Анализатор спектра

 

АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий индикатор, синхронизатор, генератор частот, последовательно соединенные преселектор, вход которого является входом анализатора спектра, первый сумматор, другой вход которого соединен с первым выходом генератора частот, первый смеситель, гетеродинный вход которого соединен с вторым выходом генератора частот, первый полосовой фильтр, второй смеситель , второй полосовой филЬтр, второй сумматор, фильтр сжатия, выход которого соединен с сигнальным входом индикатора, причем между выходом фильтра сжатия и гетеродинным входом второго смесителя включены последовательно первый ключ,, управляющий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, и третий полосовой фильтр, между вторым выходом синхронизатора и другим входом второго сумматора включен генератор импульсов, отличающийс я. тем, что, с целью повышения точности отсчета частоты составляющих спектральной плотности анализируемых сигналов, в него дополнительно включены счетчик, подключенные к выходу первого ключа последовательно соединенные второй ключ, третий сумматор, другой вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, входы управления которого соединены с выходами счетчика , импудьсно-фазовый детектор, фильтр нижних частот, управляемый генератор, первый делитель частоты, третий ключ и первый формирователь импульсов, выход которого подключен к входу частотных меток индикатора, § подключенные к выходу управляемого генератора второй делитель частоты, (Л выход которого соединен с входом импульсно-фазового детектора, подключенные к выходу первого ключа последовательно соединенные частотн .ый детектор, пороговый элемент и второй формирователь импульсов, выход которого связан с управляющим входом второго ключа, подключенные со KJ к выходу фильтра сжатия последовательно соединенные четвертый ключ, 4 управляющий вход которого соединен с s5 четвертым выходом синхронизатора, ам4 плитудный детектор и триггер, другой вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, а выход - с управляющим входом третьего ключа, третий выход синхронизатора соединен с установочными входами счетчика, а выход делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к счетному входу счетчика.

Союз СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1092424

3 (5D

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3531452/18-21 (22) 03.01.83 (46) 15.05.84. Бюл, М 18 (72) С. Н. Александров, B. II. »ра»»кон, Л.A. Братуха и A.P. Михальченко (53) 621.317.757(088.8) (56) 1. Мартынов В.A., Селихов »»».И.

Панорамные пр»»емники и анализаторы спектра, М., 1980, с. 244.

2. Патент CIIIA 4 4131852, кл. Н 04 В 17/00, 1978. (54)(57) АНАЛ»13АТОР СПЕКТРА, содержащий индикатор, синхронизатор, генератор частот, последовательно соединенные преселектар, вход которого является входам анализатора спектра, первый сумматор, другой вход которого соедине»» с первы»-» выходом генератора частот, первый смеситель, гетеродинный вход которого соединен с вторым выходом генератора частот, первый паласовой фильтр, второй смеситель, второй паласовой филвтр, второй сумматор, фильтр сжатия, выход которо-о соединен с сигнальным входом индикатора, причем между выходом фильтра сжатия и гетеродинным входом второго смесителя включены последовательна первый ключ, управляющий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, и третий паласовой фильтр, между вторым выходом синхронизатора и другим входом второго сумматора включен генератор импульсов, о т л и ч а ю щ и йс я. тем, чта, с целью повышения точности отсчета частоты составляющих спектральной плотности анализируемых с»»г»»алов, в него дополнительно вклю«»»»»,» счетчик, подключенные к выходу первого ключа последовательно соединенные второй ключ, третий сумматор, другой вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора, делитель частоты с переменным коэффи-. циентом деления, входы управления которого соединены с выходами счетчика, импульсно-фазовый детектор, »фильтр нижних частот, управляемый генератор, первь:й делитель частоты, третий кл»сч и первый формирователь импульсов, выход которого подключен к входу частотных меток индикатора, падк:»юченные к выходу управляемого генератора второй делитель частоты, выход которого соединен с входом импульсно-фазового детектора, подключенные к выходу первого ключа последовательно соединенные частотный детектор, пороговый элемент и второй формирователь импульсов, выход которого связан с управляю»»»им входом второго ключа, подключенные к выходу фильтра сжатия последовательно соединенные четвертый ключ, управляющий вход которого соединен с

;етвертым выходом синхронизатора ам-! плитудный детектор и триггер, другой вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, а выход — с управляющим входом третьего ключа, третий выход с »нхронизатара соединен с установочным » входами счетчика, а выход делителя частоты с переменным коэффициентом де.»е»»»»я подключен к счетному входу счетчика. коэффгп(иентом деления подключен к

109 4 счетному входу счетчика.

