Анализатор спектра

 

Союз Совет них

Социалистмческик

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

„„ ?34581

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (51 ) М. Кл. (22) Заявлено 21. 11. 77 (21) 2544341/1 8-21

G 01 и 23/16 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет (23) Приоритет— по делам изобретений н открытнй

Опубликовано 15.05.80 Бюллетень № 1 8

Дата опубликования описания 15.05.80 (53) УДК 621.317. . 757(088. 8) (72) Автор изобретения

О. Л. Карасинский

Институт электродинамики АН Украинской CCP (71) Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР C fIE KTPA

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть

;спользовано для определения гармоник исследуемого сигнала, представляемого в виде ряда Фурье.

Известен анализатор спектра, содержащий электронные ключи, масштабирующие резисторы, интегрирующие блоки, генератор функций Уолша, согласующие устройства E1j . Принцип действия этого

1О анализатора спектра основан на модуляции входного сигнала функциями Уолша и последующим суммированием сигналов в интегрирующих блоках. Недостатком этого анализатора спектра является его сложность.

Известно также устройство аналого вого определения ортогональных составляющих спектра финишных сигналов, со» держашее схему периодической выборки мгновенных значений сигнала, сумматор в виде многовходового интегросуммирующего усилителя, генератор импуль» сов, согласующий каскад, инвертируюший

2 каскад. В состав схемы периодической выборки мгновенных значений сигналов входят сдвигающий регистр, ключи. В состав сумматора-интегратора входят, взвешивающие резисторы, конденсатор в цепи обратной связи (2).

Недостатком такого устройства также является его сложность.

11елью изобретения является упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в анализаторе спектра, содержащеМ распределительный блок, вход которого соединен с генератором импульсов, элементы ИЛИ, интегросуммирующий усилитель, вход которого через взвешивающие регисторы подключен к выходам . коммутируюших ключей, а- первые входы последних - к входу устройства и к вы ходу элемента НЕ, выходы коммутирую щих ключей попарно подсоединены к одному взвешивающему резистору, а вторые входы коммутирующих ключей через соответствующие элементы ИЛИ подклю734581 где где о р

C ) 50 сои(" .к) о

Нсу . а)с (g) 55 чены к выходам распределительного блока.

На чертеже изображена блок-схема анализатора спектра, содержащего инвертор 1, имеющий коэффициент передачи равный -. I, аналоговые коммутирующие ключи 2, взвешивающие резисторы

3, операционный усилитель 4, конденсатор 5 в цепи обратной связи усилителя

4, элементы ИЛИ 6, распределительное устройство 7, вспомогательный генератор импульсов 8.

Резистор 3, усилитель, конденсатор 5 образуют интегросуммирующий операционный усилитель, элементы ИЛИ

6, устройство 7 - схему выбора коммутирующих ключей 2.

Анализатор спектра работает следующим образом.

Выходной сигнал интегрируется операционным усилителем 4, при атом коаффициент передачи усилителя в каждый момент времени зависит от величины взвешивающего резистора 3, подключаемого с помощью коммутирующих ключей

2 к шине U> или — 0 .

Как известно, ортогональные составля» ющие гармоник напряжения, представляемого в виде ряда фурье, равны

К = — „ и(-„К)со" "yк), (j) и

С,= „K и(— „ II)gIII („y) (ll) И - число выборок за период Т;

К (Т II) - значение входного сигнала в момент К-ой выборки; - - номер исследуемой гармоники.

Если выбрать величины сопротивления резисторов 3 такими, чтобы при определе45 нии В . или Су они были бы обратно пропорпионапьными I;OS (— а К) или

c)q (" уу), т. е. то выходное напряжение усилителя 4 после окончания цикла интегрирования будет равно, соответственно для косинусной и синусной составляющих (тик+д с 62к к (ь)

" "р, к=1(т(и1К o o п т!и)Мах 5М(— К)

Су Х4 „O o

Со - величина емкости конденсатора 5; — время, на которое откры.ваются ключи 2.

