Устройство для формирования сигнала с заданным коэффициентом гармоник Советский патент 1990 года по МПК G01R23/20 

сп

00

о ю | ел

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при поверке измерителей нелинейных искажений.

Цель изобретения - повышение точности формирования сигнала.

На чертеже представлена блок-схема устройства для формирования сложного гармонического сигнала с заданным коэффициентом гармоник.

Устройство содержит последовательно соединенные источник 1 синусоидального сигнала и аттенюатор 2 с управляемым входом, выход которого через инвертор 3 и непосредственно соединен с сигнальным входом пороговых устройств 4 и 5, а также с перUжение -т-. При отсутствии равенства

вым входом сумматора 6, выход которого является выходом устройства, вы- этих сигналов с выхода устройства 12 ходы пороговых устройств 4 и 5 соединены с входами сумматора 7, третьи входы которых для подключения напряжения питания непосредственно, а вторые входы для подключения напряжения 25 порога через аттенюатор 8 соединены с источником 9 постоянного напряжения, выход сумматора 7 через прецизионный калибровочный аттенюатор 10 соединен с вторым входом сумматора 6 и через фильтр 11 низких частот к первому входу вычитающего устройства 12, второй вход которого соединен

сигнал рассогласования поступает на управляющий вход аттенюатора 2 и изм няет его К. При этом коэффициент пер дачи аттенюатор 2 будет изменять до установления равенства си налов на входе вычитающего устройств 12, т.е. обращения сигнала рассогла- вания в ноль, откуда

KU

30

$

(2)

Таким образом, автоматически поддерживается соотношение, определяемое равенством (2), между уровнем си нала на первых входах пороговых устройств 4 и 5 и уровнем их порога. Любое изменение амплитуды гармонического сигнала на первых входах пороговых устройств 4 и 5 относительно уровня порога приводит к изменению

с выходом аттенюатора 8, а выход соединен с управляемым входом аттенюатора 2.

Исходный сигнал с амплитудой U и частотой 00 с выхода источника 1 через управляемый аттенюатор 2 с коТаким образом, автоматически поддерживается соотношение, определяемое равенством (2), между уровнем си нала на первых входах пороговых устройств 4 и 5 и уровнем их порога. Любое изменение амплитуды гармоничес кого сигнала на первых входах порого вых устройств 4 и 5 относительно уровня порога приводит к изменению

эффициентом передачи К непосредствен- 4Q скважности прямоугольного импульсно- но и через инвертор 3 поступает на первые входы пороговых устройств 4 и 5

го сигнала на выходе сумматора 7, а значит, и изменению постоянной составляющей этого сигнала, относительU,(t)KUsinC3t.(1)

На вторые входы пороговых устойств от источника 9 постоянного напряжеия через аттенюатор 8 с коэффициентом передачи 1/2 подается постоянное напряжение U(/2, где U - напряжение источника 9.

При достижении сигналом (1) уровня порога каждый раз происходит срабатывание пороговых устройств 4 и 5. Таким образом, на их выходах формиру- ются последовательности однополярных прямоугольных импульсов с амплитудой U, равной постоянному напряжению Uj источника 9, и сдвинутые относительно друг друга на ff. Постоянная

составляющая этих сигналов будет равна

и„

и,|

е

где С - длительность импульса;

Т - период следования импульсов. После суммирования выходных сигналов пороговых устройств 4 и 5 в сумматоре 7 происходит удвоение частоты следования импульсов сигнала на выходе сумматора 7. После фильтрации переменной составляющей сигнала на выходе сумматора 7 фильтром 11 на первый вход вычитающего устройства 12 поступает постоянная составляющая, а на второй вход с аттенюатора 8 - напряUжение -т-. При отсутствии равенства

этих сигналов с выхода устройства 12

этих сигналов с выхода устройства 12

сигнал рассогласования поступает на управляющий вход аттенюатора 2 и изменяет его К. При этом коэффициент передачи аттенюатор 2 будет изменять до установления равенства сигналов на входе вычитающего устройства 12, т.е. обращения сигнала рассогла- вания в ноль, откуда

этих сигналов с выхода устройства

KU

$

(2)

