Анализатор частотного спектра Советский патент 1980 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к электроиамьрительной технике и может быть использовано для выделения и измерения с высокой точностью амплитуд гармонических составляющих периодических сигналов сложной формы. Известны многоканальные анализаторы спектра на основа метода непосредственной фильтрации, каждый канал- которых содержит последовательно соединен™ ные полосовой фильтр с узкой полосой пропускания, детектор и интегратор . , Недостаток этих анализаторов спектра наличие погрешности от неравномерности амплитудно-частотной характеристики анализирующих фильтров. Известен также анализатор спектра, содержащий группу анализирующих полосо вых фильтров с детекторами и интеграторами, коммутатор и индикатор 2. Недостаток такого устройства - методическая погрешность от неизбежной неравномерности амплитудно-частотной характеристш-ги ио.посовых фильтров. Цель изобретения - исключение погрешности От неравномерности амплитудночастотной характеристики полосовых фильт-ррв. Цель достигается тем, что в анализатор частоты сяекгра, содержадций грушты последовательно соединенных анализирующих фильтров, детекторов, интеграторов, коммутатор и индикатор введены переключатель, входное устройство, второй коммутатор, формирователь интервала времени., ключ, целитель частоты, rewipaTOp импульсов, два счетчржа, элемент совпадения, триггер, прерыватель и источник опорного напряжения, причем выходы анализирующих ф -гльтров через последовательно соединенные второй коммутатор и 4ормирователь интервала времени соединены с первым входом ключа, втэр-ой вход которого через делитель частоты соединен с выходом генератора импульсов и порвым входом первого счетчика, вЕ,1Ход ключа соединен со входом второго сметчика, выходы счетчиков соединены с соотг ег3етвующими входами элемента совпадения выход которого соединен со вторым входом первого счетчика и со входом триггера, выход триггера соединен с первым входом прерывателя, второй вход ко гб-рого соединен с выходом источника опор ного напряжения, а выход прерывателя соединен со вторым входом переключапгел а выход переключателя через входное ус ройство сюединен со входом Фильтров. На чертеже приведена структурная схема устройства. Анализатор гармоник содержит переключатель 1, входное устройство 2, гру пу анализирующих фильтров 3, детекторов 4, интеграторов 5, первый коммутатор 6, индикатор 7, второй коммутатор 8, формирователь интервала времени 9, ключ 10, делитель частоты 11, генератор импульсов 12, счетчики 13 и 14, элемент совпадения 15, триггер 16 Прерыватель 17, источник опорного нап- jDSUKeHHfl 18, Выходы анализирующих фил тров 3 через.последовательно соединенные второй коммутатор 8 и формирователь 9 соединены с первым входом ключа 1О, второй вход которого через делитель частоты 11 соединен с выходом генератора импульсов 12 и первым входом первого счетчика 13, выход кл:ю ча 10 соединен с входом второго счет чкка 14, выходы счетчиков 13 и 14 соединены с соответствующими входами элемента совпадения 15, выход которого соединен со вторым входом счетчика 13 и со входом триггера 16, выход которого соединен с первым входом прерыва теля 17, второй вход которого соединен с выходом источника 18, а выход Щ)е рывателя 17 соединен со вторым вхо дом переключателя 1, и выход переклвочателя соединен со входами входного устройства 2 и далее - со входами фи,пь ров 3. Анализатор частотного спектра р& ботает следующим образом. При измерении отдельных гармонических составляющих вначале на входы фильтров 3 через переключатель 1 и входное устройство 2 подается исследуе мый сигнал Ugj( . Вьщеленные фильтрами гармоники вьпфямляются детекторам 4, устраняются интеграторами 5 и поступвют на входы коммутатора 6, выход которого соединен с индикатором 7. Одновременно выходные сигналы фильтров подаются на входы коммутатора 8, Напряжение выбранной с помощью коммута 704 тора Ь гармоники подключается ко fixoду формирователя 9, который шярабатывает временный