Устройство для измерения малых коэффициентов гармоник

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГАРМОНИК, содержащее режекторный фильтр и последовательно соединенные делитель напряжения , переключатель и квадратичный вольтметр, отличаю щее с я Тем, что, с целью повьппения точности измерений, в него дополнительно введены два нагрузочньпс резистора , последовательно соединенные усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, вход которого подключен к выходу первого режекторного фильтра, и второй режекторный фильтр, выход которого подключен к первой клемме переключателя , вторая клемма которого подключена к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а третья клемма к выходу nejteoro режекторного фильтраf причем выход первого режекторного фильтра через первый нагрузочный резистор, а выход второго режекторного фильтра через второй нагрузочный резистор подключены к общей шине, при этом входы первогорежек (Л торного фильтра и делителя напряжения подключены к входной клемме ;устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) . (И); (д1) (01 R 23/20,С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3502995/18-21 (22) 18. 10.82 (46) 23.04. 84, Бюл. ¹ 15 (72) И. А. Тешев (53) 621.317.353.1(088.8) (56) 1, Кушнир Ф..В. Измерения в технике связи. "Связь", 1970, с, 355.

2. Новопашенный Г. И., Новицкий П. В.:Электроизмерительные приборы, М,, "Энергия", 1966, с. 103, рис. 6-2 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МАПЬИ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГАРМОНИК, содер.жащее режекторный фильтр и последовательно соединенные делитель напряжения, переключатель и квадратич.. ный вольтметр, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с. целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены два нагрузочных резистора, последовательно соединенные усилитель с.регулируемым коэффициентом усиления, вход которого подключен к выходу первого режектор- ного фильтра, и второй режекторный фильтр, выход которого подключен к первой клемме переключателя, вторая клемма которого подключена к выходу усилителя с регулируемым коэффициен том усиления, а третья клеммак выходу первого режекторного фильтра причем выход первого режекторного фильтра через первый нагрузочный резистор, а выход второго режекторного фильтра через второй нагрузочный рe9HcTog подключены к общей Е шине, при этом входы первого режек торного фильтра и делителя напряжения подключены к входной клемме . С, устройства.

Изобретение относится к радиоиэ" мерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициентов гармоник сигнала с прецизионной формой волны, 5

Известно устройство для измерения нелинейных искажений, состоящее из последовательно соединенных усилителя режекторного фильтра и квадра" : тичного электронного вольтметра (1) . ®0

Недостатком этого устройства является малый динамический диапазон, который ограничен нелинейными искажениями, вносимыми усилителем.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения нелийнейных искажений, содержащее последовательно соединенные делИтель напряжения, первый переключатель, режекторный фильтр, второй 20 переключатель и квадратичный вольтметр. Измерение малых коэффициентов гармоник исследуемого сигнала основано на расширении динамического диапазона анализатора спектра за 25 счет подавления первой гармонихи исследуемого сигнала режекторным фильтром (2) .

Однако при измерении известным устройством малых коэффициентов гар- 30 моник исследуемого сигнала в результат измерений вносится погрешность за счет неравномерности амплитудночастотной характеристики фильтра.

Цель изобретения - повышение точности измерений малых коэффициентов гармоник исследуемого сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения малых

Ф 40 коэффициентов гармоник, содержащее режекторный фильтр и последовательно соединенные делитель напряжения, переключатель и квадратичный вольтметр, дополнительно введены два нагрузоч" ных резистора, последовательно соеди45 ненные усилитель с регулируемый коэффициентом усиления, вход которого подключен к выходу первого режекторного фильтра, и второй .Режекторный фильтр, выход которого подключен к первой клемме переключателя, вторая клемма которого подключена к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а третья клемма - к выходу первого режекторного фильтра, 55 причем выход первого режекторного фильтра через первый иагрузочный резистор, а выход второго режектор1087912 2

HoFo фильтра через второй нагрузочный резистор подключены к общей шине

1 при этом входы первого режекторного фильтра и делителя напряжения подключены ко входной клемме устройства.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит делитель 1 напряжения, первый режекторный фильтр

2, первый нагрузочный резистор 3, усилитель 4 с регулируемым коэффициентом усиления, второй режекторный фильтр 5, второй нагрузочный резистор 6, переключатель 7 и квадратичный вольтметр 8, при этом входная клемма устройства через последовательно соединенные первый режекторный фильтр 2, усилитель 4 с регулируемым коэффициентом усиления, второй режекторныи фильтр 5 подключен к первой клемме переключателя 7, вторая клемма которого подключена к выходу усилителя 4 с регулируемым ,коэффициентом усиления, третья клемма подключена к выходу первого режекторного фильтра 2, а четвертая клемма через делитель 1 напряжения подключена ко входной клемме устройства, причем вольтметр 8 подключен к общей клемме переключателя 7, при этом выход первого режекторного фильтра 2 через первый нагрузочный резистор

3, а выход второго режекторного фильт" ра 5 через второй нагрузочный резистор 6 подключены к общей шине.