На чертеже представлена структурная схема анализатора спектра.

Анализатор спектра содержит индикатор 1, синхронизатор 2, генератор

3 частот, последовательно соединенные преселектор 4, вход которого является входом анализатора спектра, первый сумматор 5, другой вход которого соединен с первым вьгходом гене ратора 3 частот, первый смеситель 6, гетеродинный вход которого соединен с вторым выходом генератора 3 частот, 15 первый полосовой фильтр 7, второй смеситель 8, второй полосовой фильтр 9, второй сумматор 10, фильтр 11 сжатия, выход которого соединен с сигнальным входом индикатора 1, между выходом

20 фильтра 11 сжатия и гетеродинным входом второго смесителя 8 последователь но включены первый ключ 12, управляющий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора 2 и третий nof 25 лосовой фильтр 13, между вторым выходом синхронизатора 2 и другим входом второго сумматора 10 включен генератор 14 импульсов, между выходом первого ключа 12 и входом частотных ме— ток индикатор 1 последовательно вклю30 чены второй ключ 15, третий сумма— тор 16, другой вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора 2, делитель 17 частоты с переменным коэффициентом деления, входы управления которого соединены с выходами счетчика 18, импульсно-фазовый детектор 19, фильтр 20 нижних частот, управляемый генератор 21, первый делитель 22 частоты, третий ключ 23 и 40 первый формирователь 24 импульсов, между выходом управляемого генератора 21 и другим входом импульсно †фазового детектора 19 включен второй делитель 25 частоты, между выходом пер- 4 вого ключа 12 и управляющим входом второго ключа 15 последовательно включены частотный детектор 26, пороговый элемент 27 и второй формирователь 28 импульсов, между выходом фильтра 11 сжатия и управляющим входом третьего ключа 23 последовательно включены четвертый ключ 29, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом синхронизатора 2, амплитудный детектор 30 и триггер 31, другой вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора 2, третий нь;хс и синхронизатора 2 соединен с установочными входами счетчика 18, а выход делителя 17 частоты с переменным коэффициентом деления подключен к счетному входу счетчика 18.

Анализатор спектра работает следующим образом.

На вход анализатора поступает радиосигнал произвольного вида, который может быть представлен в виде суперпозиции ряда гармонических колебаний, частоты которьгх попадают в полосу пропускания преселектора 4.

Гармоники входного сигнала через преселектор 4 и сумматор 5 поступают на сигнальный вход смесителя 6.

Ероме того, через другой вход сум,матора 5 на сигнальный вход смесителя 6 подается стабильное по частоте непрерывное гармоническое колебание (контрольньгй сигнал), вырабатываемое генератором 3 частот. Генератор 3 частот представляет собой два независимых друг от друга генератора стабильных по частоте гармонических сигналов. Выход генератора, вырабатывающего контрольный сигнал, является первым выходом генератора

3 частот. Вторым выходом генератора

3 частот является выход генератора, формирующего гетеродинный сигнал.

Чтобы исключить искажение контрольного сигнала входным сигналом, частота контрольного сигнала расположена за пределами полосы пропускания преселектора 4.

На гетеродинный вход смесителя 6 с второго выхода генератора 3 частот поступает непрерывный гармонический сигнал. В результате преобразования на смесителе 6 гармоники входного сигнала переносятся по частоте, например, в диапазон 1000+50 МГц, а контрольный сигнал — на частоту

1070 МГц. Эти сигналы выделяются полосовым фильтром 7 и подаются на сигнальный вход второго смесителя 8.

На гетеродинный вход смесителя 8 с третьего полосового фильтра 13 поступает последовательность ЛЧМ радиоимпульсов. Они формируются так называемым пассивным способом следующим образом. Синхронизатор 2 вырабатывает короткий импульс запуска, который с второго его выхода подается на вход генератора 14 импульсов. С приходом этого импульса генератор 14 имггульсов формирует короткий прямо:: ц т ! т тт! )т!

