Дискретно-аналоговый анализатор гармонического спектра электрических сигналов

Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл в б 01 К 2316 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий(72) Авторы изобретения В. М, Чернышев, Л, П. Чернышева и В, П. Рыжов Таганрогский радиотехнический институт(54) ДИСКРЕТНО-АНАЛОГОВЪЙ АНАЛИЗАТОР ГАРМОНИЧЕСКОГО СПЕКТРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВИзобретение относится к области радиоизмерительной техники и может быть использовано при создании микроэлектронных анализаторов спектра.Известные дискретно-аналоговые анализаторы гармонического спектра электрических сигналов, содержащие входное устройство, два параллельных квадратурных канала, суммирующий каскад, амплитудный детектор и индикатор, не обеспечивают возможности микроэлектронного выполнения, что связано с наличием в составе квадратурных каналов целого ряда узлов, не допускающих микроминиатюризации,Целью изобретения является обеспечение возможности микроэлектронного исполнения.Эта цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено формирователем опорных управляющих импульсов, состоящим из последовательно соединенных устройства запуска, тактового генератора, фазирующего триггера, двух параллельно включенных триггерных делителей частоты и логической схемы совпадений, а квадратурные каналы выполнены в виде четырех идентичных каналов, каждый из которых состоит из входного ключа, к выходу которого подключены входы второго ключа и фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом третьего ключа, при этом входы формирователя опорных управляющих импульсов и квадратурных каналов подключены к выходу входного устройства, управляющие входы ключей соединены с выходами логической схемы совпадений, а 5 выходы квадратурных каналов связанны с входами суммирующего каскада.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства, содержащего входное устройство 1, формирователь 2 опорных 10 управляющих импульсов, состоящий из устройства запуска 3, тактового генератора 4, фазирующего триггера 5, триггерных делителей частоты 6 и логической схемы совпадений 7, два квадратурных канала 8, каждый 15 из которых состоит из двух параллельновключенных цепей, содержащих входной ключ 9, второй ключ 10, фильтр 11 нижних частот и третий ключ 12, суммирующий каскад 13, фильтр 14 нижних частот, амплитудный де тектор 15 и индикатор 16.Устройство работает следующим образом.Исследуемый сигнал подается на входноеустройство 1, которое выполняет функции согласующего каскада, а при необходимости и 25 предварительное преобразование частоты дляпереноса спектра в нужную область частот.С выхода входного устройства 1 однополярный сигнал поступает на вход устройства запуска 3, которое приводит в действие такто- ЗО вый генератор 4 формирователя 2. Последовательность импульсов с выхода тактового генератора 4 поступает на фазирующий триггер 5, формирующий противофазные меандровые колебания для запуска двух триггерных делителей частоты 6. В логической схеме совпадения 7 из колебаний, полученных в результате деления, формируются прямоугольные опорные импульсы для управления ключевыми перемножителями в составе каналов, измеряющих квадратурные составляющие ас и аз гармонического спектра сигнала. С выхода входного устройства 1 однополярный сигнал поступает также на входы четырех ключевых перемножителей (каждый из совокупности ключей 9 и 10) и далее на интеграторы в виде фильтров нижних частот 11. Прохождение сигнала через практически безинерционные электронные ключи 9 и 10, управляемые соответствующими импульсами с выходов схемы совпадений 7, эквивалентно перемножению того же сигнала на кусочно-постоянные функции с двоично-рациональным соотношением отрезков постоянства, образующие четырехуровневую аппроксимацию косинусной и синусной составляющих гармонического опорного колебания. Если балластные резисторы параллельных ключей 9 и 10 имеют соотношение сопротивлений 1/2, то влияние всех четных, а также третьей и шестой, одиннадцатой и тринадцатой гармоник в составе ступенчатого аппроксимирующего колебания будет скомпенсировано. Чтобы уменьшить влияние седьмой и девятой гармоник, можно произвести предварительную фильтрацию входного сигнала соответствующим ФНЧ. В результате образование интеграла Фурье для косинусной и синусной составляющих спек- тра 35 40 45 50 55 а = - ) 5соз Ы1 Гс - )таю = - ) 5з 1 пвйй1т,) приближенно заменяется образованием суммы интегралов следующего вида:(а= - ( 1 Я (соя и 1(У(сов шш)ж -1т-5 (1)соз а 1У ( - соз а) й)тгде функции1, 1/)О10, У(0 Для образования разности интегралов за первую и вторую половины периода Т постоянные напряжения с выходов интеграторов - ФНЧ 11 коммутируются ключами 12 и пода 5 10 15 20 25 ются на две пары входов суммирующего каскада 13. Меандровые по форме напряжения, управляющие ключами 12 в каждой паре однополупериодных каналов, противофазны, так что размах переменной составляющей напряжения на выходе суммирующего каскада 13 в результате оказывается пропорциональным модулю разности указанных выше интегралов, т. е, амплитуде соответствующей квадратурной составляющей. Четыре однополупериодных канала, образующие попарно соответствующие косинусный и сии у сиый квадратурные каналы, совершенно идентичны по составу и отличаются фазировкой управляющих опорных импульсов. Совокупность противофазных меандровых колебаний, управляющих ключами 12 в одном канале квадратурных составляющих сдвинута по фазе на четверть периода Т. С выхода суммирующего каскада 13 оба прямоугольные колебания, каждое с размахом, пропорциональным амплитуде квадратурной составляющей спектра, поступают на фильтр 14, где отсекаются высшие гармоники и остается первая гармоника суммарного опорного колебания с амплитудой, равной А=а + а . После еедетектирования амплитудным детектором 15с закрытым входом результат измерения регистрируется выходным индикатором 16.Формула изобретенияДискретно-аналоговый анализатор гармонического спектра электрических сигналов, содержащий входное устройство, два параллельных квадратурных канала, суммирующий каскад, фильтр нижних частот, амплитудный детектор и индикатор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности микроэлектронного исполнения, он снабжен формирователем опорных управляющих импульсов, состоящим из последовательно соединенных устройства запуска, тактового генератора, фазирующего триггера, соединенного со входами двух параллельно включенных триггерных делителей частоты, и логической схемы совпадений, а квадратурные каналы выполнены в виде четырех идентичных каналов, каждый из которых состоит из входного ключа, к выходу которого подключены входы второго ключа и фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом третьего ключа, при этом входы формирователя опорных управляющих импульсов и квадратурных каналов подключены к выходу входного устройства, управляющие входы ключей соединены с выходами логической схемы совпадений, а выходы квадратурных каналов связаны с входами суммирующего каскада.499537 ГгСоставитель А. Изюмов Редактор И. Шубина Техред Е, Митрофанова Корректор Л. Денискина Заказ 849/6 Изд.1011 Тираж 1029 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2