SU1322177A1 - Способ формировани сигнала,калиброванного по коэффициенту гармоник - Google Patents

Abstract

Способ формировани  сигнала, калиброванного по коэффициенту гармоник , реализован в устройстве, содержащем генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, программный блок 3 в виде клавишного устройства 10, счет чика 1 импульсов, шифратора 12 и пос то нного запоминающего устройства 13, реверсивный счетчик 4, упругоаналого- вьш преобразователь 5, источник 6 обг разцового напр жени , дешифратор 7, усилитель 8. Цель - повышение точности формировани  и уменьшение нижнего предела задани  калиброванных зна чений коэффициента гармойик Kj,. Она достигаетс  тем, что полигармонический сигнал (С) формируют в виде кусочно-ступенчатого сигнала (КСС), аппроксимирующего с заданньм приближением гармонический С, при этом период КСС дискретизируют неравномерно по длительности, а уровни аппроксимации гармонического С на каждом интервале дискретизации устанавливают равномерно . При этом количество участков аппроксимации гармонического С и интервалы дискретизации по времени выбирают в зависимости от требуемого (Л значени  ил. ее N9 чЗ к|

Description

Изобретение относитс  к технике измерений и может быть использовано дл  формировани  сигнала с задранными калиброванными значени ми коэффициента гармоник.

Цель изобретени  - повьшзение точности формировани  и уменьшение ниж негр предела задани  калиброванных значений коэффициента гармоник.

Коэффициент гармоник определ етс  0 выражением

5

к 00%.

(1)

где A - амплитуда К-й гармоники,

К 1,2,...

Числитель формулы (1) можно представить в виде

I1 Г

Гог 2 I 4 г гт

UrW-ft,- m«t-A,c.ose6j doi-j 1

где f.. (об) - кусочно-ступенчатый сигнал , аппроксимирующий г ар монический сигнал;

А„ ,А

а

- квадратурные составл ющие амплитуды AJ первой гармоники кусочно-ступенчатого сигнала f (ot-) . При условии нечетности сигнала, т.е. f/(2T-oi) - fr(«i), АХ А, AU О, ив случае, если в сигнале отсутствуют четные гармоники, т.е. f J. (fr+ot) - fpCci), выражение (2) имеет вид

Пусть уровни f измен ютс  равномерно с шагом h так, что f; i h. Тогда окончательно

- (/.; arc6in pj (21-1)

где

(9)

fTh

Р - -4 

П

Точки переключени  «:; обоспечива j ют максимальное значение амплитуды первой гармоники при фиксированном значении Кр.

4 1 ff-(oi) - А sinciTd следует из выражени  (9), па J - раметр л может мен тьс  при данном

(3) 40Р в пределах Обозначим через f; наче ие сигна-,

° 2:: (10)

ла на интервале ot; sc,, , где od; СО tj , uoi; oi.;.,. (фиг.2„г), т.е.

ffM f; при oi; об : (V.-,(4)45

С учетом соотношений (3) и (4) вьфажение (1) записьшаетс  в виде

.,.

..о А,

где Р - число участков аппроксимации на четверть периода;

к; )%oi;- 1,

о 5 о6р+, -2 Считают значени  f

заданными и

определ ют узлы аппроксимации из услови  мин К при условии,

В то же врем  калсдому значению из этого диапазона соответствует определенное значение коэффициента гармоник К, причем, как показывает анализ графиков К(и),посчитанных на ЭВМ дл  разных значений Р, зависи- 50 мости Kj. (ц) на большей своей части имеют линейный характер. При некотором значении ц |Uon(P) коэффициент гармоник К принимает наименьшее возможное при данном Р значение. Оптимальное значение „(Р) нахоЭ (Кг)

3oii

55

д т из услови 

о, тогда

ч то амплитуда первой гармоники А, фиксирована,

В выражении (5) обозначают

Г « ilfjftoc; - i;;ff(ot;., -oi;) ,

i«.

(6)

Тогда

К

(7)

4 Г

Л Tlf

Дл  определени  значений оС; составл ют функцию Лагранжа

L Г -9 А, ,

где неопределенный множитель

Лагранжа. , р

cos«i,4,).

9 L Из услови  --- О наход т

Эоб

25

arc8in - (,-.,-.,.)

(8)

Пусть уровни f измен ютс  равномерно с шагом h так, что f; i h. Тогда окончательно

(/.; arc6in pj (21-1)

где

(9)

fTh

Р - -4 

Э(Кг)

3oii

о, тогда

nt -l.(el. (° 8 г (ju)

При K 1 формулы (7) и (11) при- привод тс  к следующим асимптотическим соотношени м:

К (р) -i9i .

МИН Г-,

46 р р

и.пт(Р)

1

2Р

,

Таким образом, выбира  значение Р таким, чтобы обеспечить достижение наименьшего требуемого значени  К, получают возможность изменением вели чины ftj , т.е. изменением точек переключени  по формуле (9), получить все значени  К „(Р). Диапазоны изменени  К могут перестраиватьс  изменением числа участков аппроксимации Р.

На фиг.1 представлена структурна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства .

