Анализатор гармоник

СОВЕТСНИХпивмюаисиии 3870 19) (П 1 РЕСПУБЛИК 3(59 а 01 В 23/1 ПИСАН Е ИЗО Е АВГОРС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 23,04.83. Бюл, 9 1.5 (72) Ю.К.Рыбин и В.П.Будейкин (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томс ком ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени по литехническом институте им. С.М.Ки" рова(56) 1. Патент США 9 3416081, кл. 324-77, 1968.2, Авторское свидетельство СССР 9 404023, кл. С 01 В 23/16, 1973, .(54)(57), АНАЛИЗАТОР ГАРМОНИК, содержащий последовательно соединенные входной блок, блок фазовой автоподстройки частоты, генератор и делительчастоты, а также измерительные каналы, включающие в себя,синхрснные детекторы, каждый из которых состоитиз умножителя, выход которого подключен к интегратору, а вход соединен ссоответствующим выходом делителя час"тоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности измеренйя, в него введены в каждый измерительный канал формирователь и линейка и последовательно соединенных модуляторов, включенных между вторымвыходом входного блока и входом синхронного детектора, при этом выходыформирователя подключены к вторымвходам модуляторов, а его вход под- ЕСключен к выходу генератора,Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для анализа комплексного спектра периодических сигналов.Известны анализаторы, содержащие ряд синхронных детекторов, в состав 5 каждого иэ которых входят умножите" ли, интегратор и схема сравнения, а также генератор опорной частоты 1 .Однако точность измерения данных анализаторов недостаточна. )ОНаиболее близкнм к изобретению является анализатор, содержащий входной блок, блок фазовой автоподстрой-. ки частоты, генератор, делитель и ряд синхронных детекторов 2), )5Недоствтком известного устройства. является большая погрешность измерения за счет влияния высших гармоник входного сигнала.Цель изобретения - повышение точности измерения. Ф2Эта цель достигается тем, что в анализатор гармоник, содержащий последовательно соединенные входной блок, блок фазовой автоподстройки частоты, генератор и делитель частоты, а также измерительные каналы, .включающие в себя синхронные детекто. ры, каждый из которых состоит иэ ум" ножителя, выход которого подключен к интегратору, а вход соединен с соответствующим выходом делителя частоты, введены в каждый измерительный канал формирователь и линейка-и последовательно соединенных модуляторов, включенных между вторым выходом входного З 5 блока и входом синхронного детектора, при этом выходы формирователя подключены к вторым входам модуляторов, а его вход подключен к выходу генератора, 40На чертеже представлена структурная схема анализатора.Анализатор состоит из входного блока 1, линейки 2 модуляторов, сос" тоящих из модуляторов 3 - 5 синхронного детектора б, состоящего иэ умно- жителя 7 и интегратора 8, блока 9 фаэовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), генератора 10, делителя 11 частоты и формирователя 12, Анализатор может 50 работать как в режиме параллельного гнезда, так и последовательного,Работу анализатора гармоник рассмотрим на примере режима последовательного анализа.Исследуемый сигнал подается через входной блок 1, который обеспечивает согласование источника сигнала с узлами анализатора одновременно - через две линейки 2 модуляторов на входы двух синхронных детекторов б, 60 а. также на блок 9 ФАПЧ, В блоке 9 фАПЧ происходит сравнение частоты входного сигнала и поделенной в определенное число раз частоты сигнала генератора 10 и их Фазового сдвига. 65 В случае несоответствия частот и фаэ формируется сигнал рассогласования, который, воздействуя на управляющий вход генератора 10, изменяет его частоту и фазу в .сторону уменьшения сиг" нала рассогласования до нуля.Входной сигнал модулируется модуляторами 3 - 5, каждый из которых уп" равляется сигналом прямоугольной формы с частотой 2 Рк (Р;, частота измеря" емой гармоники), скважностьюЙ(п ф)- -и+3и П+ 3+9где 1 - номер 1-того модулятора)Л пп 1 2О)и - номер верхней иэ высших нечетных гармоник, влияние которых тре- буется устранить, и поступает на входы синхронных детекторов б, которые управляются ортогональными опорными сигналами со строго прямоугольной Формой частотой Г и скважностью, строго равной 2. Йа выходе синхронных детекторов б, следовательно, действует напряжение, пропорциональное модулю и фазе измеряемой К-той гармояики. Эти сигналы при необходимости могут подвергаться дальнейшей обра, - ботке.Для исключения влияния нечетных гармоник по и-ной включительно каж" дый из М модуляторов (каждый модулятор позволяет исключить влияние двух ближних соседних гармоник) должен иметь глубину модуляции коэффициента усиленияС 05 -2 - 1М(п,) =2 Й .1+сози+3Допустим, необходимо устранить погрешность измерения за счет влияниявысших нечетных гармоник входного сигнала до девятого вклЮчительно.Тогда понадобится два модулятора4П9-14 4Из-за включения этих модуляторов формируется такая эквивалентная весовая Функция, у которой все нечетные, кроме первого, коэффициенты разложения в ряд фурье до девятого равны нулю, При перемножении входного сигнала на эту эквивалентную функцию соответствующие гармоники не дают постоянной составляющей выходного напряжения, Аналогично легко показать, что также не оказывают влияния третья, пятая, седьмая и девятая гармоники,Итак, предложенный анализатор гармоник имеет большую точность измерения, вследствие устранения погрешности за счет влияния любого требуемогоЗаказ 3010/54Тираж 708 Подпис ноеБНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва,-Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.ПроеКтная, 4 числа высших нечетных гармоник входного сигнала. Так, например, нетрудно показать, что погрешность за счет влияния нечетных гармоник при прямоугольном входном напряжении в предложенном анализаторе уже,с тремя модуляторами в пять раз меньше, чем в известном,Экспериментальные исследования показывают, что при включении одного10 модулятора достигается подавление третьей, пятой гармоник входного сигнала более,чем на 30 дБ,при сохране-,. нии всех других параметров анализатоПри увеличений числа модуляторов эквивалентная весовая функция синхронного преобразования вырождается в гар-. моническую, при которой погрешность от влияния гармоник вообще отсутствует,