Устройство для измерения малых коэффициентов гармоник сигнала

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГАРМОНИК СИГНАЛА, содержащее режекторный фильтр и анализатор гармоник, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены импульсный генератор, синхронизирующий вход которого соединен с входной клеммой непосредственно, а выход подключен к входной клемме через последовательно соединенные первый ключ, первьй и второй суммирующие резисторы и второй ключ, причем общий вывод резисторов подключен к входу режекторного фильтра и через коммутатор - к входу анализатора гармоник, при этом второй вход коммутатора подключен к выходу режекторного фильтра. с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З(51) С О1 R 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTMA (21) 3511772/18-21 (22) 17. 11.82 (46) 15.05.84. Бюл. ¹ 18 (72) И.А. Тешев (53) 621.317.353.1 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 729524,кл. С 01 R 23/20, 1980.

2. ГОСТ 2.314-78 ° Генераторы низкочастотные измерительные и средства поверки. M., Изд-во стандартов, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МАЛЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГАРМОНИК СИГНАЛА, содержащее режекторный фильтр и анаI лизатор гармоник, о т л и ч а ю щ еÄÄSUÄÄ 1092425 A е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены импульсный генератор, синхронизирующий вход которого соединен с входной клеммой непосредственно, а выход подключен к входной клемме через последовательно соединенные первый ключ, первый и второй суммирующие резисторы и второй ключ, причем общий вывод резисторов подключен к входу режекторного фильтра и через коммутатор — к входу анализатора гармоник, при этом второй вход коммутатора подключен к выходу режекторного фильтра.

1092425

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к измерителям нелинейных искажений.

Известно устройство для измерения коэффициента нелинейных искаже-,> ний, содержащее блок измерения первой гармоники и блок измерения действующих значений, выходы которых пддключены к соответствующим входам блока разности, выход которого под- 1Î ключен к одному из входов блока деления„ второй вход которого подключен к выходу измерителя первой гармоники, а выход — к блоку извлечения квадратного корня (1 ). 15

Недостатком этого устройства является наличие погрешностей, связанных с тем, что коэффициент нелинейных искажений определяется отношением высших гармоник к суммарному 2О действующему напряжению всех гармоник, а не только первой.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения нелинейных искажений, содержащее последовательно соединенные пассивный режекторный фильтр и анализатор спектра (2 ).

Однако при использовании этого устройства в результат измерения 3Q вносится погрешность за счет неравномерности амплитудно-частотной характеристики фильтра.

Цель изобретения — повышение точности измерения коэффициента гармо3 > ник.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения малых коэффициентов гармоник сигнала, содержащее режекторный фильтр А и анализатор гармоник, дополнительно введены импульсный генератор, синхронизирующий вход которого соединен с входной клеммой непосредственно, а выход подключен к входной клемме через последовательно соединенные первый ключ, первый и второй суммирующие резисторы и второй ключ, причем общий вывод резисторов подключен к входу режекторного фильтра и через коммутатор— к входу анализатора гармоник, при этом второй вход коммутатора подключен к выходу режекторного фильтра, 55

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит импульсный генератор 1, выход которого через последовательно соединенные первый ключ 2,, первый суммирующий резистор

3, второй суммирующий резистор 4 и второй ключ 5 подключен к входной клемме устройства и синхронизирующему входу импульсного генератора 1.

Общий вывод суммирующих резисторов

3 и 4 через режекторный фильтр 6 подключен к входу коммутатора 7, второй вход которого подключен к общему выводу суммирующих резисторов 3..и 4 непосредственно, а выход подключен к анализатору гармоник.

Устройство работает следующим образом.

Входной исследуемый сигнал, который можно представить в виде

0()г= t 5)л<Л-ссоэ2ш1-сК и Зщ1+есоэ 4мф, Ь1))c,0, е (1) поступает одновременно на первый вход сумматора, образованного суммирующими резисторами 3 и 4 и входным сопротивлением режекторного фильтра 6, и на вход импульсного генератора 1. С выхода импульсного генератора 1 сигнал, первая гармоника которого синфаэна первой гармонике исследуемого сигнала

u (), =: э) . " Е, (2 )

U . 2л к 3< о

К=1" гпе 8 - скважность импульсного сигнала поступает на второй вход указанного сумматора, где и суммируется с сигналом (1) и далее через режекторный фильтр 6 поступает на анализатор 8 гармоник.

