Анализатор спектра амплитуди фАз Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

1

Изобретение относится к электронно-измерительной технике, в частности к двухканальным безрезрнаторным анализаторам электрических сигналов, .обеспечивающим одновременный раздельный амплитудный и фазовый анализ.

Известно устройство для безрезонаторного анализа рпектра электрических колебаний, содержащее блоки функционального преобразования входного напряжения, интегратор, генератор синусоидального напряжения 1.

Это устройство обладает невысокой точностью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является анализатор спектра амплитуд и фаз, содержащий первый и второй линейные фазочувствительные детекторы, первый и второй квадраторы,блок извлечения квадратного корня и блок деления, первый вход устройства соединен с первыми входами первого и второго линейных фазочувстБИтельных детекторов, второй вход устройства подключен ко второму входу первого линейного фазочувствительного детектора, выход которого соединен со входом первого квадратора, выход второго линейного фазочувствит.ельного детектор

подключен ко входу второго квадратора,выход блока извлечения квадратного корня соединен с первым выходом устройства и с первым входом блока деления 2 .

Однако измерение фазы является решением функции тангенса, которая нелинейна и разрывна в точках , и 5i и т.д., следовательно, измерение фазы в этих точках невозможно, далее, чем ближе измеряемая функция к точкам разрыва , тем погрешность измерения фазы больше.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в анализатор спектра амплитуд и фаз, содержащий первый и второй линеные фазочувствительные детекторы, певый и второй квадраторы,блок извлечения квадратного корня и блбк деления, первый вход устройства соединен с первыми входами первого и второго линейных фазочувствительных детекторов , второй вход устройства подключен ко второму входу первого линейного фазочувствител1зного детектора, выход которого соединен со входом первого квадратора, выход второго линейного .фазочувствительного детейтора подключен ко входу второго квад ратора, выход блока извлечения квадратного корня соединен с первым выходом устройства и с первым.входом блока деления, введены блок управления, первый и второй .переключатели, первый и второй функциональные фор шрователи, сумматор и блок сдвига синхронизирующего сигнала, вход которого подключен ко второму входу первого линейного фаэочувствительного детектора, выход которого соединен с первыми входами первого переключателя и блока управления, выход блока сдвига синхронизирующего сигнала подключен ко второму входу втоpord линейного фазочувствительного детектора, выход последоего соединен со вторыми входами первого переключателя и блока управления, выход которого подключен к первому входу второго переключателя и к третьему входу первого переключателя, своим выходом соединенного со вторым входом блока деления, выход которого подключен ко второму входу второго переключателя, каждый из двух выходов последнего соединен через соот.ветствующий функциональный формирователь со вторым выходом устройства выходы первого и второго квадраторов подключены, соответственно, к первому и второму входам-сумматора,выход которого соединен со входом блока извлечения квадратного корня.

На фиг. 1 приведена блок-схема анализатора спектра амплитуд и фаз; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Анализатор спектра амплитуд и фаз содержит первый и второй линейные фазочувствительные детекторы 1 и 2, блок 3 сдвига синхронизирующего сигнала, первый и второй квадраторы 4 и 5, сумматрр б, блок 7 управления, блок 8 извлечения квадратного корня блок 9 деления, первый и второй функциональные формирователи 10 и И, первый и второй переключатели 12 и.13.

Устройство работает следукицим образом;

Для осуществления амплитудно-частотного ангшиза исследуемый синхронизирующий и сдвинутый относительно синхронизирующего наJT/u сигнал подйется на первый и второй входы первого и второго линейных фаэочувствитёльных детекторов 1 и 2. В первом и втором линейных фазочувствительны детекторах 1 и 2 сигналы перемножаются и подаютря на входы первого и йторого квадраторо.в 4 и 5,дги1ее сумма рный сигнал поступает на вхЪд блока 8 извлечения квадратного корня. На выходе блока 8 извлечения квадратного корня, соединенном с первым .выходом устройства, сигнал пропорционален амплитуде исследуемого сигнала.

