SU864173A1 - Измеритель нелинейных искажений - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к радиоиэмерит .ельиой технике и может быть использовано при анализе электрических сигналов, а также в автоматамеених измеритепьных системах. Известно устройство дл  измерени нелинейных искажений гармонических сигналов, в котором коэффициент нели нейных искажений определ етс  как от ношение среднеквадратичёегкого значени  напр жени  высших гармоник Ug к ср«днеквадратическому значению нап р жени  полного сигнала U, V г.1бл-.оо% : , Г определ етс  выражением и.+и .-fooVo . (-) Относительна  погрешность измере ни  при уровне нелинейных искажений входного сигнала К 0,1% ( Uj. 0,001 и„ с оп|эедел етс  как .00%-. Кг Тогда в соответствии с выргикением ( 1) имеем ,, Уо,о(, .д- ., -1 1 , 007о 1%. Полученный результат говорит о полной недостоверности измерени ми псмоцью известного измерител  нелинейных искажений величин К менее 0,1% в подавл ющем большинстве реальных сигналов. Измерение малых искажений с помощью анализаторов спектра или селективных вольтметров хаэактериэуетс  большой трудоемкостью и требует проведени  вычислительных операций после окончани  процесса измерени . Дл  исследовани  характеристик многих радиотехнических устройств требуетс  знать и частные коэффициенты гармоник Кг, , К , ... так как нелинейные искажени  сигналов усилителей и генераторов определ ютс  в основном 2-й гармоникой , а трактов магнитной .за ис и - воспроизведени  3-й. Устройство содержит опорные генераторы, фазовращатели , смесители, умножители частоты, фазовый детектор и перестраиваекый генератор 1., В этом устройстве измерение малых нелинейных искажений характериэуетс  йиэкой точностью, а при выfcOKOM уровне шумов низкой достовер ностью результата измерени . Поэтому дл  измерени  весьма малых искажений пор дка 0,008%, в единичных случа х примен ют уникальные комплексы, содержащие большое количество сложных приборов в том числе анализатора спектра. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  измеритель нелинейных искажений , содержащий автоматический вхо ной блок, блок управлени , режекторный усилитель и электронно-счетный частотомер, выход которого соединен с управл ющим входом р«жекторного усилител , соединенного со входом преобразовател  переменного напр же члп в посто нный ток, последовательн соединенного с вольтметром,Напр  ение , измер емое вольтметром, равно коэффициенту нелинейных искажений. Результа измерени  таким устройство нелинейных искажений, например, в Каналах передачи и записи - воспроиз ведени  информёщии, динамический диа пазон которых равен 60 Дб и среднеквадратическое напр жение шумов составл ет ,, U 0,1% и„ 2 . Однако известные измерители нелинейных искажений не позвол ют опреде лить частотные коэффициенты нелинейных искажений. Цель изобретени  - повышение точности измерений и расширение функцио Нсшьных возможностей. Поставленна  цель достигаетс  тем что в измеритель нелинейных искажени содержащий автоматический входной блок, режекторный усилитель, электро но-счетный частотомер, блок управлен преобразователь переменного напр жени  в посто нный ток и вольтметр, пр чем выход автоматического входного блока-соединен со входами электрон™ но-счетного частотомера и режекторно го усилител , выход которого соедине с входом блока управлени , выход электронно-счетного частотомера соединен с другим входом режекторного усилител , выход преобразовател  переменного напр жени  в посто нный ток соединен с вольтметром, дополнительно введены блок коквлутащии, блок сравнени , переключатель, упранл емый генератор, пороговый блок и последовательно соединенный индикатор недостоверных показаний, причем выход электронно-счетного частотомера соединен с входом блока коммутации выход которого соединен с другим входом блока управлени , выход кото рого через управл емый генератор сое динен с одним из входов блока сравнени  и переключател , выход которо соединен с входом преобразовател  переменного напр жени  в посто нный ток, выход которого соединен с одним из вхолов порогового блока, выход режекторного усилител  соединен с другим входом переключател  и бло ,ка сравнени , выход которого соединен с третьим входом блока управлени  и другим входом порогового блока. Функционашьна схема измерител  нелинейных искажений представлена, на чертеже. Измеритель нелинейных искажений со;с|ержит входной блок 1, режекторный усилитель 2, электронно-счетный j;) частотомер 3, блок коммутации 4, блок сравнени  5, блок управлени  6, переключатель 7, управл емый генера- ( тор 8, преобразователь.9 переменного напр жени  в посто нный ток, пороговый блок 10, вольтметр 11, индикатор недостоверных показаний 12. Измеритель работает следующим образом . Исследуемый сигнал поступает через автоматический входной блок 1, где его уровень нормируетс , т,е. напр жение на выходе блока 1 устанавливаетс  посто нным, на режекторный усилитель 2и электронно-счетный частогомер 3, осуществл ющий измерение частоты сигнала и формируювд1й числовой код первой fo и высших 2fo, 3fp, . . .К: гармоник. с помощью кода f осуществл етс  настройка режекторного усилител  2 на частоту первой гармоники и, следовательно, исключение первой гармоники из входного сигнала. Сигнал с выхода режекторного усилител  2, содержащий в себе информацию об уровне нелинейных искажений через перключатель 7 поступает на преобразователь 9 переменного напр жени  в посто нный ток, обеспечивающий преоб-. разование его в посто нное напр жение, уровень которого пропорционгшен среднеквадратическому значению высших гармоник входного сигнала и, следовательно , уровню нелинейных искажений сигнала. Вольтметр 11 осуществл ет индукцию полученного результата непосредственно в процентах. Параллельно, с выходом режекторного усилител  2 сигнал высших гармоник поступает на один из входов блока сравнени  5, второй вход которого подключен к выходу управл емого гене:ратора 8. Блок управлени  6 обеспе;Чивает получение управл ющих сигналов , позвол щих получить на выходе генератора 8 гармоническое колебание, совпадающее по частоте, фазе и амплитуде с одной из высших гармоник входного сигнала. Номер гармоники, на которую настраиваетс  генератор 8, определ етс  кодом частоты подаваемой на блок управлени  6 с выхода электронно-счетного частотомера 3 через блок коммутации 4. Точна  настройка по фазе и амплитуде сигнала обеспечидваетс  за счет включени  блока управлени  6 и управл емого генератора 8 обратной св зи с выхода блока сравнени  6 на ее вход. Таким образом уровень напр жени  на выходе генератора 8 точно соответствует уровню напр жени  одной из гармоник.

