Автоматический анализатор гармонических составляющих сигнала

(5)4 С 01 К 23 1 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ дйюзовано при спектрал налов сложной формь монические составля ом анализе си но изменяющимими на фоне шиизобретения и инсти око ко ия анализатора в о измерения парам их составляющих в СССР1976,ОР ГАРМОастоты ко ольном со вени измери- испольени,и в у яются во вр тавленной ц ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСНОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВ(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАНИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮШИХ СИГНАЛА(57) Изобретение относитсятельной технике и может быт содержащих гарющие с произволь- .времени частота" лосного шума, Цель ение быстродейстежиме циклическотров гармоничесходного сигнала, одятся в произ- и и независимо меДля достижения постройство допол13089 нительно введены переключатель 11, ключ 4 прерывания, ключ 16 пуска, ключ 15 сброса, блок 17 управления иодинаковых запоминающих цепочек, каждая из которых состоит из зарядного резистора 19, запоминающего конденсатора 20 и двух ключей 18.1 и 211, Анализатор также содержит входное устройство 1 смесители 2 и 5, усилители 3 и 6 промежуточной частоты, узкополосный фильтр 4, квадратич 30ный детектор 7, индикатор 8, измеритель 9 частоты, частотный дискриминатор 10, преобразователь 12 напряжение-частота, пороговые элементы 13и 23, операционный усилитель 22,.Уменьшение времени анализа гармонических составляющих позволяет болееэффективно отслеживать изменения ихуровней и частот, что существеннопри анализе нестационарных процессовс быстроменяющимися параметрами,1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при спектральном анализе сигналов сложной формы, содержащих гармонические составляющие с произвольно изменяющимися во времени частотами на фоне широкополосного шума,Цель изобретения - повышение быстродействия анализатора в режиме циклического измерения параметров гармонических составляющих входного сигнала, частоты которых находятся в произвольном соотношении и независимоменяются во времени,На чертеже представлена структурная схема предлагаемого анализатора,Анализатор содержит последовательно соединенные входное устройство 1,первый смеситель 2, первый усилитель3 промежуточной частоты узкополос"ный Фильтр 4, второй смеситель 5,второй усилитель 6 промежуточной частоты, квадратичный детектор 7 и индикатор 8, а также измеритель 9 частоты, подключенный к выходу второгоусилителя 6 промежуточной частоты,частотный дискриминатор 10, переключатель 11, преобразователь 12 напряжение-частота,. первое пороговое устройство 13, ключ 14 прерывания, ключ15 сброса, ключ 16 пуска, блок 17 управления, первые ключи 18,1-18,п запоминающих цепочек, зарядные резисторы 19,1-19,п, конденсаторы 20,120,п, вторые ключи 21.1-21,п запоминающих цепочек, операционный усилитель 22 и второе пороговое устройство 23,Выход преобразователя 12 напряжение-частота соединен с входами первого 2 и второго 5 смесителей, а еговход подключен к выходу операционного усилителя 22, к входу второгопорогового устройства 23, к второму 5 входу ключа 15 сброса и выходам вторых ключей 19.1-19. Ф запоминающихцепочек, Выход второго пороговогоустройства 23 соединен с первым входом блока 17 управления, ключ 16 пуф ска подключает общую шину к третьемувходу блока 17 управления, а выходпервого порогового устройства 13 соединен с вторым входом блока 17 управления, Первый выход блока 17 управления подключен к управляющемувходу переключателя 11, второй выход - к управляющему входу ключа 14прерывания, третий выход - к управляющему входу ключа 15 сброса, четвертый и последующие выходы блока 17 управления - к соединенным управляющимвходам первых и вторых ключей 18,1"18,п и 21,1-21,п первой и последующих запоминающих цепочекТочки соединения зарядных резисторов 19,119,п и запоминающих конденсаторов20.1-20.п подключены к первому входуключа 15 сброса и инвертирующему входу операционного усилителя 22. Неинвертирующий вход последнего соединен с общей шиной, Выход переключателя 11 через ключ 14 прерывания подключается к первым входам первых ключей 18,1-18,п запомйнающих цепочек 35 К первому аналогичному входу переключателя 11 подключен источник опорного напряжения, а к второму аналоговому входу переключателя 11 - второйвыход частотного дискриминатора 40 10, 1308930Анализатор работает следующим об-,разом,Входной сигнал через входное устройство 1, первый смеситель 2 и первый усилитель 3 промежуточной частоты поступает на вход узкополосногофильтра 4 и частотного дискриминатора 10, Выходной сигнал узкополосного фильтра проходит через второй смеситель 5 и второй усилитель 6. промежуточной частоты и детектируется,Результат детектирования поступаетна индикатор 8 уровня, а частота гармонической составляющей входного сигнала измеряется с помощью измерителя9 частоты,В качестве сигнала гетеродина дляпервого и второго смесителей используется выходной сигнал преобразователя 12 напряжение-частота, управляемого с выхода операционного усилителя 22,После замыкания ключ, 16 пускаблок 17 управления устанавливает анализатор в исходное состояние; ключпрерывания замкнут, к входам первыхключей 18,1-18,п запоминающих цепочекс выхода переключателя 11 подключеноопорное напряжение -Г 1, ключи 18.1 -18,п и 21.1-21,п запоминающих цепочек и 30ключ сброса замкнуты, конденсаторы 20.120,в разряжаются через ключ сброса, а навыходе операционного усилителя 22 устанавливается начальное напряжение,соответствующее начальной частоте 35диапазона анализатораЗатем на управляющий вход ключа 15 подается команда раэмыкания, и конденсаторы20.1-20, и начинают заряжаться от источника опорного напряжения, а напряжение на выходе операционного