель 5 поступает на сигнальные входы синхронных детекторов 6 и 7, Входное опорное напряжение с частотой первой гармоники входного исследуемого сигнала поступает на вход блока 10 формирования квадратурных сигналов, который представляет собой умножитель частоты на основе схемы ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты). Блок 10 формирования квадратурных сигналов вырабатывает квадратурные опорные-переменные напряжения с умноженной точно в N раз частотой входного опорного сигнала и синхронизированных с последним. Каждое из этих напряжений поступает на входы соответствующих компараторов 11 и 13 и на тактовые входы соответствующих генераторов 12 и 14 случайных сигналов. Компараторы I1 и 13 осуществляют сравнение опорных напряжений с амплитудой постоянного в течение периода случайного напряжения с выходов генераторов 12 и 14. Б результате этого на выходах компараторов 11 и 13 формируются импульсные опорные сигналы с двусторонней симметричной модуляцией длительности импульсов по заданному

случайному закону, которые поступают на опорные входы соответствующих синхронных детекторов 6 и 7. Положительный эффект достигается

благодаря тому, что при этом формируется эквивалентная весовая синусоидальная функция, которая осуществляет идеальную селекцию исследуемой гармоники.

При этом наилучшая избирательность анализатора достигается при ко- синусоидальном законе распределения плотности вероятности случайной величины, который получается при равномерном распределении амплитуды выходного напряжения генератора случайных сигналов в заданных пределах и синусоидальной форме выходного опорного напряжения.

Дополнительным достоинством анализатора гармоник является возможность формировать любой требуемый вид весовой функции путем выбора соответствующего закона распределения плотности вероятности случайной величины .

В экспериментальной проверке в качестве модели генератора случайных напряжений использован независимый генератор треугольных колебаний с частотой ,01 F, , где F - частота исследуемого сигнала. Треугольное напряжение независимого генератора позволяет с конечной погрешностью получить модель постоянного в течение периода напряжения периодически пробегающего значения от -U до +U и обратно с постоянной скоростью. В результате эксперимента установлено уменьшение коэффициента передачи нечетных гармоник.

Таким образом, в данном анализаторе использование лишь двух модуляторов обеспечивает полное исключение

влияния высших гармоник исследуемого сигнала.

Формула изобретения

1. Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений, содержащий канал измерения, включающий последовательно соединенные входной блок, режекторный фильтр, аттенюатор ji усилитель, выход которого соединен с двумя параллельно включенными синхронными детекторами, каждый из которых связан со своим индикатором, а также блок формирования квадратурных сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены два генератора случайных сиг

5

налов и два компаратора, выходы которых подключены к .вторым входам соответствующих синхронных детекторов, причем первый выход формирователя квадратурных сигналов подключен к одному входу первого компаратора непосредственно, а к другому входу - через первый генератор случайных сигналов, второй выход формирователя квадратурных сигналов подключен к одному входу второго компаратора также непосредственно, а к другому - через второй генератор случайных . сигналов.

2. Анализатор по п. 1, отличающийся тем, что генераторы случайньрс сигналов выполнены в виде независимых автогенераторов треугольных колебаний.

Изобретение относится к области измерительной техники и служит для анализа комплексного спектра периодических сигналов. Цель изобретенияповышение точности измерений. Устройство содержит измерительный канал 1, которьй включает входной блок 2, ре- жекторный фильтр 3, аттенюатор 4, усилитель 5, два синхронных детектора 6 и 7 и два индикатора 8 и 9, блок 10 формирования квадратурных напряжений, компараторы II и 13 и генераторы 12 и 14 случайного сигнала. На входах синхронных детекторов 6 и 7 создаются сигналы, представляющие собой прямоугольные импульсы с двусторонней симметричной модуляцией длительности по случайному закону в спектре этих сигналов. При заданном законе случайного распределения этих сигналов коэффициенты передач высших гармоник исследуемого сигнала синхронных детекторов будут равны нулю. 1 з.п. ф-лы. 1 ил. i (Л со со 00