Устройство для измерения искажений сигналов с учетом их спектра

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН щ .б 01 К 23/2 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ еский и нтитут ельство ССС /04, 1969. ьство СССР 26, 1974, а и измерелов. И с. 48,уюцим иненГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1, Авторское свидетР 294115, кл.01 0 292. Авторское сви,-,отелР 518741, кл.01 Й 29/3. Рубичев Н.А. Оценкние искажении радиосигна(54,(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ИС 1 ЖЖЕНИ 1 СИГНЛЛО 3 С УЧЕТОИ ИХ СПЕКТРА, содержащее первый и второй аттенюаторы, ключ, М последовательно соединенных режекторных фильтров, суммирующий блбк, регистрирующий блок, первый квадратичный детектор и Й качалов сравнения, причем первый вход устройства подключен к входу первого аттенюатора, второй вход устройства через ключ подключен к входу второго аттенюатора, первые входы каналов сравнения объединены, вторые входы каналов сравнения объединены, один из входов суммируюцего блока через первый квадратичный детектор подключен к выходу последнего изпоследовательно соединенных режект рных фильтров, выход суммирующего блока подключен к входу регистрирующего блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения реальных искажений сигналов, дополнительно введены первый, второй и третий Фильтры, пер- вып и второй нелинейные элементы идополнительных аттенюаторов, причем выходы каналов сравнения через соответствуюцие дополнительные аттенюаторы подключены к соответств входам суммирующего блока, объег ные первые входы каналов сравнениячерез последовательно соединенныепервый нелинейный элемент и первыйфильтр подключены к выходу первогоаттенюатора, объединенные вторыевходы каналов сравнения через последовательно соединенные второйнелинейныйэлемент и второй Фильтрподключены к выходу второго аттенюатора, вход первого из последовательно соединенных режекторных фильтровчерез третий фильтр подключен квыходу второго нелинеиного элемента. 2, Устройство по п,1, каналы сравнения которого содержат вычитающий блок и два полосовых Фильтра, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения динамического диапазона, в каждый канал сравнения дополнительно введены последователь- ( но соединенные первый квадратор, пер выи интегратор, первый блок извлече- = ния квадратного корня, при этом вход первого квадратора подключен к выходу первого полосового Фильтра, вход которого подключен к первому входу ;канала сравнения, а выход первого блока извлечения квадратного корня подключен к первому входу вычитаю- щего блока, второй вход которого через последовательно соединенные второй блок извлеченггя квадратного корня, второй интегратор и второй квадратор подключен к выходч второго полосового фильтра, вход которого подключен к второму входуканала сравнения, кроме того, первый вход вычитающего блска ерез выпрямитель подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к второму входу блока измерения отношения, первый вход кото - .рого пЬдключен к выходу ги,1 чптаюиего блока, а выход через последовательно соединенные первый управляющий аттенюатор и третий квад1075181 ратор - к выходу канала сравнения,второй вход сумматора через второйуправляемый аттенюатор подключенк блоку выработки напряжения амеИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля искажений электрических сигналов с учетом их спектра, 5Известно устройство для измерения коэффициента гармоник электрических периодических сигналов, содержащее ключ, Фильтр, измерительный прибор, выпрямители, интегрирующие )Оцепочки и пороговое устройство,причем один из контактов ключа подключен,через выпрямитель и интегрирующую цепь к входу порогового усгройства, выход последнего подсоединен к другому контакту ключа, а между выходом Фильтра и входом измерительного прибора включены выпрямитель и интегрирующая цепь 11 .Недостатком этого устройства является то, что измеряются гармонические искакения.специально подобранного гармонического тестового сигнала,при этом остается неизвестным вкакой степени получаемая оценка характеризует степень искажений реального сигнала, который будет действовать на входе исследуемой системы при эксплуатации и в общем случаеможет занчительно отличаться от тестового сигнала, 30Известно устройство для автоматического измерения сигнал/шум, содер.жащее генератор опорного напряжения, измеритель отношения и дваквадратурных канала, состоящих из Фазовращателя на 90 , последовательноОсоединенные перемножители и интегра-торы, между генератором опорногонапряжения и входами перемножителейвключены последовательно соединенные 40регулируемый Фазовращатель и коммутатор на два положения, первый выходкоторого соединен с входамк перемножителей непосредственно, а второй - через фазовращатель на 45 , кОвыходам интеграторов через первыевыходы двух других коммутаторов надва положения подключен амплитудныйдискриминатор, выход которого соединен с управляющим входом регулируемого Фазовращателя, причем вторые выходы коммутаторов подключенык измерителю отношения а управляющие входы всех коммутаторов соединены с устройством, управляющим переключением 21, 55 щения, причем управляющие входыпервого и второгО управляемых аттенюаторов подключены к выходу первогоинтегратора. Недостатком этого устройства является то, что измерение искаженийосуществимо только для узкополосныхквазигармонических сигналов, суцественно отличающихся от реальных, Кроме того, устройство не измеряет мультипликативные искажения сигнала.Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения искажений, содержащее первый и второйаттенюаторы, ключ, МК ) 1) режекторных фильтров, суммируюцее устройство, регистрирующее устройство,первый квадратичный детектор и И каналов сравнения, состоящих соответственно из первого и второго полосовых фильтров, первого и второго выпрямителей, второго квадратичного детектора и вычитающего блока, первыйвход которого через последовательносоединенные первый выпрямитель к первый полосовой Фильтр соединен с первым входом канала сравнения, второйвход через последовательно соединейные второй выпрямитель и второйполосовой Фильтр соединен с вторымвходом канала сравнения, выход через второй квадратичный детекторсоединеи с выходом канала сравнения,первые входы каналов сравнения объединены и через первый аттенюатор соединены с первым входом устройства,вторые входы каналов сравнения объединены и через последовательно соединенные второй аттенюатор и ключсоединены со вторым входом устройства, один из входов суммирующего устройства через последовательно соединенные первый квадраткчный детектор ирежекторных фильтров соединен свыходом второго аттенюатора, остальные входы соединены с соответствующими выходами каналов сравнениявыход суммирующего устройства соединен с регистрирующим устройством 3 .Недостатком этого устройства является невысокая точность оценкиреальных искажений сигнала Причины этого следуюцие.Известное устройство реализует алгоритмНа фиг,1 изображена блок-схемапредлагаемого устройства, на фиг.2блок-схема канала сравнения.Предлагаемое устройство содержит1) каналов 1 сравнения,первые входы 2 которых объединены.ичерез последовательно соединенныепервый нелинейный. элемент 3, первыйФильтр 4 и первый аттенюатор 5 подключены к первому входу б устройства, вторые, входы 7 объединены и через последовательно соединенные второй нелинейный элемент 8, второйФильтр 9, второй аттенюатор 10.,инормально замкнутый ключ 11 подключены к второму входу 12 устройства суммируюций блок 13, один извходов 14 которого через последовательно соединенные первый квадратичныйдетектор 15, И последовательносоединенных режекторных фильтров 16 20и третий Фильтр 17 подключен к выходу 18 второго нелинейного элемента 8,другие входы 19,суммирующего блока 13,через соответствующие дополнительныеаттенюаторы 20 подключены к выходам 21 каналов 1 сравнения соответственно, выход 22 соединен с регистрирующим блоком 23, каждый из каналов 1 сравнения содержит вычитающий блок 24, первый вход 25 которого через последовательно соединенныепервый блок 26 извлечения квадратного корня, первый интегратор 27,первый квадратор 28, первый полосовойфильтр 29 подключен к первому входу 2канала 1 сравнения, а второй вход 30вычитаюцего блока 24 через последовательно соединенные второй блок 31извлечения квадратного корня, второйинтегратор 32, второй квадратор 33,и второй полосовой фильтр 34 подключен к второму входу 7 канала сравнения, кроме того, первый вход 25вычитающего блока 24 через выпрямитель 35 подключен к первому входу сумматора 36, выход которого подключен к второму входу блока 37 измерения отношения, первый вход которогоподключен,к выходу вычитающего блока24, а выход через последовательносоединенные первый управляемый аттенюатор 38 и третий квадратор 39к выходу 21 канала 1 сравнения, второй вход сумматора 36 через второйуправляемый аттенюатор 40 подключен к блоку 41 выработки напряжения смещения, гричем управляющиевходы первого 38 и второго 40 аттенюаторов подключены к выходу первого интегратора 27.Устройство работает следующим образом,60Каналы 1 сравнения, на первые входы 2 которых через последовательносоединенные первый нелинейный элемент 3, первый фильтр 4 и первыйаттенюатор 5 поступает сигнал с пер вого входа 6 устройства, а на вторыевходы 7 через последовательно соединенные второй нелинейный элемент 8,второй фильтр 9, второй аттенюатор 10и нормально замкнутый ключ 11 поступает сигнал с второго входа устройства 12, на выходе 21 формируют сигналошибки.Первый и второй аттенюаторы 5 и 10при этом нормируют входные сигналы.Цепочки состоящие из последовательносоединенных первого фильтра 4 и пер"ного нелинейного элемента 3, второгоФильтра 9 и второго нелинейного элемента 8 имитируют амплитудно-частотные и амплитудные характеристики приемника информации, При этом сигналына первом 2 и втором 7 входах каналов сравнения подвергаются предыскажениям, соответствующим искажениямих в тракте реального приемника информации.