В том случае, если номер гармоники с наибольшим уровнем неизвестен, код частоты необходимой гармоники на вход блока управлени  не подбиот. При этом, с учетом того, что критерием У равлени   вл етс  минимальное напр жение сигнала на выходе сравнени  5, то управл емый генератор 8 настраиваетс  на гармоническую составл ющую с наибольшим уровнем вне зависимости от ее частоты. Следовательно, на выХоде блока сравнени  1 отсутствует не только перва  гармоника, исключенна  из сигнала с помощью блока режекторного усилител  2, но и наибольша  гармони1 а, определ юща  уровень нелинейного искажени  сигнеша. При измерении малых и сверхмалых величин нелинейных искажений имеетс  возможность оценить уровень шумов в сигнале , как определ ющего фактора достоверности результата измерени .

При измерении малых искажений, (Напр жение на выходе блока сравнени  определ етс  ,в основном шумами входног сигнала.Следовательно,пороговый блок 110 осуществл ет сравнение уровн  шумов в тракте со значепием измер емой величины . В том случае, если уровень шумов превышает некоторый уровень,определ емый измер емой величиной и допустимой погрешностью измерени , .на выходе порогового блока 10 по вл етс  сигнал, включающий индикатор недостоверных показаний 12. Таким образом исключаетс  возможность получени  недостоверных результатов измерени . Кроме того в данном устройстве имеетс  возможность измерени  коэффициента гармоник с высокой точностью при уровн х шумов, близких и Даже равных уровню высйшх гармоник. Дл  этого на вход преобразовател  9 . с помощью переключател  7 подают сигнал не с блока 2, ас генератора 8.

Как было показано ранее, это напр жение равно напр жению(гармоники с Нёшбольшим уровнем. При этом а выходном напр жении генератора 8 отсутствует шум и, следовательно, исключаетс  определ ема  шумом пограиность измерени . При включении управлени  генератором по частоте, т.е. при подаче кодов 2fQ,3f(j, ...Nfo на блок управлени  б, г.а вход преобразовател  9 подаютс  напр жени , равные со-, ответственно 2-ой, 3-ей, .. .Nf гармоникам , следовательно, результатом измерени   вл ютс  частные коэффициенты гармоник KTQ , га, « « rftУстройство позвол ет значительно увеличить производительность измерений (более чем в 10 раз) частных коэффициентов нелинейных искажений по сравнению с известными (применение анализаторов спектра или селективных вольтметров), и так же быстро определ ть номер гармоники, вызывающей наибольшие иск ени  исследуемого сигнала, . В измерителе, также устранено воздействие шумов на измерительный тракт, что позвол ет снизить ограничени  на нижний предел измерени , наложенные шумами входног сигнала.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР

584261, кл. G 01 R 23/20, 06.08.76.

2.Патент Японии № 49-7758, кл, 11ОНО, 22,02,74 (прототип).