Устройство для измерения коэффициента гармоник Советский патент 1988 года по МПК G01R29/04 

(Л

с

Изобретение может быть использовано при контроле источников сигналов и линейной связи. Устройство для «з- мерения коэффициента гармоник содержит п детекторов 2, сумматор 3, коммутатор 4, блок 7 управления, блок 5 вычисления отношения,-блок 6 индика- ции, генератор 8 и многоканальный . синхронный фильтр 1, электрическая схема которого приведена в описании изобретения. Устройство имеет распш- ренный диапазон рабочих частот. Is.п. ф-лы, 3 ил.

4

СО

о

фиг

Изобретение относится к контрольо-измерительной технике и может быть спользовано при контроле источников игналов и линий связи.с

Цель изобретения - расширение диаазона рабочих частот.

На (|eir.1 изображена структурная схема устройства для измерения коэфициента гармоник на фиг.2 - функ1Щ-|0 нальная .схема многоканального синронного фильтра на фиг.З - амплитудно-частотные характеристики, пояс- няюб(ие принцип его действия.

Устройство для измерения козффи- fs циента гармоник содержит многоканальный синхронньй фильтр 1, с эыходами которого соединешл п детекторов 2 среднеквадратичного значения, сумматор 3, коммутатор 4, блок 5 вычисле- 20 ния отновюния с блоком 6 индикации на выходе, блок 7 управления и генеатор 8.

Многоканальньй синхронный детектор t содержит п каналов, в каждом 25 из которых имеется синхронный фильтр 9, состоящий из Г-образного звена, образованного резистором 10 и конден- сатораьв 11 и 12, которые через ключи 13 и 14 соединешд с общей шиной, 0 а также последовательно делитель частоты 15 и счетный триггер 16. Вьпсоды всех каналов непосредственно и через аттенюаторы 17 соединены с входами п сумматоров 18. Общее число аттенюаторов в многоканальном синхронном фильтре из п каналов составляет В

п - 51 integerС(п - 1)/2i}, где i 40целое число.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии с блока 7 управления подачей управляющего воз- -., действия на генератор 8 ос5та(ествляет его настройку на частоту fp, с которой формируемые генератором прямоугольные импульсы поступают на управляющий вход многоканального синхронного фильтра t. При воздействии на . управляющий вход .многоканального синхронного фильтра гфямоугольных импульсов с частотой ff. каналы .фильтра настраиваются на частоты, кратнью частоте ff, f.f/m (m параметр, on- ределяемый конструкцией указанного фильтра). Таким образом, каналы филь- Tjpa 1 оказываются настроенными на

35

50

частоты iff) (i « 1, ..., n - номер канала). Подбирая с блока управления частоту генератора 8 таким образом, чтобы частота f соответствовала частоте измеряемого сигнала, осуществляют автоматическую синхронную настройку каждого i-ro канала многоканального синхронного фильтра на частоту соответствуняцей гармоники сигнала ifo.

Гармонические составляющие входного сигнала с номерами гармоник от 1 до п с соответствующих выходов многоканального синхронного фильтра 1 поступают на детекторы 2, на выходах которых образуются среднеквадратичные значения напряжений соответствующих гармоник..

, . Среднеквадратичные значения напря- 1 жений всех гармоник, начиная с. второй, поступают на первые,(п-1) входов коммутатора 4, на последний вход которого подается суммарное среднеквадратичное значение всех гармоник, кроме первой, с выхода сумматора 3.

Блок 5 осуществляет операцию вычисления отношения напряжения, пос- тупакяцего на его вход с выхода коммутатора, к напряжению, поступающему на другой его вход с выхода первого детектора 2. Таким образом, в качестве делителя всегда выступает среднеквадратичное значение напряжения первой гармоники, а в качестве делимого в зависимости от положения коммутатора либо среднеквадратичное значение напряжения любой из i 2, .., п гармоник, либо при установке коммута- тора в нижнее по схеме положение среднеквадратичное значение напряжения всех гармоник, кроме первой.

Выбор положения коммутатора, соответствующего вычислению общегб коэффициента гармоник или вычислению его значения по каждой из i составляющих, осуществляется с блока 7 управления. . Изменяя с блока 7 з правления частоту генератора 8, управляющего работой многоканального синхронного фильтра 1, осуществляют синхронную перестройку его каналов, достигая возможности проведения измерений в диапазоне частот.

Принцип действия многоканального синхронного фильтра 1 заключается в следующем.