интервал, равный одному периоду измеряемой гармоникн« На это время открывается ключ 10 и на вход счетчик-а 14 через двоич 1ый дели тель частоты 11 поступают импульсы с выхода генератора импульсов 12, Число импульсов N , поступивших на этот счетчик, пропорциональнопериоду Т измеряемой гармоники и равно .N, где fp - частота импульсов генератора 12. Это число импульсов запоминается и хранится в регистре счетчика 14 на время измерения, Кроме того, импульсы с выхода генератора 12 подаются на вход счетчика 13, который работает в непрерывном режиме. Выходы врех раз рядов обоих счетчиков соединены со входами многоразрядного элемента совпадения , .на входе которого появляет ся сигнал каждый раз, как только число импульсов, записанное в счетчике 14 сравняется с числом импульсов, записанное в счетчике 13. При этом сигнал с выхода элемента совпадения 15 поступает на вход счетного триггера 16 и сбрасывает счетчик 13 в нуль. Количество импульсов М„ в счетчике 13 до момента сброса его в нуль равно , где Т - интервал времени, в течение которого количество импульсов в счет-чике 13 сравняется с количеством импульсов в счетчике 14 т-. t Если N Ng ТО Г Y и f Y т.е. импульсы на выходе элемента совпадения 15 появляются с частотой,превышающей в два раза частоту измеряемой гармонш и Так как выход элемента совпадения 15 соединен со входом счетного триггера 165 то выходное напряжение последнего будет иметь частоту, равную частоте выходного сирнала выбранного анализирующего фильтра 3с Подключенный к выходу триггера 16 прерыватель 17 модулирует с этой частотой постоянное напряжение, поступающее навход прерывателя 17 от источника опорного напряжения 18 В результате на выходе прерывателя 17 формируется периодический сигнал прямоугол ной формы стабильной амплитуды, пер5вая гармоника которого совпадает по частоте с выходным напряжением выбранногх) фильтра 3, Этот сигнал после переключателя 1 подается на входы фильтров 3. Посредст вом коммутатора 6, синхронно с коммутатором 8, вход индикатора 7 подключае ся к выходу выбранного канала анализатора. Затем система калибровки настраивается до тех пор, пока индикатор не будет показывать то же значение, что и при градуировке каналов анализатора. После этого переключатель 1 переключается, и на вход фильтров 3 вновь пос тупает исследуемое Напряжение Ug , При этом индикатор 7 будет показывать значение измеряемой гармоники. Аналогично осуществляется измерение и других гармоник исследуемого сигнала. ормула изобретения Анализатор частотного спектра, содер жащий группы последовательно соедине ных анализирующих фильтров, детекторов интеграторов, коммутатор и индикатор, отличающийся- тем, что, с целью исключения погрешности от неравномерности амплитудно-частотной характеристики анализирующих фильтров, в него введены переключатель, входное устройство, второй коммутатор, формиро 706 aaTcjib интервала времени, ключ, делитель частоты, генератор импульсов, два сче1 , элемент совпадения, триггер, про-рыватель и источник опорного напряжения, причем выходы анализирующих фильтров через последовательно соединенные вто- ро& коммутатор и (|юрмирователь интер™ вала времени соединены с первым входом ключа, второй вход которого через дели тель частоты соединен с выходом генератора импульсов и первым входом первого счетчика, выход ключа соединен со входом второго счетчика, выходы счетчиков соединены с схэответствуюишми входами элемента совпадения, выход которого соединен со вторым входом первого счетчика и со входом триггера, вЫ ход триггера соединен с первым входом прерывателя, второй вход которюго ооедн « нен с с выходом источника опорного нал рялгения, выход прерывателя соединен со вторым входом переключателя , а вы ход переключателя через входное устройстю соединен со входом фильтров. Источники информации принятые во цнимание при экспертизе 1.Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., Энергия. 1972, с, 234-247, 2,Воллернер Н. Ф. Аппаратурный спектральный анализ сигналов М., Сов,, радио, 1977, с. .