Измерения проводят следующим образом: устанавливают амплитуду импульсного сигнала 0(6)и (< U(t) т.е. до той величиньг, когда высшие гармоники импульсного сигнала примерно равны по амплитуде высшим гармоникам исследуемого сигнала

Устанавливают скважность импульсного сигнала три. В этом случае в импульсном сигнале присутствуют

2,4,5... и т.д. гармоники, котзрые могут быть использованы для компенсации соответствующих измеряемых гармоник исследуемого сигнала. Для измерения третьей гармоники устанав— ливают скважность импульсного сигнала два. Можно установить промежуточную скважность так, чтобы одно1092425 временно присутствовали все гармоники импульсного сигнала. Однако в этом случае предлагаемое устройство не обеспечивает измерение фазы гармонических составляющих исследуемого сигнала. Фаза гармонических составляющих исследуемого сигнала . определяется по известной фазе гармонических составляющих импульсного сигнала со скважностью два и три 10 (легко устанавливаемой с большой точностью по анализатору спектра по обращению в ноль соответствующей гармоники) плюс время Задержки, устанавливаемое после компенсации гармоник. Режекторным фильтром 6 подавляют первую гармонику сигнала (3), тем самым устраняя продукты искажения этой гармоники, возникающие при прохождении ее по нелинейным трактам анализатора спектра, следовательно на выходе режекторного фильтра присутствуют только высшие гармоники исследуемого и импульсного сигналов. Поскольку 25

U(e) «U (c) с,, то продукты искажения, возникающие при прохождении по не— линейным трактам анализатора спектра отрежектированного сигнала, будут так малы по сравнению с высшими гар- 30 мониками этого сигнала, что их можно не учитывать.

Изменяя амплитуду (в небольших пределах) и задержку импульсного сигнала, производят компенсирование измеряемой гармоники сигнала соответствующей гармоникой импульсного сигнала до полного исчезновения отклика этой гармоники с экрана анализатора спектра, после чего гармоники будут равны по амплитуде и фазе °

Импульсный сигнал подается непосредственно на вход анализатора

8 гармоник. Амплитуда сигнала настолько мала, а форма так близка к 4 прямоугольной, что продукты искажения, которые возникают при прохожде1 нии этого сигнала по нелинейным трактам анализатора спектра, и которые малы по сравнению с уровнем высших гармоник этого сигнала, можно не учитывать. Измеряют уровень исследуемой гармоники относительно уровня первой гармоники исследуемого сигнала, предварительно замеченного SS на экране анализатора спектра °

В предлагаемом устройстве моделируется исследуемый сигнал с тем отличием, что у модели первая гармоника примерно такого же уровня, что и высшие. При прохождении этого сигнала по нелинейным трактам анализатора спектра продукты искажения от такого сигнала гораздо меньше уровня промоделированных высших гармоник и не оказывают на них практически никакого влияния.

Погрешность измерения гармонических составляющих прототипом определяется .погрешностью неравномерности амплитудно-частотной характеристики режекторного фильтра д"ф и погрешностью анализатора спектра о

V. — 0,. К.

1С 1С ф и 1 1

1С

1,2,3..., напряжение измеряемой гармоники; коэффициент передачи режекторного фильтра на частоте гармоники

К °

d 0 1 + Og. ок=

О, (4) — разность напряжений

i х гармоник исследуемого и импульсного сигналов на выход0 =U, -U, 1С 1И де режекторного фильтра, получившаяся в результате их неполной компенсации;

U; — напряжение i-й гармоники импульсного сигнала;

hU. К. — разность напряжений

i 1

i х гармоник на выходе режекторного фильтра.

Указанную разность можно приравнять к наименьшему напряжению U npu котором начинает исчезать отклик гармоники на экране анализатора спектра.

Vд0 K . qu

j 1 i 1 К, 1

В предлагаемом устройстве погрешность измерения гармонических составляющих определяется погрешностью неполной компенсации гармоник исследуемого импульсного сигнала с х и погрешностью измерения анализатора гармоник о . l092425

50" 100

Составитель Н. Михалев

Техред Т.Дубинчак Корректор H. Эрдейи

РедакТор И. Касарда

Заказ 3249/29

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб ., д. 4/5

Филиал ППП "Патенг", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Подставляя в (4), получают

01 К„

При чувствительности порядка мкВ, которая обеспечивается анализаторами спектра

Поэтому, если напряжение измеряемой гармоники даже на гране чувствительности, то и в этом (наихудшем) случае погрешность измерения равна р d/50-100 1

d. К; (50-100) К1 и так мала, что ею можно пренебречь в равенстве

5 "у- к++ где д у — погрешность измерения предлагаемым устройством.

Погрешность измерения предлагаемым устройством практически опреде10 ляется погрешностью измерения анализатора спектра, что выгодно.,отличает его от прототипа, у которого погрешность d" y) d