Анализатор спектра

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕИИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ(53)М. Кл. С 01 В 23/00 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 23, 1181(71) Заявит Институт электродинамики АН Уть измерений извеседостаточна,ия - повышение точ Изобретение относитсятельной технике и может тзовано для определения амплитуд гармоник периодических сигналов.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство , содержащее блок умножения, формирователь констант, счетчик, умножитель частоты, преобразователь кода в число импульсов, нуль- .органы, интегратор и регистратор(1). Однако точнос т ного устройства нЦель изобретенности измерений.Поставленная цель достигается тем что в анализатор спектра, содержащий блок умножения, вход которого подключен к последовательно соединенным формирователю, умножителю частоты и преобразователю кода в число импульсов, счетчик, выходы которого через блок формирования . констант соединены с управляющими входами блока умножения, интегратор, два нуль-органа, два элемента И и регист ратор, дополнительно введены второй интегратор, комбинационный сумматор, два ключа, три триггера и делитель напряжения, причем ключи включенымежду выходом блока умножения и вхочдом интеграторов выход первого изкоторых подключен к регистратору ик делителю напряжения, управляющиевходы обоих ключей соединены с выходами первого триггера, один изкоторых соединен также с управляющим входом комбинационного сумматора, включенного между выходами старших разрядов счетчика и входамистарших разрядов блока формированияконстант, выходы делителя напряжения и второго интегратора подклю чены ко входам обоих нуль-органов,выходы которых соединены со входамивторого ,и третьего триггеров, другие входы которого соединены с выходами формирователя, связанного 20 также с управляющими входами обоихинтеграторов и с одним из входовпервого триггера, другой вход которого подключен к выходу умножителячастоты, инверсные выходы второго 2 и третьего триггеров подключены че"рез первый элемент И к первому входусчетчика, а прямой выход третьеготриггера через второй элемент И соединен со вторым входом счетчика, 30 выход преобразователя кода в числоимпульсов соединен с соответствующими Входами второго и третьеготриггеров и обоих элементов И.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого анализатора.Анализатор содержит блок 1 умножения, формирователь 2, умножитель 3частоты, преобразователь 4 коца вчисло импульсов, ключ 5, интеграторб, регистратор 7, второй ключ 8,второй интегратор 9, нуль-органы 10и 11, делигель 12 напряжения, триггеры 13 и 14, элементы И 15 и 16,счетчик 17 , триггер 18, сумматор19 и блок 20 формирования.Работает анализатор следующим образом,15Исследуемый сигнал поступает наформиронагель 2, ьыходные импульсыкоторого пс ле умножения в умножителе 3 частоты поступает на преобразователь 4 кода з число импульсов. На 2 Оу 51 равляо 111 их входах преобразователя 4устанавливается код, равный номеруисследуемой гармоники, При этом послекаждого импульса на входе преобразозателя 4 на его выходе Формируется дпачка импульсов, Количество импульсоз В пачке равно К. Эти импульсыпосту 11 ают на входы уста 51 онки н 0триггеров 13 и .14 и подтверждают ихсосгоя 1:ие Ванное " О , Так как1. - э3 Отриггера 13 и 14 находятся в состоянии 0, то злемент И 15 открыт,а .цзл 1 лт И .1 б закрыт, При этом11 м 11 у.гьс и с выхода преобразователя 4поступают на счетный Вход счетчи-ка 17,Счетчик 1.7 имеет К устойчивыхсосто 51 нийЕс 1 и исхоДное состояниес 1 етчика 17 равно 9 то, в соответствии с вьш 1 есказаннвм, состояниесчетчика 17 после и-го импульса на 4 Овыходе умножителя 3 частоты равност, =- 11 ой ,1 (9 0 + пК) (1)Так как сче 7 нйй вход триггера 18подклк 1 чен к выходу умножителя 3частоты, то его состояние при нечетных и ранчо фф 1 ф, а при четных0, соответственно на управляющийвход сумматора. 19 поступает 1при четных и, и он прибавляет код."(14 к выходному счетчику 17, 50Каждому состоянию с 5 на входахблока 20 формирования констант соответствует код на его выходе з 1 п - 9,Мкоторый поступает на управляющиевходы блока 1 умножения,Выходное напряжение блока 1 начетных тактах умножителя частотыпоступает через ключ 5, на интегратор б, а на нечетных тактах - черезключ 8 на интегратор 9. В конце измерительного периода Т 1, на выходах 60интеграторов б и 9 будут напряжения,пропорциональные с точностью допостоянного 5.оэффициента косинуснойаи синусной Всоставляющим К-ой гармоники ряда Фурье, в ко торый раскладывается напряжение 13(1) . Отметим, что аи В получены по разным выборкам напряжения П , т,е. В по четным, а а по нечетньм, однако это на точность измерения не влияет, так как моменты выборок напряжений и фазы функцийУ 181 п.