При фазочастотном анализе исследуемого сигнала используется часть схемы, связанная с блоком 9 деления. С выходов первого и. второго линейных фазочувствительных детекторов 1 и 2 сигналы через первый переключатель 12 подаются на второй вход блока 9 деления, соответствующий числителю, fa .на первый его вход, соответствующий знаменателю, подается сигнал с выхода блока 8 извлечения квадратнб,го корня. В зависимости от положения первого переключателя 12 на второй вход блока 9 деления поступает сигнал с выхода первого линейного фазочувствительного детектора 1, либо с выхода второго линейного фазочувствительного детектора 2, что соответствует появлению на выходе блока 9 деления сигнала, пропорционального синусу измеряемого угла, либо . косинусу. Если сигнал с выхода блока 9 деления пропорционален синусу измеряемого угла, то он через второй переключатель 13 поступает на вход первого функционального формирователя 10, если же сигнал с выхода блока 9 деления пропорционален косинусу, то он через второй переключатель 13 поступает на вход второго функционального формирователя 11, на выходе первого и второго функциональных формирователей 10 и 11 снимают сигнал, пропорциональный фазе измеряемого сигнала. Таким образом блок 7 управления выполняет функцию а,., Г1,ПРИ AiSin4l A co3Vl

0, ПРИ Alsin in А Icos ЧЧ где В - сигнал на входе блока управления;

t время;

А

амплитуда сигнала с выхода линейного фазочувствительного детектора, управляет первым и втоЕвлм переключателями

12 и 13.

В моменты времени от О ,т-У

t 5Г ,-j-y--ljr переключатели 12 и 13

аходятся в положении I и сигнал на выходе блока 9 деления пропорционален синусу измеряемого угла, что соответствует подключению первого функционального формирователя 10, а в

моментыД-- -т- т- Лпереключатели 4 + 412 и 13 находятся в положении.II, и Зигнгш на выходе блока 9 деления пропорционален косинусу измеряемого угла, что соответствует подключению второго функционсшьного формирователя 11. На втором выхОде устройства сигнал пропорционален фазе измеряемого сигнала.

Использование новых элементовпереключателей, блока управления и функциональных формирователей отличает анализатор спектра амплитуд и фаз от известного устройству, так как значительно уменьшается погрешность измерения фазы при одинаковых погрешностях линейных фазочувствительных детекторов в известном устройстве и в анализаторе спектра амплитуд и фаз. Формула изобретения Анализатор спектра амплитуд и фаз содержащий первый и второй линейные фазочувствительные детекторы, первый и второй квадраторы, блок извлечения квадратного корня и блок деления, первый вход устройства соединен с пе выми входами первого и второго линейных фазочувствительных детекторов второй вход устройства подключен ко второму входу первого линейного фазочувствительного детектора, выход которого соединен со входом первого квадратора, выход второго линейного фазочуйствительного детектора-подключен ко входу второго квадратора, выход блока извлечения квадратного корня соединен с первым выходом устройства и с первым входом блока дел ния, отличающийся тем, что/ с целью повышения точности измерения, в устройство введены блок управления, первый и второй переклю чатели, первый и второй функциональ«ые формирователи, сумматор, и блок сдвига синхронизирующего сигнала. вход которого подключен ко второму входу первого линейного фазочувстви тельного детектора, выхоД которого соединен с первыми входгми первого переключателя и блока управления, выход блока сдвига синхронизирующего сигнала подключен ко второму входу второго линейного фазочувствительного детектора, выход последнего соединен со вторыми входами первого переключателя и блока управления, выход которого подключен к первому входу второго переключателя и к третьему входу первого переключателя, своим выходом соединенного йо вторым входом блока деления,, выход которого подключен ко второму входу второго переключателя, каждый из двух выходов последнего соединен через соответствующий функциональный формирователь со вторым выходом устройства, выходы первого и второго квадраторов подк тачeны соответственно, к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен со входом блока извлечения квадратного корня., Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР . 210255, кл. G 01 R 23/00, 13.09.66. 2.Авторское свидетельство СССР 391493, кл. G 01 R 23/16, 14J01J1 (прототип).

Фиг г