Каждый из п каналов многоканального синхронного фильтра содержит

синхроиньт фкпьтр 9. Такой фильтр относится к разряду гребенчатых-, при этом относительньй коэффициент передачи на частотах, кратных fо, опре- деляется известным выражением:

. kfT msin-

( -).

klT

А- ()(1)

где -.амплитуда k-й гармоники m - число коммутируемых конденсаторов,

k - номер гармоники частоты о fj) - частота коммутации,

На ..частотах, кратных mfc , коэффи- циент передачи синхронного фильтра равен нулю,

В предлагаемом устройстве синхронный фильтр 9, включенный в каждый из п каналов многоканального синхроннего фильтра 1, содержит два конденсатора (т 2), коммутируемых через ключи 13, 14 триггером 16, При подаче на счетный вход с триггера 16 тактовых импульсов частотой ff mf 2f амплитудно-частотная характеристика первого канала имеет вид диаграммы А1 (фиг.З). Указанный канал имеет окна прозрачности на частотах f „ , 3fо, 5fo и т.д,, при этом в соответ- ствии с формулой (1) (2/)J

А Г о; (2/3-); о;

А , (2/5).

Одновременно импульсы с частотой 2fp с вьгхода генератора 8 поступают на делители 15 частоты остальных каналов. Делитель 15 k-ro канала имеет коэффиц1-1ент деления D k (k 1 , ,.., n), Так как для первого канала D 1, то в указанном канале делитель 15 может отсутствовать. Управление работой триггеров 16 через делители 15 -с указанными коэффициентами деления приводит к тому, что коммутация конденсаторов 13 и 14 k-ro канала, проходит в раз реже и при этом первый пик амплитудно-частотной характеристики последовательно смещается на величину fc от канала к каналу и для k-ro канала находится на частоте kfj. Соответственно второй пик амплитудно-частотной характеристики для k-ro канала находится на частоте 3fo , третий - 5f и т,д. При этом независимо от номера канала в соответствии с формулой (1) i к . (2/F) (2/3)S (2/5(Г) и т,д.

O

5

0 5 О

5

5

0

0

5

Сравнение значений коэффициентов передачи показывает, что независимо от номера канала соблюдается постоянство их отношения:

Ai/A : J- . ., - (2)

Прямые входы каж,того k-ro сумматора 18 соединены с ныходом соответст вующего k-ro канала непосредственно, а инверсные через соответствующий аттенюатор 17 - с выходами каналов (21 + 1)k, где i 1,2,3,,., - целое число,

С учетом вьфажения (2) коэффициент ослабления каждого аттенюатора , через который k-й cybtMaTop соединен с выходами каналов, имеющих номер (2i+1)k ,соответственно равен (21+1),

На выходе каждого сумматора 18 образуется разность между сигналами, действующими на его прямом входе, и суммой сигналов, действуюир х на его инверсных входах,

3 этом случае в каждом k-м канале достигается взаимная компенсация всех гармонических составляющих, отличных от kfg, а на выходе k-ro сумматора и, следовательно, на соответствующем выходе многоканального синхронного фильтра вь деляется гармоническая составляющая kf.-., (k 1, 2, ,,,, п) входного сигнала.

Предлагаемьсм устройством можно измерять как общий коэффициент гармо- Н1йс так и нелинейные искажения по каждой из гармонических составляющих в timpoKOM диапазоне частот входных сигналов. Кроме того, устройство характеризуется простотой осуществления перестройки по диапазону частот,

Формула изобретения

1, Устройство для измерения коэффициента гармоник, содержащее п детекторов, сумматор, комь{утатор, управляющий вход которого соединен с блоком управления, блок вычисления отношения, выход которого соединен с входом блока индикации, первьй вход - с выходом первого детектора, а второй вход - с выходом коммутатора, входы которого соединены с входами сумматора и выходами всех детекторов, начиная с второго, выход с т-матора соединен с входом коммутатора, о т- личающееся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих

частот.

в

514309

него гаведены генератор и

многоканапьный синхронный фильтр, информационный вход которого соединен с входом устройства, вы-коды - с входами детекторовэ а прйвляетдий вход - с выходом генератора, управлякщий вход которого соединен с выходом блока управления

еч :; гг текм-.;у.-.гтл

10

выводы всех клктчеГ) соединены с общей шиной последовательно соединенных делителя частоты и счетнот о триггера, прямой и инверсный выходьг которого соединены с управлякхцими входами ключей, входы делителей частоты всех каналов объединены и соединены с управляющим входом многоканального синхронного фильтра, информационный вход которого соединен с входами Г-образ- иых звеньев всех каналов, а также аттенюаторов и п сумматоров, прямой вход каждого k-ro сумматора соединен с выходами k-ro канала, инвертирующие входы через соответствующий аттенюатор - с выходами (2i- -1)k-x каналов (i 1, 2, 3, ,..) , а выходы - с выходами многоканального синхронного фильтра.

/If

-r

X

IL.

/tf г/О 3 Jff S/tf Sfo 7f& 8fo Sfo JO-fo Jffe /

Фи, 3

.„,.-1-

T - -

It