Анализатор гармоник Советский патент 1979 года по МПК G01R23/16 

54) АНАЛИЗАТОР ГАРМОНИК

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в аппаратуре спектрального анализа сложных широкополосных частотно-модулированных сигналов.

Известен анализатор гармоник, содержсидий капалы формирования опорного напряжения гармоник, вольтметры действующих значений гармоник, устройства сравнения, устройства выделения минимума, программное устройство управления и цифровой умножитель частоты входного сигнала 1. Однако этот анализатор довольно сложен как в схемном, так и в кон-., структивном выполнении и обладает значительной погрешностью.

Известен также анализатор гармоник, содержащий последовательно соединенные входное устройство, смеситель , к второму входу которого поключен выход гетеродина,усилитель промежуточной частоты, квадратичнш детектор и индикатор 2}.

Однако этот анализатор гармоник обладает недостаточной точностью измерения частоты и амплитуды выделяемой гармоники анализируемого широкополосного частотно-модулирован ного сигнсша.

Цель изобретения повьшение точности измерения частоты и амплитуды выделяемой гармоники анализируемого широкополосного частотно-модулированного сигнала.

Это достигается тем, что анализатор гармоник, содержащий последовательно соединенные входное устройство, смеситель, к второму входу которого подключен выход гетеродина, а также последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты,квадратичный детектор и индикатор,снабжен последовательно подключенными к вы5ходу смесителя вторым усилителем промежуточной частоты, узкополосным фильтром и вторым смесителем, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, а выход через первый усили0тель промежуточной частоты соединен с измерителем частоты, а также час-г тотным дискриминатором, электронным коммутатором, накопителем и блоком поиска, при этом выход второго усили5теля промежуточной частоты через частотный дискриминатор подключен к одному из входов электронного коммутатора, другой вход которого подсоединен с блоку поиска, третий вход

0 через накопитель соединен с вторьлм выходом частотного дискриТчинатора, а выход - с входом гетеродина. На чертеже представлена функциональная схема данного анализатора гармоник. Этот анализатор содержит последовательно соединенные входное устройство 1, смеситель 2, к второму входу которого подключен выход гетеродина 3, усилитель промежуточной частоты 4, квадратичный детектор 5 и индикатор 6, а также последовательно включенные между выходом смесителя 2 и усилителем промежуточной частоты 4 второй усилитель промежуточной частоты 7, узкополосный фильтр 8 и второй смеситель 9, вход которого соединен с выходом гетеродина 3, а выход через первый усилитель промежуточной частоты 4 соединен с измерителем частоты 10. Кроме того анализатор содержит частотный дискриминатор 11, электронный коммутатор 12, накопитель 13 и блок поиска 14. Выход второго усилителя промежуточной частоты 7 через частотный дискриминатор 11 подключен к одному из входов элек ронного коммутатора 12, другой вход которого подсоединен к блоку поиска 14, третий вход через накопитель 13 соединен с вторым выходом частотного дискриминатора 11, а выход - с входом гетеродина. Работа анализатора гармоник заклю чается в следуйщем. Входной широкополосный частотномодулированный сигнал, спектр которо го представляет собой совокупность дискретных (локальных) составляющих, и шум поступают через входное устрой ство 1 на один вход, а напряжение ге теродина 3 - на второй вход смесител 2. Настройка на необходимые гармоник осуществляется перестройкой гетероди на .3,частота которого принудительно меняется от блока поиска 14 во всем диапазоне Af неизвестности частот исковой гармоники. При попадании в полосуд,р пропускания усилителя про межуточной частоты 7 спектральных составляющих частотно-модулированног сигнала на его выходе появляется нап жение, которое, после детектирования накопления и превышения в накопителе 13 порога, воздействует на электронный коммутатор 12, отключая блок поиска 14. При этом система частотной автоматической подстройки, состоящая из смесителя 2, усилителя про межуточной частоты 7, частотного дис криминатора 11 и гетеродина 3, переходит в режим автосопровождения спек ра частотнр-Модулированного сигнала. В полосу узкополосного фильтра 8 авт матически попадает требуемая компоне та (гармоника) спектра, которая посл вторичного преобразования с помощью напряжения гетеродина 3 может быть использована для точного измерения частоты и амплитуды данной гармоники. Если частота fp гетеродина 3 выше фиксированной частоты f настройки усилителя промежуточной частоты 7, то на выходе последнего будут возникать напряжения всякий раз при выполнении условия f р , где f - промежуточная частота после первого преобразования, п 1,2,3...номера гармоник. Частота гармоники измеряется с помощью измерителя частоты 10. Об абсолютной или относительной величине измеряемой амплитуды гармонической составляющей можно судить по показа.ниям индикатора б, подключенного к ЭЫХОДУ квадратичного детектора 5. Таким образом, для точного определения частоты и амплитуды гармоники необходима ее селекция среди остальных компонент спектра. Селекция спектральной составляющей с помощью ускополосного фильтра 8 возможна лишь при условии, что величина Af диапазона возможных значений частоты исследуемого сигнала меньше расстояния до ближайших компонент спектра, ибо в противном случае в полосу узкополосного фильтра 8 могут попадать компоненты спектра,соседние с выделяемой и частота будет измерена не верно. В случае, когда Диапазон Af изменения частоты превышает расстояние ДГ между составляющими спектра, селекция одной из гармоник может осуществляться селектирующим следящим фильтром, состоящим из схемы частотной автоматической подстройки узкополосного фильтра 8 и второго смесителя 9. В данном селектирующем следящем фильтре входной частотно-модулированный сигнал предварительно преобразуется таким образом, что его неизвестная частота грубо компенсируется с помощью схемы частотной автоматической подстройки, параметры которой выбираются таким образом, чтобы она следила за спектром сигнала в целом, а не за какой-либо его компонентой. Для этого достаточно сделать полосу ufpn усилителя промежуточной частоты 7 и ширину ufptf характеристики частотного дискриминатора 11 равным эффективной ширине Дf2 спектра сигнала. Тогда в режиме слежения центр спектра на выходе усилителя промежуточной частоты 7 при произвольной величине несущей частоты входного сигнала будет располагаться в области нуля характеристики частотного дискриминатора 11. При этом появляется возможность с помощью узкополосного фильтра 8, включаемого после усилителя промежуточной частоты 7, выделить любую из гармонических составляющих, выбирая соответствунвдую частоту.его настройки.

Для точногс измерения частоты выделяемой гармоники сигнал с выхода уэкополосного фильтра 8 вторично гетеродинируется напряжением гете-родина 3, в результате чего ошибки измерения компенсируются.

Формула изобретения

Анализатор гармоник, содержащий последовательно соединенные входное устройство, смеситель, к второму входу которого подключен выход гетеродина, а также последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения частоты и амплитуды выделяемой гармоники анализируемого широкополосного частотно-модулированного сигнала, он снабжен последовательно подключенными к выходу смесителя вторым

усилителем промежуточной частоты, узкополосным фильтром и вторым смесителем, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, а выход через первый усилитель промежуточной частоты соединен с измерителем частоты, а также частотным дискриминатором, электронным коммутатором, накопителем и блоком поиска, при этом выход второго усилителя промежуточной частоты через частотный дискриминатор подключен к одному из входов электронного коммутатора, другой вход которого подсоединен к блоку поиска, третий вход через накопитель соединен с вторым выходом частотного дискриминатора, а выход - с входом гетеродина.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Кушнир Ф.В. и Савенко В.Г. Электроизмерения, Л., Энергия 1975, с.324.