Один из входов 14 суммирующего блока 13 через последонательно соединенные первый квадратичный детектор 15, 8 последовательно соединенных режекторных фильтров 16 и третийфильтр 17 соединен с выходом 18 второго нелинейного элемента 8. ТретийФильтр 17 имеет амплитудно-частотную характеристику, соответствующуюэнергетическому спектру ожидаемогосигнала, а каждый-й . = 1- И)режекторный Фильтр 16 настроен начастоту, соответствующую частоте настройки полосовых фильтров 27, 30-го канала 1 сравнения, При этом пастонное напряжение, поступаюцее навход 14 суммирующего блока 13, будет результатом квадратичного детектирования первым квадратичным детектором 15 нелинейных и шумовых продуктов искажений в полосе частот,сответствующей полосе частот ожидаемого сигнала, с весом спектральныхкомпонент, соответствующим весуспектральных компонент ожидаемогосигнала,:кроме спектральных компонент, вырезаемых режекторными фильтрами 16.Остальные 1 входов 19 сумми.рующего блока 13 через дополнительные аттенюаторы 20 соединены соответственно с выходами 21 каждогоиз каналов 1 сравнения.Затухание каждого 1 -го дополнительного аттенюатора 20 определяется удельной мощностью весом) 1 -йспектральной компоненты нормированнойамплитудно-частотной характеристики приемника информации,Каждый из каналов 1 сравненияизмеряет отличие энергетическихспектров на первом 2 и втором 7 входах канала сравнения.Формирование напряжения, пропорционального абсолютной ошибке, происходит в каналах 1 сравнения следующимобразом. На первый вход 25 1.-го вычитаюцего блока 24 поступает напряжение ( 0,1 , соответствующее огибащей квазигармонического сигналав полосе частот Д 0 , Формируемогопервым полосовым фильтром 29 из пол,ного сигнала, суцествующего на перпервом входе 2 1 -го каналасравнения.Напряжение огибающей выделяетсяс помоцью детектора, образованного 10первым квадратором 28 и первым интегратором 27, а затем обрабатывается первым блоком 26 извлеченияквадратного корня, Аналогичнона втором входе 30 вычитаюцего блока 24 с помощью второго полосовогофильтра 34,.второго квадратора 39,второго интегратора 32 и второгоблока 31 извлечения квадратного корня, формируется напряжение (0,)соответствующее огибающей квазигармонического колебания, формируемого вторым полосовым фильтром 34 из полного сигнала, поступающего на второйвход 7 г -го канала 1 сравнения,Характеристики первого и второгополосовых фильтров 29 и 34, первогои второго квадраторов 27 и 33, перного и второго интеграторов 27 и 32и первого и второго блоков 26 и 31извлечения квадратного корня выби- . ЗОраются идентичными.На первый вход сумматора 36 черезвыпрямитель 35 поступает напряжение (О 1,) , являющееся результатом"выпрямления напряжения Ц , присутствуюцего на входе 25 вычитаюцегоблока 24. На второй вход сумматора 36 через второй управляемый аттенюатор 40 с коэффициентом передачи Кд поступает напряжение от бло Ока 41 выработки напряжения смецения.При этом на втором входе сумматора 36 формируется напряжениесг, = Огд сд , пропорциональное мгновенной чувствительности приемникасигналов в д -ой полосе частот.Измеритель 37 отношения, на первый вход которого с выхода вычитаюцего устройства 24 поступает напряжение 01 - 0 д, а на второй входс выхода сумматора Зб поступает напряжение Ол,1 Ос, формирует на выходе напряжение, пропорциональное О;,которое после прохождения через первый управляемый аттенюатор 38 с коэффициентом передачиКдс, пропорциональным мгновенному.коэФФициенту передачи приемника информации поступает на вход третьего квадратора 39. Напряжение на выходе 21-го канала сравнения1 О ,) г Од 3Управление коэффициентами передачи первого 38 и второго 40 управляемых аттенюаторов.осуществляетсяпутем подачи. напряжения с выходапервого интегратора 27,Таким образом, на каждый-йвход суммирующего устройства 13 поступает постоянное напряжение, соответствующее разности энергетическихспектров в с -й анализируемой полосечастот с весом, определяемым амплитуно-частотной характеристикой приемника информации.Выходное напряжение с выхода 22суммируюцего устройства, пропорциональное реальной ошибке измеряемогосигнала, поступает на регистрирующееустройство 23, например вольтметр.Калибровка устройства осуществляется путем размыкания ключа 11,В этом случае отличие анализируемых энергетических спектров равио100Применение предлагаемого устройства в составе измерительной системыпозволило получать оценку искаженийв процессе одного цикла измерения,что повысит производительность этойсистемы с 80 до 1000 измерений микро-.схем в 1 ч. Это, в свою очередь,обеспечило снижение трудоемкостипроверки, например схемы измерительного усиЛителя И 045 УТ 1/1, с 36 с до3 с, что дает снижениестоимостиизмерений на 0,12 руб.При средней потребности по отрасли приборостроения 200000 микросхемизмерительных усилителей годовойэкономический эффект от использования измерительной системы, реализованной на основе предлагаемогоустройства, составит 24000 р, 10751811075181 ь Н.Михалев СоставителПатрушева Техред М.Тепер Корректор О,Тигор едакто исноССР Заказ 492/3 д. 4/5