Измеритель нелинейных искажений

 

Саюа Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<щ8641 73

В АВТОРСКОМУ С ВТИШ".ЗВУ (о11Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 15.11.79 (23) 2838503/18-21 р „З

G 01 R 23/20 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Гостдарствеииый комитет

СССР ае дедам изобретений в открытий

Опубликовано 1509.81, Ьюллетень МЯ 34

Дата опубликования описания 170981

{53) УДК бг1. 317. .362. (088.8) (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКИКЕНИЙ

Полученный результат говорит о полной недостоверности измерения с помощью известного измерителя нелинейных искажений величин К менее

О, 1к в подавляющем большинстве реаль" ных сигналов. Измерение малых искажений с помощью анализаторов спектра или селективных вольтметров ха"рактеризуется большой трудоемкостью и требует проведения вычислительных операций после окончания процесса измерения. Для исследования характеристик многих радиотехнических устройств требуется знать и частные коэффициенты гармоник Кг-„, Кг

Кеи, так как нелинейные искажения сигналов усилителей и генераторов определяются в основном 2-й гармоникой, а трактов магнитной .эайнси — вос. произведения 3-й. Устройство содержит опорные генераторы, Фазовращатели, смесителн, умножители частоты, Фазовый детектор и перестраиваемый генератор (1).

В этом устройстве иэмерение малых нелинейных искажений характери1 10-е

"-4,41 40

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано при анализе электрических сигналов, а также в автоматических, измернтечьных системах .

Известно устройство для измерения нелинейных искажений гармонических сигналов, в котором коэффициент нелинейных искажений определяется как отношение среднеквадратичеакого значенияя напряжения высших гармоник 1)бс к среднеквадратическому значению напряжения полного сигнала Ut,, 100 /а г определяется выражением

О +О .400 /о ° (")

"г О,., Относительная погрешность измере- 20ния при уровне нелинейных искажений входного сигнала K 0,1% (0В„= 0,001 U ) определяепгя как

Кг

Тогда в соответствии с выражением (1) имеем

1,41 "0 -" 10 ° 100 /о=4-1о

1 ° 40

8б4173 эуется Ийзкой точйостью, а при высоком уровне шумов низкой достоверностью результата измерения. Поэтому для измерения весьма малых искажений порядка 0,008%, в единичных случаях применяют уникальные комплексы, содержащие большое количество сложных приборов, в том числе анализатора спектра.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является измеритель нелинейных искажений, содержащий автоматический входной блок, блок управления, режекторный усилитель и электронно-счетный частотомер, выход которого соединен с управляющим входом режекторного 15 усилителя, соединенного со входом преобразователя переменного напряжения в постоянный ток, последовательно соединенного с вольтметром,Напря-— жение, измеряемое вольтметром, равно щ коэфФициенту нелинейных искажений.

Результа измерения таким устройством нелинейных искажений, например, в каналах передачи и записи — воспроизведения информации, динамический диа- 5 пазон которых равен бО Дб и среднеквадратическое напряжение шумов составл яет

ЛЗ = 0,1Ъ U (2).

Однако известные измерители нелинейных искажений не позволяют опреде- 30 лить частотные коэффициенты нелинейных искажений.

Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение функциональных воэможностей. 35

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель нелинейных искажений> содержащий автоматический входной блок, режекторный усилитель, электронно-счетный частотомер, блок управлениями преобразователь переменного напряжения в постоянный ток и вольтметр, причем выход автоматического входного блока. соединен со входами электронно-счетного частотомера и режекторно" го усилителя, выход которого соединен с входом блока управления, выход электронно-счетного частотомера соединен с другим входом режекторного усилителя, выход преобразователя переменного напряжения в постоянный ток соединен с вольтметром, дойоляительно введены блок коммутации, блок сравнения, переключатель, управляемый 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 управления, выход кото- @) рого через управляемый генератор соединен с одним иэ входов блока сравнения и переключателя, выход которого соединен с входом преобразователя переменного напряжения в постоянный ток, выход которого соединен с одним иэ входов порогового блока, выход режекторного усилителя соединен с другим входом переключателя и бло,ка сравнения, выход которого соединен с третьим входом блока управления и другим входом порогового блока.

Функциональна схема измерителя нелинейных искажений представлена, на чертеже.

Измеритель нелинейных искажений содержит входной блок l режекторный усилитель 2, электронно-счетный ) частотомер 3, блок коммутации 4, блок сравнения 5, блок управления 6, переключатель 7, управляемый генера" тор 8, преобразователь .9 переменного напряжения в пос тоянный ток, пороговый блок 10, вольтметр 11, индикатор недостоверных показаний 12.

Измеритель работает следующим образом.

Исследуемый сигнал поступает через ав томатичес кий в хо,ной блок 1, где его уровень нормируется, т,е, напряжение на выходе блока 1 устанавливается постоянным, на режекторный усили тель 2 и электронно-счетный частотомер 3, осуществляющий измерение частоты сигнала и формирующий числоВоА код первой fo и высших 2fg ЗЕд, ..,Nf гармоник. С помощью кода f. .о осуществл яетс я настройка режекторного усилителя 2 на частоту первой гармоники и, следовательно, исключение первой гармоники и з входного сигн ала.

