Устройство для измерения малых коэффициентов гармоник

(511 С СССРРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН О(21) 3644165 (22) 16.09.8 (46) 15.04,8 (72) И,А.Теш (53) 621. 317 (56) 1. Справ тельным приб нова, т.3, с ог Бюл. В 14в 353. 1 (088. 8)очник по радиоиэмери" рам. Под ред. В.С.Нас 193, 1974. ОСУДАРСТВЕННЦЙ НОМИТО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ(54 Ц 57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯМАЛЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГАРМОНИК, содержащее анализатор спектра, о т - .л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности измерения,в него введены первый, второй, третий и четвертый фазовращатели, первый и второй инверторы, первый,второй и третий аттенюаторы, первыйи, второй балансный модуляторы, первый и второй сумматоры, гетеродини импульсный генератор, при этомвход устройства является входомпервого и второго фазовращателя и первого аттенюатора, а выход перв офазовращателя через последовательносоединенные первый инвертор, первыйсумматор, второй вход которого .черезимпульсный генератор подключен квыходу первого фазовращателя, и первый балансный модулятор подключен кпервому входу второго сумматора, выход которого подключен к входу анализатора спектра., второй вход черезпоследовательно соединенные второйбалансный модулятор и второй инвертор - к выходу второго фазовращателя, а третий вход - к выходу первого аттенюатора, при этом, второйвход первого балансного модуляторачерез последовательно соединенныевторой аттенюатор и третий фазовращатель, а второй вход второго балансного модулятора через последовательно соединенные третий аттенюатор и четвертый фаэовращатель подключены к выходу гетеродина.Изобретение относится к радиоизмерениям и может использоватьсядля измерения коэФФициентов гармониксигнала с прецизионной Формой волны,Известны анализаторы спектра, 5предназначенные для визуальногонаблюдения спектра сигнала и измерения амплитуды и частоты отдельныхспектральных составляющих, состоящих иэ последовательно соединенных Юсмесителя, первый вход которого является входом прибора, усилителя промежуточной частоты, детектора,вертикально отклоняющих пластиносциллограФической трубки, горизонтально отклоняющие пластины черезгенератор развертки и управляемыйчастотно-модулированный гетеродинподключены к второму входу смесите"ля Я, 20Однако в известных анализаторахспектра за счет наличия нелинейныхэлементов при измерении малых коэФ"Фициентов гармоник вносится дополнительная погрешность, обусловленная нелинейным и комбинационнымиискажениями входного сигнала и сигнала гетеродина, которая приобретает тем больше влияние на результатизмерений, чем меньше измеряемые Зе 1коэФФициенты гармоник.Цель изобретения - повышениеточпости измерения,Указанная цель достигается тем,что в устройство для измерения малых коэФФициентов гармоник, содержащее анализатор спектра, введеныпервый, второй трстии и четвертыйФазовращатели, первый и второй инверторы, первый, второй и третийаттеьеесаторы, первый и второй балансный модуляторы, первый и второй сум-.маторы, гетеродин и импульсный генератор, при этом вход устройстваявляется входом первого и второгоФазовращателя и первого аттенюатора, а выход первого Фазовращателячерез последовательно соединенныепервый инвертор, первый сумматор,второй вход которого через импульс Оный генератор подключен к выходупервого Фазовращателя, и первый балансный модулятор подключен к первому входу второго сумматора, выходкоторого подключен к входу анализатора спектра, второй вход черезпоследовательно соединенные второйбалансньей модулятор и второй инвертор - к выходу второго Фазовращателя, а третий вход - к выходу первого аттенюатора, при этом второйвход первого балансного модуляторачерез последовательно соединенныевторой аттенюатор и третий Фазовращатель, а второй вход второго баланского модулятора через последовательно соединенные третий аттенюатор и четвертый Фазовращатель подключены к выходу гетеродина.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит первый, Второй, третий ичетвертый Фазовращатели 2,3 и 4, первый и второйинверторы 5 и 6, первьейе, второй итретий аттенюаторы 7,8 и 9, первыйи второй балансные модуляторы е 0 ипервый и второй сумматоры 12 и 13, гетеродин 14, импульсный генератор 15 и анализатор 16 спектра. причем вход устройства соединен с входами первого и второго Фазовращателей 1 и 2 и первого аттеьюатора 7, при этом выход первого Фазовращателя 1 через последовательно соединенные первый инвертор 5,. первый сумматор 12, первый балансный модулятор 10 подключен к Входу второго сумматора 13, выход которого подклю чен к входу анализатора 16 спектре, второй вход сумматора 13 через последовательно соединенные второй балансный модулятор 11 и второй инВертор 6 годключен к выходу второго Фазовращателя 2, а третий - к выходу первого аттенюатора 7, Второй вход первого модулятора 10 через последовательно соединенные второй аттенюатор 8 и третий Фазовращательа второй вход рг модляторачерез последовательно подк:еюченные третий аттенюатор 9 и четвертый фазовращатель 4 подключен к вьеходу гетеродина 14.