Устройство работает следующим образом.

Переключатель 7 устанавливают в положение III Квадратичным вольтметром 8 измеряется напряжение высших гармоник Б,, вьщеляемых на первом нагрузочном pemcgope 3, Первая гармоника отфильтровывается фильтром 2.

Переключатель 7 устанавливают в положение 1. Изменяя усиление усилителя 4, добиваются показаний квадратичного вольтметра 8 как и в положении И переключателя 7, т.е. напряжение высших гармоник на нагрузочном резистоРе 6 Ц -0,, Переключатель 7 устанавливают в положение 11. Квадратичным вольтметром 8 измеряются высшие гармоники на выходе усилителя 4, т.е. U

Далее переключают переключатель 7 в положение "III " и калибруют измеритель. Для него с помощью .делителя 1 напряжения добиваются показаний!

087912 квадратичного вольтметра 8, равных его показаниям в положении П переклю1чателя 7, Тогда коэффициент деления делителя 1 напряжения будет равен коэффициенту гармоник входного сигна- 5 ла.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет .увеличить точность измерения нелинейных. искажений за счет уменьшения влияния амплитудно-частотной характеристики режекторного фильтра на резуль-. тат измерения. При этом сохраняется большой динамический диапазон измере ния присущий известному устрой" 15 ству.

При поступлении на входную клемму предлагаемого и известного устройств сигнала (ограничимся тремя высшими гармониками без учета последую- 20 щих, т.е. в реальном сигнале с

11вг "вал о=

ОВ„

2 2 2 г Вхя Вхъ 4 ВХ4 (г1 вход Вхв

Измеренное предлагаемым устройством среднеквадратическое значение сигнала (1) равно

2 х Я 2

"г 1вх2 <606х64<4(16х4 35

Ов.r. =" "В.r 6 < 6rg» k отсюда

2 6 2 3 ВХЗ 4 вх4

Относительная погрешность измера40 ния напряжения высших гармоник предлагаемым устройством без учета погрешности измерения квадратичного вольтметра 8 равна

В.T 3

"Вr. "В.г+

"е,г.

Покажем, что о„е 5, для этого достаточно показать, что Usö ч > Usr.r„

TaK KGK К2, K3j К4а1 то К2> K г

4 Я 5$

Следовательно Кг U Вхг Кг Пбхг, Я I 4 аналогично K3 Uвхэ > КЗ UВХЗ 1

В Я

К4 11 ЬХ4 . К4 11,Вх4

OTc_#_grà следует, что

4 Ф где К коэффициент усиления усили .теля 4.

Так как ув ели че ни ем номер а гармоники ее амплитуда быстро уменьшается)

Я

, U6.r. "Вхг ".Вхб "Вх4 . г

Измеренное известным устройством .среднеквадратическое значение сигнала (1) с учетом амплитудно-частот. ной характеристики режекторного фильтра равно

S.r ВХ2 3 ВхЪ 4 Вх4 г — коэффициенты переда1 чи режекторного фильтра на 2 " 4

/ гармониках.

Относительная погрешность измере1 ния напряжения высших гармоник известным устройством без учета погреш.ности измерения квадратичного вольт. метра равна 2 g 2

<2U ÂÕ2+ К ЗП ВхЭ " 4 U 6Х4 (3) .6

При одинаковых числителях в выражениях для U в.r g u ц В „„в знаменателе U6 стонт! 087912

Составитель Н .. Михалев

Техред С.Легеза

Редактор О. Черниченко

Заказ 2651/41 Тираж 711

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Москва, )Е-35, Раушская наб., д, 4/5

Корректор И. Муска

Подписное

Филиал П1Ш "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 выражение, меньшее по величине, чем

"вм." ° Следовательно Цв.ч. > " В,ч,„ °

Итак погрешность измерения с помощью предлагаемого устройства мень. ше, чем при измерении известным устройством при условии, что оба режекторных фильтра идентичны.