Сигнал с выхода режекторного усилителя 2, содержащий в себе информацию об уровне нелинейных искажений через перключатель 7 поступает на преобразователь 9 переменного напряжения в постоянный ток, обеспечивающий преобразование его в постоянное напряжение, уровень которого пропорционален среднеквадратическому значенйю высших гармоник входного сигнала и, следовательно, уровню нелинейных искажений сигнала. Вольтметр 11 осуществляет индукцию полученного результата непосредственно в процентах.

Параллельно, с выходом режекторного усилителя 2 сигнал высших гармоник поступает на один иэ входов блока сравнения 5, второй вход которого подключен к выходу управляемого гене;ратора 8. Блок управления 6 обеспе,чивает получение управляющих сигна лов, позволящих получить на выходе генератора 8 гармоническое колебание, совпадающее по частоте, фазе и амплитуде с одной из высших гармоник входного сигнала. Номер гармоники, на которую настраивается генератор 8, определяется кодом частоты подаваемой на блок управления 6 с выхода электронно-счетного частотомера 3 через блок коммутации 4. Точная настройка по фазе и амплитуде сигнала обеспечи1вается эа счет включения блока управ864173

Формула изоeретения пения 6 и управляемого генератора 8 цепь обратной связи с выхода блока . C. сравнения 6 на ее вход. Такйм образом уровень напряжения на выходе генератора 8 точно соответствует уровню напряжения одной иэ гармоник. 5

В том случае, если номер гармоники с наибольшим уровнем неизвестен, код частоты необходимой гармоники на вход блока управления не подают. При этом, с учетом того, что критерием ynq0 равления является минимальное напряжение сигнала на выходе сравнения 5, то управляемый генератор 8 настраивается на гармоническую составляющую . c наибольшим уровнем нне зависимости от ее частоты. Следовательно, на вы!

Ходе блока сравнения 1 отсутствует не только первая гармоника, исключенная иэ сигнала с помощью блока режекторного усилителя 2, но и наибольшая гармоника, определяющая уровень 20 нелинейного искажения сигнала. При измерении малых и сверхмалых величин нелинейных искажений имеется возможность оценить уровень шумов н сигнале, как определяющего фактора досто- )5 верности результата измерения.

При измерении малых искажений, напряжение на выходе блока сравнения 5 определяется,н основном, шумами входного сигнала. Следовательно, пороговый блок ,10 осуществляет сравнение уровня шумов в тракте со значением измеряемой величины. В том случае, если уровень шумов превышает некоторый уровень, определяемый измеряемой величиной и допустимой погрешностью измерения, 35 .на выходе порогового блока 10 появляется сигнал, включающий индикатор недостоверных показаний 12. Таким образом исключается возможность получения недостоверных результатов измерения. Кроме того в данном устройстве и:.еетс я возможность измерения коэффициента гармоник с высокой точностью при уровнях шумов, близких и даже равных уровню высших гармбиик. 4я

Для этого на вход преобразователя 9 с помощью переключателя 7 подают сигнал не с блока 2, а с генератора 8.

Как было показано ранее, это напряжение равно напряжению (гармоники с 5р наибольшим уровнем. При этом в выход" иом напряжении генератора 8 отсутствует шум и, следовательно, исключается определяемая шумом погрешность измерения. При включении УпРавления генератором по частоте, т.е. при подаче кодов 2fo,Çf, ...Nfo на блок управления 6, ка вход преобразовате- ля 9 подаются напряжения, равные со". ответственно 2-ой, З-ей,...Nf< гармоникам, следовательно, результатом 60 измерения являются частные коэффициенты гармоник Кг-, К,...Ег .

Устройство позволяет значительно увеличить произнодительносгь измерений (более чем в 10 раэ) частных коэффициентов нелинейных искажений по сравнению с известными (применение анализаторов спектра или селектннных вольтметров), и так же быстро определять номер гармоники, вызывающей наибольшие искажения исследуемого сигнала, . В измерителе, также. устранено воздействие шумов на измерительный тракт, что позволяет снизить ограничения на нижний предел измерения, наложенныЕ шумами входного сигнала.

Измеритель нелинейных искажений, содержащий автоматический входной блок, режекторный усилитель, электронно-счетный частотомер, блок управления, преобразователь переменного напряжения в постоянный ток и вольтметр, причем выход автоматического нходного блока соединен со входами электронно-счетного частотомера и режекторно го усилителя, выход которого сбедине@. с входом блока управления, выход электронно-счетного частотомера соединен с другим входом режекторного усилителя, выход преобразователя переменного напряжения н постоянный ток соединен с вольтметром, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных ноэможностей, в него дополнительно ннедены блок коммутации, блок сравнения, переклю- чатель, управляемый 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 управления, выход которого через управляемый генератор соединен с одним из входов блока сравнения и переключателя, выход которого соединен с входом преобразователя переменного напряжения в постоянный ток, выход которого соединен с одним из входов порогового блока, выход Режекторного усилителя соединен с другим входом переключателя и блока сравнения, выход которого соединен с третьим входом блока управления и другим входом порогового блока.

Ис точи и ки и нф ор маци и, принятые so внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство сссР

9 584261 кл. G 01 R 23/20, 06.08.76 °

2. Патент Японии 9 49-7758, кл, 11ОН0,,42,02,74 (прототип).

864173

Редактор T.Ïàðôåíîâà

Составитель О.Панчерников" ахред A. Савка

Заказ 7776/66 Тирам 735

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и. открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор 0, Билак

Подписное