Работа устройства заключается в следу 10 щемНа вход устройства подается сигнал ВидяЕ 1)О 70 =Е а сов(Ка 1+114 4 Ъ з(сЕ 1+" 4)К где К - номер гармонической составляющей,Й - частота основной гармоники,11а,ь- коэФФициентье, через которыевычисляется амплитуда К-йгармоники,Вследствие того, что высшие гармоники предполагаются малыми, счи 1 таемчто о,Ъ а + Ьпри К2.Фазовращатели 1 и 2 дают сдвиг фаз най /4, на их выходах получаем соответственно сигналыО,=Е асоьКа 1 ФЪ,впкМ);2- б5 К Я 1 1 5 К С 05 11"4 , 51со 6 Кй 1 Ф Я) где 11 - амплитуда импульсного сигнала,Я - фаза, зависящая от задержкиимпульсного сигнала,8 - скважность.Амплитуда импульсного сигнала Цмного меньше амплитуды первой гармоники сигнала (1) и одного порядка саамплитудами высших гармоник этогосигнала.В инверторах 5 и 6 сигналы 2 иЦ1 2инвертируются, т,е. получаются сигналы вида 1 р и - О д.( Я 45Б сумматоре 12 складываются сигналы(11, и, сумма этих сигналов,а. также сигнал 0 поступают на2первые входы балансных модуляторов10 и 11 соответственно.50Гетеродин 14 генерирует сигналсодержащий, кроме основной частоты,еще набор гармоник, и записываетсяв виде Цр = 2 со 5 пСА/4,8 ропи 4 7(5) п= Отличие коэффициентов в (1) и (2) объясняется тем, что в последующих блоках устройства, содержащих нелинейные элементы, происходит ис кажение входного сигнала (1), так как эти искажения считаем одного порядка с искажениями входного сигнала, то по-прежнемуа +Ь, ак Ь, при К 2 (3)20 остается в силе.В импульсном генераторе 5 засинхронизованным сигналом 011 происходит генерация прямоугольных импульсов нецелочисленной скважности, например 8 =2,5, для того, чтобы в сигнале присутствовали все гармони- ки где и - номер гармонической составляющейф- частота основной гармоники,Ан,8, - коэффициенты, через которыевычисляется амплитуда К-йгармоникиА, 8, яА+8 при К 2.Фазосдвигающие устройства 8 и 9 дают сдвиг Фаз на/4, на их выходахполучаем соответственно сигналы"г"сиз псд85, , ы 1г =3- -опы+8 совпис,и:Сигналы 0 и О, через аттенюаторы 8 и 9 подаются на первые входы балансных модуляторов 10 и 11 соответственно.В балансных модуляторах 10 и 11 происходит модуляция сигналов 0; и 0 сигналами 0 О и 0. соответствен. но.11 редположим, что нелинейные элементы в балансных модуляторах 10 и 11 имеют одинаковые характеристики:СОСф С,ц .7где ц - действующее на нелинейныхэлементах напряжение.Для простого балансного модулятора 10, состоящего из двух нелинейных элементов, справедливоЦо, 4 16 ) 11 = 1 д Оц 01 эгде 0,0 2 - напряжения, действующиена 1 и 2 нелинейных элементах простого баланс- ного модулятора,С учетом того, что нелинейные элементы в простом балансном модуляторе включены встречно, выходной ток будет равенк-д ай СоС,О,ф СгЦ.Со С,Ог-С 2 О- =аС,-О О 4 С -О, Оа (7)Аналогично в модуляторе 11, имеяКц я,фц.О= Од, г, )подставляя в (7), получаем:-2 С,Оо -4 СгОп Ооки нелинейных элементовмодулятора 1 О, описываемые1150573 Составитель Н.МихалевРедактор М.Дылын Техред З,Палий Корректор О.Тигор Заказ 2137/35 Тираж 7 ВНИИПИ Государств по делам изобр 113035, Москва, Ж8 Подписннного комитета СССРтений и открытийРаушская наб д. 4 тент иал ППП ектнан, + Ужгород, у которую можно измерить анализатором 16 спектра.При рассмотрении сигнала (9) можно видеть, что при прохождении его по нелинейным трактам анализатора спектра нелинейные искажения не повлияют на результат измерений, так как первая гармоника импульсного сигнала ввиду того, что амплитуда 0,1 много меньше первой гармоники сигнала (1), будет примерно одного уровня с измеряемой гармоникой, комбинационные искажения также не повлияют на результат измерения в силу условия (5).Перед измерением гармоник сигнала (5) необходимо на экране анализатора 16 спектра добиться регулировками в балансньк модуляторах подавления гармоники частотой 6 введением ослабления аттенюаторами 8 и 9 подавления гармоники с частотой Сд - , введением ослабленияаттенюатора 7 подавления гармоникис частотой 3 ; регулировкой задерж ки сигнала, генерируемого импульс"ным генератором 15, подавления гармоники с частотой яй .После указанных операций на экране анализатора спектра можно счи О тать значение амплитуды гармоникис частотой Кй сигнала (1).В предлагаемом устройстве с помощью простых средств достигаетсяповышение точности при измерениималых коэффициентов гармоник сигнала с прецизионной формой волны, таккак из исследуемого сигнала перваягармоника исключается и, следовательно, не создает дополнительных комби-.20 национных искажений на нелинейныхэлементах анализатора спектра.