Устройство для измерения малых коэффициентов гармоник сигнала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК109242 К 23/20 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСК 088.8) идетельство 23/20, 1980 Генераторы льные и сре стандартов,ДЛЯ ИЗМЕРЕНИГАРМОНИК СИый фильтр ит л и ч а ю ЯНАЛА,анащ еюч ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ(54)(57) УСТРОЙСТВОМАЛЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВсодержащее режекторлизатор гармоник, о е с я тем, что, с целью повышенияточности измерения, в него введеныимпульсный генератор, синхронизирующий вход которого соединен свходной клеммой непосредственно, авыход подключен к входной клеммечерез последовательно соединенныепервый ключ, первый и второй суммирующие резисторы и второй ключ,причем общий вывод резисторов подключен к входу режекторного фильтра и через коммутатор - к входуанализатора гармоник, при этомвторой вход коммутатора подкл енк выходу режекторного фильтра.Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частностик измерителям нелинейных искажений,Известно устройство для измерения коэффициента нелинейных искажений, содержащее блок измерения первой гармоники и блок измерения действуюцих. значений, выходы которыхпддключены к соответствующим входамблока разности, выход которого под Оключен к одному из входов блокаделения второй вход которого подключен к выходу измерителя первойгармоники, а выход - к блоку извлечения квадратного корня ( 1 . 15Недостатком этого устройстваявляется наличие погрешностей, связанных с тем, что коэффициент нелинейных искажений определяется отношением высших гармоник к суммарному 2 Одействующему напряжению всех гармоник, а не только первой.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для измерениянелинейных искажений, содержащее 25последовательно соединенные пассивный режекторный фильтр и анализатор спектра (.23Однако при использовании этогоустройства в результат измерения ЗОвносится погрешность за счет неравномерности амплитудно-частотной характеристики фильтра,Цель изобретения - повышение точности измерения коэффициента гармо 35ник.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измерениямалых коэффициентов гармоник сигнала, содержащее режекторный фильтри анализатор гармоник, дополнительно введены импульсный генератор,синхронизирующий вход которого соединен с входной клеммой непосредственно, а выход подключен к входной клемме через последовательносоединенные первый ключ, первый ивторой суммирующие резисторы и второй ключ, причем общий вывод резисторов подключен к входу режекторного Фильтра и через коммутатор -к входу анализатора гармоник, приэтом второй вход коммутатора подключен к выходу режекторного Фильтра,55На чертеже представлена блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство содержит импульсныйгенератор 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 З,и 4 непосредственно, а выход подключен к анализатору гармоник.Устройство работает следующим образом.Входной исследуемый сигнал, который можно представить в видеО(11,:Ь БАЛ-ссоэ 2 игг-ЫпЗв 1+есоэ ФмФ, Ьс е 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 сигналаО(Ц,=: . - 51.Е, (2О, 27 к 1 Кизск= "фгде 8 - скважность импульсногосигналапоступает на второй вход указанного сумматора, где и суммируется с сигналом (1)(1 у(1=(3(ф 1, НФ (Яи далее через режекторный фильтр 6 поступает на анализатор 8 гармоник.Измерения проводят следующим образом: устанавливают амплитуду импульсного сигнала О(И)иО(1) с, т, е. до той величиньг, когда высшие гармоники импульсного сигнала примерно равны по амплитуде высшим гармоникам исследуемого сигналаУстанавливают 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 устанавливают скважность импульсного сигнала два. Можно установить промежуточную скважность так чтобы одно 1092425временно присутствовали все гармоники импульсного сигнала. Однако в этом случае предлагаемое устройство не обеспечивает измерение фазыгармонических составляющих исследуемого сигнала. Фаза гармонических составляющих исследуемого сигнала , определяется по известной фазе гармонических составляющих импульсногосигнала со скважностью два и три 1 О(легко устанавливаемой с большойточностью по анализатору спектрапо обращению в ноль соответствующейгармоники) плюс время Задержки,устанавливаемое после компенсациигармоник. Режекторным фильтром 6подавляют первую гармонику сигнала(3), тем самым устраняя продуктыискажения 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 25Б( С) и Б ( С) с то продукты искажения,возникающие при прохождении по нелинейным трактам анализатора спектраотрежектированного сигнала, будуттак малы по сравнению с высшими гар- З 0мониками этого сигнала, что их можноне учитывать.Изменяя амплитуду (в небольшихпределах) и задержку импульсногосигнала, производят компенсированиеизмеряемой гармоники сигнала соответствующей гармоникой импульсного сигнала до полного исчезновения отклика этой гармоники с экрана анализатора спектра, после чего гармоникибудут равны по амплитуде и фазеИмпульсный сигнал подается непосредственно на вход анализатора 8 гармоник. Амплитуда сигнала настолько мала, а форма так близка к 45 прямоугольной, что продукты искажения, которые возникают при прохождении 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 55 на экране анализатора спектраВ предлагаемом устройстве моделируется исследуемый сигнал с тем от личием, что у модели первая гармоника примерно такого же уровня, чтои высшие. При прохождении этого сигнала по нелинейным трактам анализатора спектра продукты искажения оттакого сигнала гораздо меньше уровняпромоделированных высших гармоники 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 сРО. - О, К,1 С 1 Сф Ц1 С 1,2,3,напряжение измеряемой гармоники;коэффициент передачи режекторного фильтра на частотегармоники К1(4) - разность напряжений 1-х гармоник исследуемого и импульсного сигналов на выходО,:О, - О,1 С 1 И де режекторного фильтра, получившаяся в результате ихнеполной компенсации; О;и - напряжение 1-й гармоники импульсногосигнала;ЬО. К. - разность напряжений1-х гармоник на выходе режекторногофильтра.Указанную разность можно приравнять к наименьшему напряжению Б, при котором начинает исчезать отклик гармоники на экране анализатора спектра. О=дО. К до = В предлагаемом устройстве погрешность измерения гармонических составляющих определяется погрешностью неполной компенсации гармоник исследуемого импульсного сигнала ск и погрешностью измерения анализатора гармоник оф 1.Составитель Н. МихалевТехред Т.Дубинчак Корректор И. Эрдейи Редактор И. Касарда Заказ 3249/29 Тираж 711 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5(1 о к При чувствительности порядка мкВ,которая обеспечивается анализаторами спектраПоэтому, если напряжение измеряемой гармоники даже на гране чувствительности, то и в этом (наихудшем) случае погрешность измерения равна р д /50-100 1с 1 К; (50-100) К 1и так мала, что ею можно пренебречьв равенстве5 "у- дик фдд одгде ду - погрешность измеренияпредлагаемым устройством.Погрешность измерения предлагаемым устройством практически опреде О ляется погрешностью измерения анализатора спектра, что выгодно.,отличает его от прототипа, у которогопогрешность Дф ъ) д;,