)()х j

:ю -:. => 1 -=

t ! t

) . с .

:)()

) 11:. Р

О ">ый I (1 3 ",Р т(т ,: . !<>и((с-; тг-1!! ...,, .;

) 3f (}() . е

)т> т.1 (1} )(t 1 угольный рлдиоимпу:тт с > к: I P.IJ ë:"!

ВТОРОЙ С ) Мт(ЯТ<>р 1 О т(ОГ -у ((яг фит(1, t pл ": ",; жЯ*(1(sт 11 >3;) б;- - - ((Отклик фи."тт.тря 1 1 с>катиg <-.;=-t;J! n!(ттийтся терез некоторГР вре.- я Г м< мс и та в<>збужнеттия, прелстяв:яет собГ, ЛЧМ: игня.l т.пс ò<>яннот . Ям!Iп}: (т);f}t, ЧЯСтстя К(тОРОГС> t(IEIPIJEIO У:Н",1::f(;3:".— ся зо времени. После ::..ioхс",;=, вЂ,те;и.-;,; к чя 1 2 Etpottcx oJFI т у it<) ньпте ниГ-;т.;I .. ) щтн тt дЛИТЕ;твт(ОС Г:I .Ч т Ги(ття-,:: сохранении централhHой †:яс г(>т-.( тельность и денисития ЛЧМ < игнял:, выхо;. е первого клн чя 12 o(эеде.(H(t 3

ДЛИтЕЛЬНОСтЬЮ УПРЛ}3((ЯЮ)111;"i j ИМПУП!); Я.

Гтос ТУттаютт(Р ГО C P) TO.)Oi" t> БЬ 1 () ic1 - И-.-+. ронизатора 2 и <)ткрьт.=)яютпег О пс -;>вы ключ 12. втором смес ителе 8 из гарм Г}1131 в:«.; ного сигнялл л т;кже из -;,oH(po:тт,!:..го сигналя ()бр)язуются 1ЧМ рлд. оц.;EVJIE) CE>I . IIO C P»313 ItP HÈf) Г . 2 т ГР О, "1 311 псзлуттаеттые ЛЧМ рядис импул сы -:тме;(l г

tip ÎòèâÎï0ëÎõñíûé 3 (як " .еopcc !- (з 1!

HP HI(ß:.(Я C C т <1 1 т 1 И «!Р ж<) Ii РВ(т:1(13 д

TåëüHîñть и период с.теповаттть», ?.:нос ттет(траттьных частот I I;" ->л -;=;

;.тульсов IoaE>ct чястотHoë.t J -:::"-, —.—..q между соотвс тстгуюттти гнт -л(1)1(с>ть псл .,1 нходного сигналя.

Следовательно. з вез 3::} гя с гп) образования на втор .и ст ;ГГ Iicл(В х Од н О Й с и Г гl Ял г) гз з б т) в я Р т Г я 1 (л т; с) (; дически следуютцтте вь(борки, л>;((я}, которых состоит из ЛЧМ рл JI,оi !iiу: 1" сон с различными центрлльны;(и,я тами.

Выбсрки ЛЧМ рлдиоимпу.t"c!)и :;pp(--..

Е3ТороА сумматор 10 подаются ня ф(1--:,.

11 сжатия. C, êopoc Изме (ения --.л.ты колсба ий его импульс )с-!"". хтрят-"-ристики и скорость изменения --;.,"-.с т-с гк поступаювтих на вход фил трл "1 Г;3-.;:г:.:

ЛЧМ радиоилпульсов име()т и тт=н, †:к.;-ь;абСОЛЮтНЫЕ ВЕ:тИЧИНЫ <11С>СК >JI;-:,, / родинные ЛЧМ ряJ(èot!ìï)cent)cl Г -. p."и p —, B»IHbt С ПОМО(цЬЮ фИЛЬТря 1 г 1"Лтня, ПрОтИВОПОЛОжт(ЫР =,НЛКИ, !I) И тГ:: . т! радиоимпу тьсы превряц,яютГ.—,- ил--.т: Г

11 в сжатие импульсы, Временное положение -..жятых и;т у.т; сов зявисит От частоты зри

