Устройство для регистрации спектральных характеристик исследуемого временного сигнала

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ к Авторскому свидетельству

Союз Советскил

Социал истическил

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 24Х.1966 (№ 1079453/26-24) с присоединением заявки ¹ 1074388/26-24)

Приоритет

Опубликовано 04Х,1967. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 9Х111.19G7

Комитет по делам

I изобретений и открытий ери Совете Министров

СССР

Лвторы изобретения

В. Б. Смолов и L . Л. Кантор

Ленинградский электротехнический ицститут им. В. И. Ульянова (Ленина) Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СПЕКТРАЛЬНЬ1Х

ХАРАКТЕРИСТИК ИССЛЕДУЕМОГО ВРЕМЕННОГО СИГНАЛА

Известны устройства для исследования спектральных характеристик временного сигнала. В них исследование спектральных характеристик осуществляют с помощью перестраиваемого генератора и спектроанализаторов.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что оно является универсальным и позволяет исследовать спектральные характеристики сигнала и осуществить преобразование частотного спектра периодического сигнала.

В нем дополнительно установлены входной

lf выходной коммутаторы, аттепюаторы lf схемы вычитания. Входная клемма и выход функционального генератора через соответствующие аттенюаторы подключены ко входному коммутатору и к схеме вычитания, а выход входного коммутатора через аттенюатор и выход схемы вычитания подключены к выходному коммутатору, соединенному с индикатором нуля, причем входная клемма связана с гснератором пилообразного напряжения.

Для повышения точности преобразования частотного спектра периодического сигнала и расширения диапазона рабочих частот, в нем в плечи функционального генератора через ключи включены дополнительные конденсаторы.

Принципиальная схема устройства изображена на чертеже.

Оно содержит генератор 1 пилообразного напряжения (ГПН); пороговые у стройства (ПУ) 2; аттешоаторы 8 — 5; коммутаторы 6 — 7; схему вычитания 8; индикатор нуля 9; переключатель 10; U (t) — выходное напряжение исследуемой системы авторегулирования; напряжение U„ ffa выходе ГПН; выходы 1 — n

ПУ; сопротивления Я; конденсаторы С; ключи 1(; напряжение U,питания; выходное напряжение U„(t) мостового универсального функционального генератора (МУФГ); Kollдснсаторы Со, соответствующие быстрому режиму раооты; конденсаторы С„, соответствующие медленному режиму работы.

В исходном (статическом) состоянии

U„=-0; соответственно U, ®=О, U.;,,(t) =0, У =О, на выходах пороговых устройств импульсов нет, все ключи в нижнем (по схеме) положении. Конденсаторы заряжены до напряжений, определяемых сопротивлениями

imp, )тт.; U, (t) =О, соответственно Ь, (1) =О, U„, (t) =О. Таким образом, U,, (t) — U„(t)=-0, на индикатор нуля напряжение не поступает.

При подаче на вход исследуемой системы авторегулирования единичного возмущения возникает напряжение U„(t), которое через аттенюатор 8, коммутатор о, аттенюатор 4 и

30 коммутатор 7 поступает на электронный ос195530 циллограф — индикатор нуля 9. На последний через аттенюатор 5 поступает также напряжение U (t), генерируемое мостовым универсальным функциональным генератором (МУФГ). его схема содержит RC-ячейки памяти и работает следующим образом. Выходное напряжение U генератора 1 пилообразного напряжения, синхронизированного напряжением Ь (t), поступает на вход и пороговых устройств 2, являющихся амплитудными дискриминаторами (папример, триггера

Шмитта). Выходные импульсы переключают двухпозициопные, например полупроводниковые, ключи К вЂ” К„ячеек памяти 1 — и, вырабатывая п отрезков экспонент U,(tД—

U (ti). Например, с приходом от 2 i-импульса ключ К. переходит в нижнее, а ключ

К, — в верхнее (по схеме) положение, в результате выключается i — 1 и включается

i ÿ÷åéêà, т. е. в выходной диагонали моста, плечи которого образованы сопротивлениями

R, Rl i, Л2 r, прекращается действие U(t; i) и начинает действовать U(t,). Параметры

U(t,) регулируются: напряжение U, перезаряда емкости С; регулируется сопротивлениями R1 i, R2 t, Rp f, постоянная времени т ;— сопротивлением R-.-i, границы участков аппроксимации 3,. — напряжением срабатывания

ПУ, период следования — периодом следования U„. Далее рассматривается взаимодействие МУФГ со схемой сравнения, обеспечивающее решение поставленной задачи. Регулируя МУФГ и тем самым Uo (ti), оператор добивается равенства U, (t) = U.;. (Ц, о чем свидетельствует слияние этих кривых на индикаторе 9. Для большей точности получения равенства на индикаторе 9 через К2 поступает от схемы вычитания 8 разность U,, (/)—

U „®. Частота коммутатора К, больше, чем

К2, поэтому на индикаторе 9 можно одновременно видеть U, (t), U„(t) и Ц,., (t)

U„(t), причем по мере приближения к равенству можно использовать максимальную чувствительность индикатора без перегрузки его усилителя, для чего используется аттенюатор 4х. Поскольку U,, (t) и U,-, (t) отличаются от U,(t) и Ух(Ц только масштабами, то полученное равенство приводит также к равенству U,(t)=U (Ц. Параметры U,, t;, сь членов экспоненциального ряда отсчитываются по шкалам соответствующих органов управления.

Включение переключателя 10 и подсоединение конденсаторов С„позволяют осуществлять преобразование частотного спектра периодического сигнала. При этом осуществляется преобразование масштаба времени

5 U, (t) =U„(t) в К раз, где К вЂ” коэффициент преобразования, т. е. получение вместо У„(1) напряжения U„(xt). Для этого вместо конденсаторов Ci к плечам места подключают конденсаторы С,„= кС; „- и одновременно

10 в К раз изменяют период следования U„.

Преобразованное папря>кение U, (кl) =

= Ux(tet), с аттенюатора 5 (переключатель 10 в положении 2). Погрешность запоминания и воспроизведения определяется в основном нестабильностью параметров RC-ячеек и изменением формы напряжения при изменении периода его следования. Расчеты показывают, что при коэффициенте преобразования K (10 и использовании стабильных деталей суммар20 ная среднеквадратная погрешность преобразования составляет пе более 1,50 0. Предлагаемое устройство может быть использовано при анализе спектра инфранизкочастотного сигнала на обычном анализаторе спектра, работаю2 щсм в диапазоне частот от десятков герц и выше.

Предмет изобретения

1. Устройство для регистрации спектральных характеристик исследуемого временного сигнала, содержащее мостовой универсальный функциональный генератор с генератором пилообразного напряжения и индикатор нуля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия регистрации спектральных характеристик исследуемого сигнала, в нем дополнительно установлены входной и выходной коммутаторы, аттенюаторы и схема вычитания. и входная клемма и выход функ40 циональ ого генератора через соответствующие аттешоаторы подключены ко входному коммутатору и к схеме вычитания, а выход входного коммутатора через аттенюатор и выход схемы вычитания подключены к выход45 ному коммутатору, соединенному с индикатором нуля, причем входная клемма связана с генератором пилообразного напряжения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования частотного спектра периодического сигнала и расширения диапазона рабочих частот, в нем в плечи функционального генератора через ключи включены дополнительные конденсаторы

195530

Составитель И. Н. Шувалова

1 сдактор Н. Л, Джарагетти Текред T. П. Курилко Корректоры: М. П. Ромашова и Т. Д. Чунаева

Заказ 2514/19 Тираж 53о Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, р. Серова, д, 4

Типография, пр Сапунова, 2