Устройство (фиг.1) содержит генератор 1 импульсов, выход которого соединен с первым входом делител  2 частоты, вторым входом соединенного с первым выходом программного блока 3, реверсивный счетчик 4, выходы разр дов которого подключены к соответствующим входам упругоаналогового преобразовател  5, опорный вход которого подключен к выходу источника 6 образцового напр жени , дешифратор 7 и усилитель 8, выход которого соединен с выходной клеммой 9 устройства. Программный блок 3 вьшолнен в виде клавишного .устройства 10, счетчика 11 импульсов, шифратора 12 и посто нного запоминающего устройства СПЗУ) 13.

Генератор 1 импульсов служит дл  формировани  периодической последовательности импульсов стабильной частоты (фиг.2, а). Дл  формировани  сигн лов f (ot ) в частотном диапазоне ген

г

ратор 1 импульсов может быть вьшол нен перестраиваемым.

1-

№ пульсы стабильной частоты от генератора I Частоты поступают на делитель 2 частоты, предйазначенньй 55 дл  задани  точек ot; формируемого сигнала. Импульсы с выхода делител  2 частоты должны следовать неравномерно (фиг.2 г) по определенной

21

-

JO

15

20

0 35

а е

I

50

55 774

программе. Поэтому он вьшолнен перестраиваемым -по коэффициенту делени , а программа перестройки задает-, с  автоматически программным блоком 3 в зависимости от требуемого коэффициента гармоник и числа участков аппроксимации формируемого сигнала. С клавишного устройства 10 программного блока 3 управл ющий сигнал, пропорциональный числу Р, подаетс  на дешифратор 7, выходным сигналом которого устанавливаетс  режим работы реверсивного счетчика 4. При формировании положительного полупериода сигнала на выходе дешифратора присутствует положительный потенциал фиг.2 в) и реверсивный счетчик 4 находитс  в режиме суммировани . С выхода делител  2 частоты импульсы подаютс  на счетный вход реверсивного счетчика 4, код которого, преобразуетс  посредством упругоаналогового преобразовател  5 в пропорциональное напр жение. Режим работы реверсивного счетчика 4 измен етс  с приходом каждых Р импульсов на его вход, а пол рность выходного напр жени  упругоаналогового преобразовател  5 измен етс  сигналом, поступающим на его управл ющий вход вход пол рности с дешифратора 7 через каждые два входных импульса счетчика 4. В результате на выходе упругоаналогового преобразовател  5 формируетс  кусочно-ступенчатый сигнал со строго заданным калиброванным значением коэффициента гармоник, который через усилитель 8 со встроенным аттенюатором поступает на выход калибратора.

Программный блок 3 работает следующим образом.

На клавишном устройстве 10 вначале устанавливаютс  коды величин |1| и Р, определ ющие минимальное значение коэффициента гармоник. При дальнейшей работе калибратора значение величины Р остаетс  фиксированным, а установка необходимого значени  коэффициента гармоник осуществл етс  изменением параметра |Ц . Причем паре значений |ii и Р соответствует одно, строго определенное значение коэффициента гармоник.

В исходном состо нии счетчика 11 на выходе шифратора 12 образуетс  адрес  чейки ПЗУ 13, в которой записываетс  коэффициент пересчета делител  2 частоты, соответствующий пер5132

вому интервалу дискретизации сигнала ff. (о) .По окончании первого, второго и последующих интервалов дискретизации выходные импульсы делител  2 частоты последовательно увеличива- ют содержимое счетчика на единицу к тем самым через дешифратор 12 мен ют адрес  чейки ПЗУ 13, из которой считьюаетс  очередное значение коэф- .фициента пересчета делител  2 часто- ты, соответствующее очередному интервалу дискретизации сигнала.

Содержимое счетчика 11 последовательно увеличиваетс  вплоть до последнего , 4 Р-го на данном периоде сигнала f.. (ot), интервала,, по окончании которого счетчик 11 устанавливаетс  в исходное состо ние. Дл  задани  этого момента времени на его вход подаетс  код числа Р от клавишного уст - ройства 10.

Формирование второго, третьего и последующих периодов выходного сигнала f г (|Л) происходит аналогично.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ формировани  сигнала, калиброванного по коэффициенту гармоник , основанньй на формировании из гармонического сигнала полигармони- ческого сигнала с заданными амплитудами и частотами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и уменьшени  нижнего предела задани  калиброванных значе7 6

   НИИ коэффициента гармоник, полигар- моническиё сигнал формируют в виде кусочно-ступенчатого сигнала, аппроксимирующего с заданным приближением гармонический сигнал, при зтом период кусочно-ступенчатого сигнала дискре- тизируют неравномерно по длительности , а уровни аппроксимации гармонического сигнала на каждом интервале дискретизации устанавливают равно - мерно, причем количество участков аппроксимации гармонического сигнала и интервалы дискретизации по времени выбирают в зависимости от требуемого значени  коэффициента гармоник К, определ емого в соответствии с математическим выражением

   К.

   4Г

   1Г А

   рм

   где Г f;(tu,- ti)-co ;

   А I - амплитуда гармонического сигнала с частотой ь ;

   fj - значение гармонического сигнала на i-м участке аппроксимации;

   ( t;) - i-й интервал дискретизации по времени периода кусочно-ступенчатого сигнала;

   Р - количество участков аппрок- симации гармонического сигнала на четверти его периода .