ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР Советский патент 1973 года по МПК G01R23/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для одновременпого онределения спектральных составляющих периодического электрического сигнала.

Известны анализаторы спектра для осуществления одновременного (параллельного) анализа, содержащие генератор ортогональных опорных напряжений, умножители и интегратор. Иа умнонштели подаются исследуемый сигнал f/sc и опорное напряжение L/on. К выходам умножителей подключены интеграторы. Частотная избирательность основывается здесь на прямом преобразовании Фурье по ортогональным тригонометрическим функциям соответственно формулам.

При параллельном методе анализатор составляется из нараллельного набора нодобпых устройств, где генераторы имеют разные и фиксированные частоты. Однако известный анализатор имеет невысокую точность кратности частот частотно-избирательных устройств, непригоден для апалнза сигналов с изменяющейся частотой и сигналов, уровень которых ниже уровня помех.

Цель изобретения - новышение точности анализа сигнала с дискретным спектром, а также обеспечение точности анализа при изменении основной частоты сигнала.

Для этого анализатор снабжен общим генератором, частота которого равна 4-х кратной частоте наивысшей гармоники, последовательным делителем частоты с кратными относительно частоты генератора ортогональными выходами, соединенными с синхроины5 ми детекторами и схемой фазовой автоматической подстройки частоты общего генератора по частоте любой исследуемой гармоники сигнала, первый вход которой подключен при помощи переключателя к одному из

O выходов делителя частоты, второй вход - к входному устройству, а выход - к общему генератору.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого анализатора.

5 Анализатор состоит из входного устройства 1, при помощи которого аналнзируемый сигнал подается на синхронные детекторы 2, каждый из которых состоит из умножительного устройства 3 и интегратора 4. Умножи0 тельные устройства унравляются генератором 5 через делитель 6. Генератор соединен с входным устройством при помощи схемы фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) 7, которая соедине 1а при помощи

5 переключателя 8 с выходом делителя 6, который унравляет одним из умпожительных устройств 3 нижнего или какого-нибудь другого составляющего спектра сигнала. Исследуемый сигнал Vx подается через

0 входное устройство, обеснечивающее согласоваиие источника сигнала с узлами анализатора, одновременно (нараллельно) на все синхронные детекторы 2 ключевого тина, а также на схему фазовой автоматической иодстройки частоты 7. На каждой исследуемой гармонике работают по два синхронных детектора 2, унравляемые ортогональными опорными нанряжениями t/on прямоугольной формы со строгой симметричностью для выделенпя косинусной и синусной компоненты /(-ой гармоники соответственно. Число нар синхронных детекторов принципиально неограничено и определяется в каждом конкретном случае в зависимости от представленных измерительных задач.

На выходах ортогональных синхронных детекторов имеем, следовательно, сигналы, содержащие информацию о модуле и фазе /(-ой гармоники UkCOSff и L//tsinф, где L/t-амплитуда гармоники;

Ф/е - сдвиг фазы относительно основной гармоники.

Полученные на выходах синхронных детекторов сигналы могут нри надобности подвергаться дальнейшей обработке, например, однокомпопентпому представлению- спектральной составляющей.

Высокая разрешающая способность предлагаемого анализатора обеспечивается практически неограниченной возможностью увеличения постоянной времени интегратора 4, входящего в состав синхронного детектора.

Ортогональные опорные напряжения для управления синхронными детекторами 2 вырабатываются последовательным делением выходной частоты генератора 5 при помощи дискретных двоичных делителей, обеспечивающих идеальную кратность выходных частот по отношению к генератору и между собой. Все дискретные двоичные делители соединены в общий делитель 6. Для обеспечения идеальной симметричности и ортогональности опорных напряжений (что требуется минимизацией ногрещности анализа) частота генератора сперва делится 4:1. На этих соображений выбрана частота генератора 4-х кратной по отношению к высшей исследуемой гармонике. . На соответствующих двух выходах делителя 6 нолучим прямоугольные напряжения с равпыми частотами

с идеальной симметричностью и ортогональностью. Нанряжения с делителя 6 поступают на синхронные детекторы 2 и используются для управления умножителями 3.

Обеспечение точпой кратности между основной гармоникой исследуемого сигнала и частотой генератора анализатора производится при помощи схемы фазовой автоматической подстройки частоты ФАПЧ 7.

В схеме 7 сравниваются частоты основной или достаточно сильной другой гармоники исследуемого сигнала с частотой соответствующего опорного папряжения. При появлении разности в этих частотах, а это

равносильно некратности частот основной гармоники и частоты генератора, вырабатывается сигнал ощибки, при помощи которого автоматически перестраивается частота генератора до наступления точной кратности.

Этим обеснечена точная кратность всех опорных напряжений по отношению к основной гармонике исследуемого сигнала.

Гармоника, по которой производится синхронизация генератора, не имеет фазового

сдвига по отношению к опорному напряжепию и считается нулевой фазой. Фазовые сдвиги остальных гармоник определяются по отношению к этой гармонике.

Н р е д м е т изобретения

Нараллельный анализатор, содержащий входное устройство и набор синхронных детекторов, каждый из которых содержит последовательно соедииенные умножитель и интегратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен общим генератором, частота которого равна четырехкратной частоте наивысшей исследуемой гармопикн, последовательным делителем частоты с кратными относительио частоты генератора ортогональными выходами, соединенными с синхронными детекторами и схемой фазовой автоматической нодстройки частоты общего

генератора по частоте любой исследуемой гармоники сигнала, первый вход которой подключен, при ном.ощи переключателя к одному из выходов делителя частоты, второй вход - к входному устройству, а выход - к общему

генератору.

Т