Полагая значение О®неизменным за время из выражений (5), (6) получим

"иых. c II + "(„к)сое („х к)

ВУ ООа4 (В Й, " /Т 1 Cggi

"вью с д Kll(II lk)SIII(— „Ук) ®

Cg о ок1

Сравнивая выражения (7), (8) соответственно с выражениями (1), (2) видим, что выходное напряжение на операционном усилителе в конце периода пропорци. онально ортогональной составляющей " -oN гармонике входного сигнала.

Как правило, число выборок за период выбирается равным 2и, поэтомуможно сократить число взвешивающих резисторов до И/4, т. е. до 2, a число ключей до И/2, т. е. до 2 .

Это следует из того, что абсолютные

ЗиаЧЕНИНСОа м Гk)И SilI(В Х К) ПРИнадлежат множеству

ЪХв „и 2 — МЮр

2) ", -„; in

2 и один и тот же резистор можно в одном случае подключать к шине U, а в другом к шине — Ug. Схема выбора коммутирующего ключа (элементы ИЛИ

6, устройство 7 ставит в соответствие оов(Я 1"н1 или@и(-д К, оаии ие элементов множества 9).

На вход распределительного устройства 7, которое может быть выполнено на базе сдвигающего регистра, поступает серия импульсов с генератора 8, период которых равен 1/И периода исследуемого сигнала. Распределительное устройстso 7 имеет число устойчивых состояний 0

И . Каждому устойчивому состоянию, где 5 =1,2, ..., ц распределительного устройства 7, при определении косинусной составляющей, соответствует йодключение резистора, сопротивление

/Я. литого реево 1т (сов, тВ) K лил в Ои, если знак косинуса плюс, или к шине -0, если знак косинуса минус. Аналогично при определении синусной состав,ляющей подключается резистор, сопро,тивление которого равно

5N NN1179

Так как число резисторов меньше в четыре раза числа выборок мгновенных

30 . значений входного сигнала за период, то один и тот же резистор подключается к шинам 0, и-lj несколько раз за период. Поэтому ключи 2 подключаются к распределительному устройству через элементы ИЛИ 6. На чертеже иэображе35 на,блок-схема устройства для определения косинусоидальной составляющей пер; вой гармоники при числе выборок равном

16 за период. Распределительное уст- 40 ройство 7 имеет 16 состояний, которые меняются после прихода каждого импульса с генератора 8. Каждому устойчивому состоянию соответствует выход, условно обозначенный цифрами от О до 15, 4

Порядок подключения элементов ИЛИ 6 к выходам распределительного устройства 7 обозначен на чертеже числами.

734581 6

Таким образом, попарное соединение коммутирующих ключей 2 с одним взвешивающим резистором 3 и подключение управляющих входов ключей 2 через .. логические элементы ИЛИ 6 к выходам распределительного устройства 7 позволяет уменьшить в четыре раза число взвешивающих резисторов и в два раза число коммутирующих ключей. Так KQK сопротивления взвешивающих резисторов обратно пропорциональны значениям сину« са или косинуса и, поэтому, не могут быть выбраны из стандартной шкады сопротивлений, то приходится набирать сопротивления взвешивающих резисторов . иэ нескольких резисторов, сопротивления . К ; торых выбираются из стандартной шкалы сопротивлений. Применение бесконтактных коммутирующих ключей требует индивидуальной наладки каждого ключа.

Поэтому сокращение количества взвешивающих резисторов и коммутирующих ключей позволяет упростить изготовление и наладку устройства.

Формула изобретения

Анализатор спектра, содержащий распределительный блок, вход которого соединен с генератором импульсов, элементы ИЛИ, интегросуммирующий усилитель, вход которого через:взвешивающие резисторы подключен к выходам коммутирующих ключей, а первые входы последних — к входу устройства и к выходу элемента НЕ, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, выходы коммутирующих ключей попарно подсоединены к одному взвешивающему резистору, а вторые входы коммутирующих ключей через соответствующие элементы ИЛИ подключены к выходам распределительного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 480993, кл. 5 01 Я 23/16, 1975, 2. Авторское свидетельство СССР

М 438939, кл. G 01 R 2233//0000, 1974.

734581

x(t

Составитель А. Орлов

Редактор Н. Каменская Техред Н. Яабурка Корректор Т. Скворцова

Заказ 2083/50 Тираж 1 Ol 9 Подписное

LIHHHIlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4