Ожятt fp импуттт сы пос тупя:(>т 1)л нялтптый -3xoJ итт;и сятг->я . кр-;-)пт, и

ПРР((ГТЯБ т тет CO()P! Г F) —,",т «т(Й

12: l!!-,,;; "., : «, -:I) — - ° .,-,,-,-1

,с, !! !:-1 - p г,, I;: .(- 12:-я " 1 .(3: :,): f(Г!> !(l t«)!т яс ". я Г:тг —. ! у(" >; <)1т (!., >(к;! .)- > j . РР;) т и — ((,. -,,1 !(} t(!!1!.iI -.,-1.; "l )«)i т(.;. Т,т; !,т!) If .Гс ".; --O!)7 О3 .. . I (Г "Р !1!)! It.:1 "бг: ) ))-.:, 1>1 "1:нхрс,t! 32". Орл» )т: 1>: -,(() к (кtt;,. -,;; " О..

"t - ..т -,.,; ;, ."-(т.тх < Дf! ОГC

) С т т,) П-.F,IÖ,,;:(»: (; } f: !t) .! Г (()1.(31}) ) 1) 1: жлт! я

Г (ЯНС! (! Ояв. Iяю го я Ня 131)ГХ(-—.,:112 ГСЯ З : It<РЫ

"IJIó.(l)". -.:,тpo. .. :::cг<> сигО )т I- Рр

- О,": p;=! з т>- .(Ia-,- гс:я 1p<3—

-! 1! !i: i ) r3 -), ) (= f 11 ò<) г(Я т 1-(хс,;;p с) .(i!!pяж! . (я

:;...)(1(..!Sf(. <, Н)). ll К.1, ";,з ) . .t!t. ) "., (! (IJ)г) !!():<) пк) : ",: :.}с! .

1. ; „„.... Г..

) с

1092424 яркостью луча, вызывая затемнения на кривой, описываемой лучом. Следовательно, импульсы частотных меток отображаются на экраны индикатора 1 в виде затемненных точек. Период следо- 5 вания импульсов частотных меток определяет дискретность частотных отсчетов. По числу меток в момент появления сжатого импульса определяется частота. В частности, первый импульс пачки частотных меток (первая метка) соответствует частоте контрольного сигнала и является началом частотной шкалы, 16-я метка соответствует другой частоте. 15

Так осуществляется отсчет частоты при фиксированной крутизне дисперсионной характеристики фильтра 11 сжатия (скорость изменения частоты гетеродинных ЛЧМ радиоимпульсов фикси- 20 рована).

Если же крутизна дисперсионной характеристики фильтра 11 сжатия изменяется, то скорость перестройки частоты как Tетеродинных, так и поступающих на его вход ЛЧМ радиоимпульсов также меняется. При этом происходит смещение моментов появления сжатых импульсов и изменяется дли-. тельность временного интервала, сост- 30 ветствующего полосе анализируемых частот.

Сместившийся сжатый импульс контрольного сигнала проходит через четвертый ключ 29, так как длительность управляющего строба выбирается с учетом возможных смещений сжатого импульса контрольного сигнала.

Поскольку начало пачки импульсов 40 частотных меток привязано к сжатому импульсу контрольного сигнала, то смещение начала частотной шкалы не приводит к ошибкам при отсчете частоты. Могли бы возникнуть ошибки вследствие изменения интервала анализа. Поэтому в предлагаемом анализаторе спектра изменение крутизны дисперсионной характеристики фильтра 11 сжатия сОпровождается таким изменением

50 периода следования импульсов частотных меток, при котором число импульсов в изменившемся интервале анализа остается постоянным и, следовательно, соответствие частот и порядковых номеров импульсов меток сохраняется.

Частота дискретизации выделяется из гетеродинных ЛЧМ радиоимпульсов следу-ющим образом, С выхода первого ключа 12 гетеро— динные ЛЧМ радиоимпульсы поступают на частотный детектор 26. Напряжение на выходе частотного детектора 26 описывает тот участок его дискриминаторной характеристики, на который попадают гетеродинные ЛЧМ радиоимпульсы. !