этих сигналов с выхода устройства 12

Таким образом, автоматически поддерживается соотношение, определяемое равенством (2), между уровнем сигнала на первых входах пороговых устройств 4 и 5 и уровнем их порога. Любое изменение амплитуды гармонического сигнала на первых входах пороговых устройств 4 и 5 относительно уровня порога приводит к изменению

скважности прямоугольного импульсно-

скважности прямоугольного импульсно-

го сигнала на выходе сумматора 7, а значит, и изменению постоянной составляющей этого сигнала, относитель

/U, ч но уровня («-) при котором скважность

импульсного сигнала равна двум. Возникающий сигнал рассогласования изменяет уровень гармонического сигнала изменением К и восстанавливает такое соотношение его к уровню порога, при котором скважность импульсного сигнала равна двум, т.е. кольцо авторегулирования автоматически поддерживает определенное соотношение сигналов на входах пороговых устройств 4 и 5 при скважности импульсного сигнала на входе сумматора 7, равной двум.

Из изложенного следует, что существует определенное соотношение между

уровнем гармонического сигнала на входе атте.нюатора 2 и амплитудой импульсного сигнала на выходе сумматора 7. Известно, что среднеквадрати- ческое значение прямоугольного сигнала (который является сигналом высших гармоник) со скважностью, равной двум, на входе сумматора 6 равно

скв si 2

Среднеквадратическое значение синусоидального сигнала на выходе аттенюатора 2

(4)

-I..

искв

(4),

получаем (5)

Подставляя (2) в

искв 2

Таким образом, среднеквадратичес- кое значение синусоидального сигнала U СК6 равно среднеквадратическому значению напряжения сигнала высших гармоник UckB Вг . Равенство этих напряжений обеспечивается на входах сумматора 6. На выходе сумматора 6 формируется сложный гармонический сигнал с заданным коэффициентом гармоник, детерминированный по форме и спектральному составу.

Требуемый коэффициент К г гармоник устанавливается путем нормирования уровня сигнала UCKB 6г с помощью прецизионного калиброванного аттенюатора 10. При установке равенства UCK6 искв вг кг Равен коэффициенту передачи аттенюатора 10 Ка. Действительно К г выходного напряжения устройства равен

К

Q

(6)

Высокая точность формирования сложного гармонического сигнала с заданным К достигается за счет того, что

02756

сигнал высших гармоник формируется

путем сложения двух одинаковых сигналов, форма и фазовый сдвиг которых относительно друг друга не зависят от частоты, тем самым достигается глубокое подавление первой гармоники в спектре сигнала высших гармоник, глубина которого на зависит от частоты исходного синусоидального сигнала.

10

5

0

5

0

5

0

Формула изобретения

Устройство для формирования сигнала с заданным коэффициентом гармоник, содержащее источник синусоидального сигнала, последовательно соеди- 1ненные прецизионный калиброванный аттенюатор и сумматор, выход которого соединен с выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные управляемый инвертор, первый пороговый блок и второй сумматор, фильтр низких частот, последовательно соединенные источник постоянного напряжения, аттенюатор и блок вычитания, а также второй пороговый блок, причем выход блока вычитания подключен к управляемому входу аттенюатора, другой вход которого подключен к выходу источника синусоидального сигнала, а выход управляемого аттенюатора - к второму входу второго сумматора и к сигнальному входу второго порогового блока, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, вторые входы пороговых блоков - с входом блока вычитания, а третьи подключены к источнику постоянного напряжения, выход первого сумматора подключен к входу прецизионного калиброванного аттенюатора и через фильтр низких частот - к

Л5-

первому входу блока вычлтания.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при поверке измерителей нелинейных искажений. Цель изобретения - повышение точности формирования сигнала с заданным коэффициентом гармоник - достигается за счет того, что сигнал высших гармоник формируется путем сложения двух одинаковых сигналов, форма и фазовый сдвиг которых относительно друг друга не зависят от частоты исходного синусоидального сигнала. Устройство содержит источник 1 синусоидального сигнала, управляемый аттенюатор 2, инвертор 3, пороговые устройства 4 и 5, сумматоры 6 и 7, аттенюатор 8, источник 9 постоянного напряжения, образцовый калиброванный аттенюатор 10, фильтр 11 нижних частот, вычитающее устройство 12. 1 ил.