Способ формирования сигнала, калиброванного по коэффициенту гармоник Советский патент 1989 года по МПК G01R29/20 

1

СП

о

00

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам и средствам формироваиия сигналов с калиброванными значениями коэффициента гармоник при заданием распределении гармонических состав- лргощих.

Цель изобретения - управление составом высших гармоник сигнала и повышение точности задания коэффициента гармоник эа счет минимизации погрешности аппроксимации.

Исходный несинусоидальный сигнал f(eb), с заданными формой и коэффициентом гармоник, представим рядом Фурье -ц

f U) -fl,(l«l-+Vt)f

е«.г (1)

где А - амплитуда основной Гармоники сигнала (начальная фаза первой гармоники принята / равной нулю)J амплитуды и начальные фазы

высших гармоник, начиная ; CQ второй

ei. о t, О - круговая частота первой гамоники. .

Для этого рассмотр ot I

ih - f(-)

«/

, «-I

Введем величину

Ч-(2)

5 и выражение (1) с учетом этого равенства запишем в виде

н- , .

f (et) - Асозл + лУК-совСЫ ) f-г .(3)

Величины Kg определяют относительный вклад отдельных гармонических составляющих в суммарный коэффициент- гармоник:

15

К

Задавшись весами гармоник Kg и их начальными фазами у, по формуле (3) находят моменты дискретизации по времени ( или по фазе) кусочно- ступенчатого сигнала.

Найдем моменты дискретизации, 5 обеспечивающие наименьшую суммарную погрешность в гармоническом составе аппроксимируемого исходного f (et) и формируемого fj (Ы.) кусочно-ступен- . чатого сигналов.

Для этого рассмотрим величину ot I

Изобретение-относится к измерн- тельйой технмсе. Цель изобретения - управлейнё,составом высших гармоник , сигнала и повшение точности задания коэффициента гармоник за счет минимизации погрешности аппрокси- мацин. Калибратор, реализующий способ содержит устройство I ввода. вычислитель 2, коммутатор 3, оперативное запоминающее устройство 4, генератор 5, тактовых импульсов, делитель 6 частоты, счетчик 7, цифро- аналоговый преобразователь.8. Использование предлагаемого способа формирования сигнала, калнброванного по коэффициенту .гармоник, позволяет управлять составом высших гармоник, определяющих коэффициент гармоник, что значительно расширяет возможг ность применения способа и обеспечивает более качественное и глубокое исследование проверяемых средств по влиянию на их показания разЛич-, - ных участков спектра. Одновременно повышается точность задания коэффициента гармоник за счет минимизации погрешности аппроксимации, что дости гается оптимальньм выбором моментов дискретизации. 1 ил. § (Л с

где n,h - число и шаг изменения

уровией кусочно-ступенчатого сигнала.

8 3et;

Отсюда находда

- ih - f (ы;)+

t.

(4)

f (et;)Sl(i -7) Ь,

Таким образом, указанный выбор моментов диckpeтизaции обеспечивает ,наименьшую погрешность задания коэффициента гармоник и гармоиического состава формируемого кусочно-ступенчатого сигнала. Чтобы получить класс сигналов с заданным значением коэффициента гармоник и заданным распре- делен ием по гармоникам (заданными величинами Kg), можно брать разные значения ф, даже по случайному за- кону. Однако, сигналы при этом бу- дут детерминированными.

На чертеже представлена структурная схема калибратора, реализующего предлагаемый способ.

Найдем точки переключения, мини- мизирующие суммарную погрешность:

(i-i)h-f(ot-,) - о.

Калибратор содержит устройство 1 ввода, вьиислитель 2, коммутатор 3, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ 4, генератор 5 тактовых им- пуль сов, делитель 6 частоты, счетчик 7 и цифроаналоговый преобразователь

(ЦАП) 8. Устройство 1 ввода Подключено к установочному входу вычислителя 2, информационный выход которого соединен с одноименным входом ОЗУ

4, а второй и третий выходы подключены щ первому и второму входам коммутатора 3. Генератор 5 тактовых импульсов последовательно через делитель 6 частоты с дробным коэффици: ентом деления и счетчик 7 соединен с третьим входом коммутатора 3, выход которого является адресньм входом ОЗУ 4. Информационный выход

3

ОЗУ А подключен к установочному входу делителя 6 частоты и через ЦАП 8 к выходу калибратора.