Уровень срабатывания порогового элемента 27 устанавливается отрицательным и близким к нулю. По положительному перепаду напряжения второй формирователь 28 вырабатывает управляющий строб, который открывает второй ключ 15, разрешая прохождение колебаний гетеродинных ЛЧМ радиоимпульсов через третий сумматор 16 на делитель 17 частоты с переменным коэффициентом деления. Следовательно, частотный детектор 26, пороговый элемент 27, второй формирователь 28 импульсов и второй ключ 15 обеспечивают то, что на делитель 17 ЛЧМ радиоимпульсы поступают всегда с одной и той же начальной частотой независимо от скорости перестройки частоты.

Начальная установка счетчика 18 (установка начального кода) осуществляется коротким импульсом, который поступает с третьего выхода синхронизатора 2. Этот же импульс через третий сумматор 16 поступает на вход делителя 17. Делитель 17 устроен так, что первый из поступающих на его вход отрицательных перепадов напряжения осу-ществляет перезапись в делитель 17 числа, установленный в счетчике 18. Делитель 17 и счетчик 18 выполняют основную роль при выделении частоты дискретизации. При этом используется следующее свойство ЛЧМ сигналов.

В случае линейного закона изменения частоты имеются такие равные интервалы времени (интервалы дискретизации), в каждом из которых укладывается целое число периодов колеба— ний, причем число .периодов в каждом последующем интервале дискретизации изменяется на единицу.

В анализаторе предусмотрено изменение частоты следования импульсов меток, которая линейно связана с частотой дискретизации. Это осуществляется на основе типовой системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с делителем частоты в кольце обратной связи.

u а с т 0 т О и Я Бл Я

" "" — 1 ( (f(Å

Д (E (— I!

Ф (М (БН М П Заказ 3 - (- г °" . ((а. ; i Пог.!писное спилл ИЕ (..атент".. -- =- ., =",:,,,;л. :.(роектн я, (( (. ис тему (! À1 I Ооразv(0т ((мп фаЗОВЫй дЕтЕКтОр 1С((, (гр

:- их частот,. управлле; ый à —:-нер;. т,:

H второй делитель 25 Ha(.òoòü: запил. ! (1(ерп(!о!г((ость системы ИП(- етсЯ достаточно большой,. :тоба .((ерж((ва(ось требуемое зна.,"HHI то сы управпя(Р"!ОГО Генере .т(:р

ВPeÌO I!È . К ОГ Па 3 аКРЫТ ЭТОВО - . !((|.

0i1O(IH(,I4 СИГНа,п Ha —:,=„:,-; —,,", г(Ь;,;—, -,—," вый детектор 19 пе поступает (ac .-,О та слег она((Hil тотных меток получается в рез :те деления частоты управлле (с - . с ((ера(opa 2) в K раз с помОшш(ь(с с: о делителя 22 частоты.

Ei ЛИ (ОД ВОЗ г(Е(лСТ ВНР(,(П,зс (.-э",t I( рчк((цик п(акторов изк(еня(тся (,Iaó;(11 (,;;. фЩ Г "==il — 6 !ф) ((Ц 4 (Г-., :"., н карактo;-. нс глкн филь- — (Тат (» . To и "((. (Iяетc а скорость

1), (1 ";с;„к((ча (О (,q е усоо-(лннык (а н зим((у. * ь с 0 (1 1 . 3 (" .((ня ее -вся 1-ли—

1-;,, О. т- интервала aHaëHaа, ч-з.: «-а .!(с доьянля лмпу:и сов час— (H lI ток ",.з((е:-.i(a I с я тal<,, -(то «Hc

ЛМП гл —.COH МЕ-СК В вЂ”:РЕДЕ. (ак ИЗМЕ -- =-ше c:= л(- терна.ге(HHH.(иза Остает-!

;;.;- -:.:..-.-HI(..H (.Ос не-" тви<:-начении .(::а (!(ну." ьс св сс IpaHÿå T(и

-а тc.-. в т". †: Нто изме-ение масштаба

-а:Icl -ой (г:кап((((оп воздействием де:б:.1.,-;-(зиру(!и(их фак горов KOì((åíñèpóГ 5 "00" (3С ТС Т !(УЮЦИМ 1!ЗМЕ НЕНЛPM Ч2С

1:-.. (,Овал((я ".Гмпуг ьг."I ча .тотньгк

ОК