Анализатор спектра

Союз СоветнихСоцмалистмческикРеспублик ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ34581 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) Автор изобретения О, Л. Карасинский Институт электродинамики АН Украинской ССР;спользовано для определения гармоникисследуемого сигнала, представляемогов виде ряда Фурье,Известен анализатор спектра, содержащий электронные ключи, масштабирующие резисторы, интегрирующие блоки,генератор функций Уолша, согласующиеустройства Ц . Принцип действия этого1 Оанализатора спектра основан на модуляции входного сигнала функциями Уолшаи последующим суммированием сигналовв интегрирующих блоках. Недостаткомэтого анализатора спектра являетсяего сложность.Известно также устройство аналогового определения ортогональных составляющих спектра финишных сигналов, содержашее схему периодической выборкимгновенных значений сигнала, сумматор в виде многовходового интегросуммирующего усилителя, генератор импульсов, согласующий каскад, инвертирующий 2каскад, В состав схемы периодическойвыборки мгновенных значений сигналоввходят сдвигающий регистр, ключи. Всостав сумматора-интегратора входят,взвешивающие резисторы, конденсаторв цепи обратной связи 21.Недостатком такого устройства такжеявляется его сложность,Целью изобретения является упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем,что в анализаторе спектра, содержащеМраспределительный блок, вход которогосоединен с генератором импульсов, элементы ИЛИ, интегросуммирующий усилитель, вход которого через взвешивающие регисторы подключен к выходам .коммутирующих ключей, а. первые входыпоследних - к входу устройства и к выходу элемента НЕ, выходы коммутирующих ключей попарно подсоединены к одному взвешивающему резистору, а вторые входы коммутирующих ключей черезсоответствующие элементы ИЛИ подклю734581 и ии)д 5. щ(а Р)Су КВ(. О О где ЗО где О;1 И ,;МИ1 с Ю о1( 9) 55 чены к выходам распределительного блока.На чертеже изображена блок-схема анализатора спектра, содержащего инвертор 1, имеющий коэффициент передачи равный - 1, аналоговые коммутирующие ключи 2, взвешивающие резисторы 3, операционный усилитель 4, конденсатор 5 в цепи обратной связи усилителя 4, элементы ИЛИ 6, распределительное 0 устройство 7, вспомогательный генератор импульсов 8.сРезистор 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 0)к или - Ох.Как известно, ортогональные составля ющие гармоник напряжения, представляемого в виде ряда фурье, равны В РВ - Е и(-)сое(5 ), Д 1 И - число выборок за период Т;К(Т ) - заачеиие входного сигналав момент К-ой выборки;- - номер исследуемой гармоники.Если выбрать величины сопротивления резисторов 3 такими, чтобы при определе 45 нии В. или Су они были бы обратно пропорпионапьными С 05 (Ж 5 К) или ЯИ (" у К ), т. е. то выходное напряжение усилителя 4 после окончания цикла интегрированиябудет равно, соответственно для косинусной и синусной составляющих(ь) ВЬхВ к(т 1 ЫК о о СО - величина емкости конденсатора 5;- время, на которое откры.ваются ключи 2. Полагая значение Онеизменным за времяиз выражений ( 5), ( 6) по- лучим миых 0 В"(и )сое ( 5 К)ВЭ. о о и-О/)кй, и /т 1, . двью с д ии )515( - Т) Су о ок.-1 Сравнивая выражения (7), (8) соответственно с выражениями (1), (2) видим, что выходное напряжение на операционном усилителе в конце периода пропорци онально ортогональной составляющей д" -ой гармонике входного сигнала.Как правило, число выборок за период выбирается равным 2 п 5, поэтому можно сократить число взвешивающих резисторов до И/4, т, е. до 2 , а ЧИСЛО КЛЮЧЕЙ дО И/2, т, Е, дО 2 а 1 а 5, Это следует из того, что абсолютные значенинпоам 5 К) и 51 П( -Х К) пРинадлежат множеству 5 ра а х-аи ЯАМИ 2)а, 555) 91 И ги один и тот же резистор можно в одном случае подключать к шине х, ав другом к шине - ОХ. Схема выборакоммутирующего ключа (элементы ИЛИ6, Устройство 7 ставит в соответствие Сов - ,ТН 1 или Л 1 н(-ш уК,олин ие элементов множества9).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 устройство 7 имеет число устойчивых состояний 10 И . Каждому устойчивому состоянию л о, где 5 =1,20 распределительного устройства 7, при определении косинусной составляющей, соответствует йодключение резистора, сопротивление/И. которо равно% сов, тВ) к шине Ок., если знак косинуса плюс, или к шине"0, если знак косинуса минус. Аналогично при определении синусной состав,ляющей подключается резистор, сопро,тивление которого равно Так как число резисторов меньше в четыре раза числа выборок мгновенных30 значений входного сигнала за период, то один и тот же резистор подключается к шинам 0, и-О несколько раз за период, Поэтому ключи 2 подключаются к распределительному устройству через элементы ИЛИ 6, На чертеже иэображе 35 на,блок-схема устройства для определения косинусоидальной составляющей пер; вой гармоники при числе выборок равном 16 за период, Распределительное .уст 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, Порядок подключения элементов ИЛИ 6 к выходам распределительного устройства 7 обозначен на чертеже числами. 734581 6Таким образом, попарное соединениекоммутирующих ключей 2 с одним взвешивающим резистором 3 и подключениеуправляющих входов ключей 2 через, .логические элементы ИЛИ 6 к выходамраспределительного устройства 7 позволяет уменьшить в четыре раза числовзвешивающих резисторов и в два разачисло коммутирующих ключей. Так каксопротивления взвешивающих резисторовобратно пропорциональны значениям синуса или косинуса и, поэтому, не могутбыть выбраны иэ стандартной шкады сопротивлений, то приходится набирать сопротивления взвешивающих резисторов . иэнескольких резисторов, сопротивления.которых выбираются из стандартной шкалысопротивлений. Применение бесконтактных коммутирующих ключей требует ин 20 дивидуальной наладки каждого ключа.Поэтому сокращение количества взвешивающих резисторов и коммутирующих ключей позволяет упростить изготовление иналадку устройства.формула изобретенияАнализатор 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 выходуэлемента НЕ, отличающийсятем, что, с целью упрощения устройства,выходы коммутирующих ключей попарноподсоединены к одному взвешивающемурезистору, а вторые входы коммутирующих ключей через соответствующие элементы ИЛИ подключены к выходам распределительного блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 480993, кл. б 01 Я 23/16, 1975,2, Авторское свидетельство СССРМ 438939, кл, э 01 й 23/00, 1974,734581 ихй Составитель А. Орловхая Техред Н. Бабурка Корректор Т. Скворцов Каы ед Тираж 1019ПИ Государственного комипо делам изобретений иосква, Ж, Раушская н Заказ 20 Подписноетета СССоткрытийб., д. 4/ ЦН 1 13035, М илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,