усилителя 22 линейно растет и соответственно изменяется частота настройки анализатораПри совпадении частоты настройки анализатора с частотой 45первой гармонической составляющейпервое пороговое устройство 13 срабатывает по сигналу первого выхода частотного дискриминатора 10, а блок 17управления дает команду раэмыканияключей 18,1 и 21.1 первой запоминающей цепочки, На конденсаторе 20,1сохраняется напряжение, соответствующее частоте настройки анализатора напервую гармоническую составляющую,Тем временем конденсаторы 20,2-20,1продолжают заряжаться через резисторы 19.1-19, п с той же постоянной времени заряда, напряжение на выходеоперационного усилителя 22 продолжаетизменяться по линейному закону, ипри появлении на выходе частотногодискриминатора 10 сигнала о совпадении частоты настройки анализатора с частотой второй гармоническойсоставляющей входного сигнала анализатора ключи 18.2 и, 21,2 размыкаются,на конденсаторе 20,2 фиксируется напряжение, соответствующее частоте второй гармонической составляющей анализируемого сигнала и т,д, Окончаниепроцесса поиска гармонических составляющих сигнала определяется либо посигналу раэмыкания ключей 18,п и21.п последней запоминающей цепочки,либо по сигналу второго пороговогоустройства 23 о превышении выходнымнапряжением операционного усилителя22 уровня, соответствующего концучастотного диапазона анализа,После окончания процесса поискагармонических составляющих анализируемого сигнала по команде с первоговыхода блока 17 управления анализаторпереходит в режим циклического анализа по частотам составляющих с автоматической коррекцией изменений частот, Переключатель 11 подключает квходу ключа 14 напряжение с второговыхода частотного детектора, В первом полутакте настройки на гармоническую составляющую спектра ключ 4разомкнут. Ключи первой запоминающейцепочки замыкаются, остальные ключи18,2-18,п и 21,2-21.п разомкнуты,Напряжение на выходе усилителя 22становится равным зафиксированномуна конденсаторе 20,1, т,е. соответствующим частоте настройки анализатора на первую составляющую анализирующего сигнала. После завершенияпереходных процессов в узлах частот-ного дискриминатора ключ 14 замыкается, сигнал с второго выхода частотного дискриминатора подключается кпервой запоминающей цепочке, конденсатор 20,1 перезаряжается до точнойнастройки анализатора на частоту первой гармонической составляющей (т.е.до нулевого напряжения на второмвыходе частотного дискриминатора).Госле окончания измерения уровь,и частоты первой гармонической составляющей сигнала ключ 14, а такжеключи 181 и 211 размыкаются и замыкаются ключи 18.2 и 21.2, Процесс30 Формула изобретения Составитель В,.ВеличкинРедактор О. Юрковецкая Техред Л.Олейник, . Корректор С, Иекмар Заказ 1794/37 Тираж 731 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 5 13089 анализа второй гармонической составляющей спектра аналогичен первой, Цикл обзора диапазона по частотам гармонических составляющих заканчива ется на той из запоминающих цепочек, в которую занесена информация о частоте последней обнаруженной гармони" ческой составляющей, Затем цикл обзора снова начинается с первой запоминающей цепочки. ОУменьшение времени анализа гармо" нических составляющих позволяет бблее эффективно отслеживать изменения их уровней и частот, что особенно важно при анализе нестационарных процессов 1 с быстроменяющимися параметрами,Автоматический анализатор гармо- , 20 нических составляющих сигнала, содержащий последовательно соединенные входное устройство, первый смеситель, первый усилитель промежуточной частоты, узкополосный фильтр, второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор и индикатор, а также измеритель частоты, подключенный к вь 1 ходу второго усилителя промежуточной частоты, последовательно соединенные частотный дискриминатор и первое пороговое устройство, вход частотного дискриминатора соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, и пре" 35 образователь напряжение-частота, вы-, ход которого соединен с вторыми входами первого и второго смесителей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, 0 в него дополнительно введены переключатель, ключ напряжения, ключ пуска, ключ сброса и /ь одинаковых параллельно соединенных запоминающих цепочек,каждая из которых состоит из последовательно соединенных первого ключа, зарядного резистора, запоминающего конденсатора и второго ключа, иблок управления, причем вход преобразователя напряжение-частота подключен к выходу, операционного усили"теля и входу второго порогового устройства, выход которого соединен спервым входом блока управления, управляющий вход переключателя подключен к первому выходу блока управления, первый аналоговый вход переключателя - к источнику опорного напря-жения, а второй аналоговый вход переключателя - к второму выходу частотного дискриминатора, выход переключателя через ключ прерывания соединен с входами первых ключей запоминающих цепочек, объединенные выводырезисторов и конденсаторов запоминающих цепочек соединены с инвертирующим входом операционного. усилителяи первым входом ключа сброса, второйвход ключа сброса соединен с выходами вторых ключей запоминающих цепочек и выходом операционного усилителя, управляющий вход ключа прерывания подключен к второму выходу блока управления, управляющий вход ключа сброса подключен.к третьему выходу блока управления, объединенныеуправляющие входы первых и вторыхключей запоминающих цепочек каждойзапоминающей цепочки подключены соответственно к .четвертому и п+3) последующим выходам блока управления,выход первого порогового. устройстваподключен к второму входу блока управления, третий вход блока управле"ния через ключ пуска соединен с об"щей шиной, с которой также соединенинвертирующий вход операционного усилителя.