Необходимые значения весов Кр и начальных фаз гармоник, периода, амплитуды и числа п уровней формируемого сигнала fj(et) вводятся в вычислитель 2 через устройство I ввода, которое может быть вьтолне- ио, например, в виде клавишного устройства или накопителя информации на магнитных носителях. .

Вычислитель 2, в качестве кото-, рого может использоваться любое арифметико-логическое устройство (в том числе и иа микропроцессорах), после ввода в него исходных данных . приступает к вычислению моментов дискретизации и уровней квантования кусочно-ступенчатого сигнала f,(«0 По вычисленным значениям моментов дискретизации ot; и периода сигнала f(ol) для заданного значения частоты генератора 5 тактовых импульсов производится определение коэффициента деления делителя 6 частоты для всех участков аппроксимации ; сигнала д-(о(.) Каждая пара значе иий уровня напряжения и коэффициента деления делителя 6 частоты посг едовательио записьгааются в ОЗУ 4..

ри этом, адреса ячеек ОЗУ форми- : руются в вычислителе 2 и пepeдaюtcя

со второго входа коммутатора 3 на адресиый вход ОЗУ 4. . .

По завершении расчета всех зиа- чеиий уровней напряжений формируе- мого сигнала f,(et), соответствую-; их коэффициентам деления делителя 6 частоты, и их записи в ОЗУ 4 на BTopoM выходе вычислителя 2 IMH- . руется признак конца вычислений. По этому признаку на выход коммута- тора подключается его третч1й вход, в результате чего с ОЗУ 4 с«4нтыва- ние производится с тех ячеек, адреса которых соответствуют состоянию счетчика 7. Происходит это следуютим; образом. Тактовые импульсы с выхо- да генератора 5 тактовых импульсов Проходят.чер1вз делитель частоты 6, : на установочный вход которого от ОЗУ 4 подан коэффнциент деления, соответствующий формируемому интервалу сигнала fg(«{.). При этом, на

1618

вход ПАП 8 поступает код уровня сигнала fyCoi) на том же интервале, значение которого остается неизменным ; до следующего переключения счетчика 7. Переключение счетчика 7 происходит импульсом с выхода делителя 6 частоты. При этом, из ОЗУ 4 считывается следующая пара значений уров- 10 чя fyCeL) и коэффициента деления делителя 6 частоты, которые подаются соответственно на ЦАП 8 и делитель 6 частоты. Последующие участки кусочно-ступенчатого сигнала )

t5 формируются аналогичным образом. Таким образом, использование предлагаемого способа формировання , сигнала, калиброванного по коэффн- циенту гармоннк, позволяет управлять

20 составом высших гармоник, определяющих коэффициент гармоник, что значительно расширяет возможность применения изобретения и обеспечивает более качественное и глубокое иссле25 дование проверяемых средств по влиянию на их показания различных участков спектра. Одновременно повышается точность задания коэффициента гармоник за счет мннимизации погрешности

Формула изобретения

35

Способ формировання сигнала, калиброванного по коэффициенту гармоник, основанньА на формировании ку- сочно-ступенчатото снгнала с равно-

40 мерно изменяющимися уровнями, о т- л и ч а ю ц и и с я тем, что, с , целью управления составом высших гармоник сигнала и повышения точности задания коэффициента гармоник

45 33 счет миннмнзации погрешности аппроксимации, несннусоидальный сиг- нал, для которого задают коэффициент н веса гармоник, формируют в

виде кусочно-ступенчатого сигнала,

gQ гри этом число участков аппроксимации поддерживают неизменньм, а моменты днскретнзацин сигнала по времени устанавливают так, чтобы значение уровня квантования на ин55 тервале дискретизации равнялось среднему значение аппроксимируемого сигнала на этом интервале.