-"- 9 и сон -,7- 9 совпадают. Напрякения Ви а 1, с выходов интеграторов б и 9 поступают на нуль-органы 10 и 11.Сигнал логическая 1 на выходе нуль-органа 10 будет в конце периода Т только при условииК, В + асО (1) где Кд 1,-коэФфициент передачи делителя 12 напряжения.Сигнал логическая 1 на выходе нуль-органа 11 будет только приУСЛОВ 1 ЛИКн- асо (2)После начала очередного периода измерений формирователь 2 вырабатывает короткий импульс, который синхронизирует установку в 1 одного из триггеров 13 и 14, а также производит установку в 0 триггера 18 и сброс интеграторов б и 9.Если выполнилось условие (1), то триггер 13 устанавливается в 1, при этом закрывается элемент И 15, и очередной импульс с выхода преобразователя 4 не поступит на вход счетчика 17. Это приводит к тому, что исходное состояние счетчика 17 в начале периода Т уменьшится на/ единицу.ГЕсли ныполнилось условие (2), то триггер 14 устанавливается н 1, при этом закрывается элемент И 15 и открывается элемент И 16. Тогда очередной импульс с выхода преобразователя 4 поступает на счетный вход счетчика 17, а его состояние увеличится на две единицы, что соответствует увеличению его исходного состояния 9 в начале периода на единицу. Этот импульс с выхода преобразонателя 4 поступает на входы установки в "0 триггеров 13 и 14, сбрасывает их. После этого тольКо элемент И 15 будет открыт.Если не выполнилось ни одно из условий (1) и (2), то ни один из триггерон 13 и 14 не устанавливается в 1.После этого цикл работы устройства начинается сначала, но теперь величина 9 изменилась таким образом чтобы модуль разности фас ( и1 с 5,уменьшился. Процесс изменеЧния до будет продолжаться до тех пор, йока не выполняется ни одно из условий (1) или (2) . При этома( сДнДля устойчивой работы устройстна величину К следует выбирать не более Т/Б.= "1 иЙт.е. мультипликативная погрешность измерения А не превосходит величину С,1при К 72 и не превосходит (О величину 1при Ы)24.Повышение точности и помехоустойчивости в предложенном устройстве достигается вследствие того, что максимальное значение величины в находится в результате ее сравненйя с величиной ав соответствии с Формулами (1), (2) и (3) . При этом результаты сравнения не зависят от абсолютных значений а . и вк а только от угла сдвига Фазы гармони в 2 О ки и исходного состояния счетчика о в начале периода измерений, Скачки амплитуды гармоники не приводят к сбоям в работе ус гройства, так как величины а и визменяются в одина ковых пропорциях, а нуль-орган фиксн - рует только знак ьыражений (1) и (2) .Формула изобретенияАнализатор спектра, содержащий блок умножения, вход которого подключен к последовательно соединенным Формирователю, умножителю частоты и преобразователю кода в число импульсов, счетчик, выходы которого через блок Формирования констант сое-, динены с управляющими входами блока умножения, интегратор, два нуль-органа, два элемента И и регистратор,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтос целью повьиаения точности измерений, в него дополнительно введенывторой интегратор, комбинационныйсумматор, два ключа, три триггераи делитель напряжения, причем ключивключены между выходом блока умножения и входом интеграторов, выходпервого иэ которых подключен к регистратору и к делителю напряжения,управляющие входы обоих ключей соединены с выходами первого триггера,один из которых соединен также суправляющим входом комбинационногосумматора, включенного между выходами старших разрядов счетчика и входами старших разрядов блока Формирования констант, выходы делителянапряжения и второго интегратораподключены ко входам обоих нуль-органов, выходы которых соединены совходами второго и третьего триггеров, другие входы которого соединены с выходом Формирователя, связанного также с управляющими входамиобоих интеграторов и с одним из входов гервого триггера, другой входкоторого подключен к выходу умножителя частоты, инверсные выходы второго и третьего триггеров подключены через первый элемент И к первому входу счетчика а прямой выходтретьего триггера через второй элемент И соединен со вторым входомсчетчика, выход преобразователя кодав число импульсов соединен с соответствующими входами второго и третьего триггеров и обоих элементов И,И:точники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР У 432411, кл. 6 01 й 23/12, 1974.883772 дактор Г, Волкова ставитель А. ОрловкредИ.Лсталош Корректор Н. Шв Заказ 10217/б 7 Тираж 735 ВНИИПИ Государствен по делам изобретен 113035, Москва, Ж, РПодписи еного комитета СССРий и открытийаушская наб., д. 4/5илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная