Анализатор спектра

 

АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий преобразователь частоты, состоящий из двух генераторов сетки частот и п параллельно подключенных к входу устройства каналов, каждый из которьк состоит из избирательного фильтра, подключенного к первому и второму смесителям, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и втоpoVo блоков сжатия сигналов, вторые входы которых подключены к выходу линейно-частотно-модулированного генератора, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения и с первым входом индикатора , две многоотводные линии задержки , входы КОТОРЫХ подключены к выходам соответствующих блоков сжатия сигналов, блок сравнения, состояпщй из я элементов, выходы которых соединены с входами соответствующих формирователей и, сумматора импульсов и являются выходами устройства , второй вход индикатора соединен с объединенными выходами формирователей , третий вход индикатора подключен к выходу сумматора импульсов , отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона одновременно анализируемых частот , в каждый канал его преобразователя частоты введены последовательно соединенные блок суммирования и третий смеситель, выход которого подключен к другому входу первого смесителя, и четвертый смеситель, выход которого подключен к другому входу второго смесителя, при этом входы четвертых смесителей j -х каналов преобразователя частоты соединены с выходами блоков суммирования, входы j-х блоков (Л суммирования и элементов сравнения подключены к тем выходам соответственно второго генератора сетки частот и первой многоотводной линии задержки, номера которых совпадают с номерами разрядов, содержащих .еди ,ницы j -X двоичных кодов, а другие :л входы J -X элементов сравнения соео динены с теми выходами второй многоел отводной линий задержки, номера которых совпадают с номерами разрядов содержащих единиц, j -х обратных кодов, а другие входы третьего и четвертого смесителей каждого j -го канала объединены и подключены к -у выходу первого генератора сетки частот.

„„Я0„„1150572 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.1(51) Г 01 R 23/175 a< .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3625597/24-21 (22) 21.07.83 (46) 15. 04. 85. Бюл. 0 14 (72) А.Л.Пасичный (53) 621.317.767(088.8) (56) 1. Ширман Я.Д. Разрешение и сжатие сигналов. М., 1974, с. 174180. (54)(57) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий преобразователь частоты, состоящий из двух генераторов сетки частот и 11 параллельно подключенных к входу устройства каналов, каждый из которых состоит из избирательного фильтра, подключенного к первому и второму смесителям, выходы которых соединены с первыми вхо.дами соответственно первого и второ1го блоков сжатия сигналов, вторые входы которых подключены к выходу линейно-частотно-модулированногo генератора, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения и с первым входом индикатора, две многоотводные линия задержки, входы которых подключены к выходам соответствующих блоков сжатия сигналов, блок сравнения, состоящий из- и элементов, выходы которых соединены с входами соответствующих формирователей и. сумматора импульсов и являются выходами устройства, второй вход индикатора соединен с объединенными выходами формир ователей, третий вход индикатора подключен к выходу сумматора импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона одновременно анализируемых частот, в каждый канал его преобразователя частоты введены последовательно соединенные блок суммирования и третий смеситель, выход которого подключен к другому входу первого смесителя, и четвертый смеситель, выход которого подключен к другому входу второго смесителя, при этом входы четвертых смесителей 1 -х каналов преобразователя частоты соединены с выходами П-1- -1 блоков суммирования, входы 1 -х блоков суммирования и элементов сравнения подключены к тем выходам соответственно второго генератора сетки частот и первой многоотводной линии задержки, номера которых совпадают с номерами разрядов, содержащих .единицы 1 -х двоичных кодов, а другие входы 1 -х элементов сравнения соединены с теми выходами второй многоотводной линии задержки, номера которых совпадают с номерами разрядов содержащих единицы j -x обратных кодов, а другие входы. третьего и чет вертого смесителей каждого ) -го

I канала объединены и подключены к

) -у выходу первого генератора сетки частот.

1150572

Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано цля спектрального анализа и панорамного радиоприема сигналов.

Наиболее блчзким к предлагаемому 5 является анализатор спектра, который содержит входной преобразователь частоты, состоящий из первого и второго генераторов сетки частот и ъ параллельно включенных каналов, каждьп1 из ко-. îðûõ .состоит из избирательного фильтра, подключенного; к первому и второму смесителям, другие входы которых соединены с соответствующими выходами первого и второго генераторов сетки частот, а также первый и второй блоки сжатия сигналов, вхадь. которых подключены соответственно к объединенным выходам первых и объединенным выходам вторых смесителей, первую и в-орую многаотводную линию задержки, блок сравнения и формирователь, каждый из которых состоит из h с х е м, сумматор, индикатор, а также последовательно включенные генератор пилообразного напряжения и линейно-частотно-модулираванньп1 генератор (1 ., Недостатком известнага устройства является то, что при увеличении ЗО числа каналов обеспечивается малый вынгрьпп в расширении диапазона одновременно анализируемых частот.

Цель изобретения — расширение ди= апаэоня одновременна анализируемых частот, Наставленная цель достигается тем, что в анализатор спектра, согержащий преобразователь частоты, состаящии иэ пвуха 1"енератарав сетки чястат и Г! параллельна подключен нык к входу устройства каналов, кажpьпй из катGрык сасToBT из избирЯтепь ного фильтра, подключенного к первоК! И ВТОРОМУ СМЕCИТЕЛЯМ, Bb1ZОЦЫ КО" ЦЯ торых соединены с первыми входами соответственна первагo и второго блоков сжатия сигналов, вторые входы которых подключены к выходу линейночастотно-модулированного генератора, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения и с первым входом индикатора, две многаотводные линии зацержки, входы которых подключены к выходам саот- у ветствующих блоков сжатия сигналов, блок сравнения, состоящий из элементов, выходы которых соединены с входами соответствующих формирователей и сумматора импульсов и являются выходами устройства, второй вход индикатора соединен с Объединенными выходами формирователей, третий вход индикатора подключен к выходу сумматора импульсов, в каждый канал его преобразователя частоты введены последовательно соединенные блок суммирования и третий смеситель 9 выхОц кОч ОДОГО подключен к другому входу первого смесителя, и четвертый смеситель, выход кото- . рого подключен к другому входу второго смесителя, при этом входы чет\ вертых смесителей 1 -х каналов пре- образователя частоты соединены с выходами 11-) "1 блоков суммирования

i входЬ1 ) -х блоков суммирования и элементов сравнения подключены к тем выходам соответственно второго генератора сетки частот и первой мно гоотводной линии задержки, номера которых совпадают с номерами разрядов, содержащих единицы -х двоичS gg) gj "I II e ментов сравнения соединены с

ВЫХОДЯМИ ВТОРОЙ МНОГООТВОДНОЙ ЛИНИИ задержки, номера которых совпадают с номерами. разрядов, содержащих еди< ницы 1 -х обратных кодов, а другие входы третьего и четвертого смесителей каждого 1 -го канала объединены

I к подключены к ) -у выходу первого генератора сетки частот.

На чертеже представлена структур-.. ная схема анализатора спектра.

Анализатор спектр- содержит преобразователь 1 частоты, состоящий из первого генера-ора 2 сетки частот, и каналов 3, кяждьп1 из которых включает избирательный фильтр 4,. первый смеситель 5, второй смеси-. тель б, третий смеситель 7, четвертый смеситель 8 и сумматор 9. и второго генератора 10 сетки частот, а также линейно-частотно-модулированный генератор 11, первый блок 12 сжатия сигналов, первую многоотводную линию 13 задержки, второй блок

14 сжатия сигналов, генератор 15 пилообразного напряжения, вторую многоотводную линию 16 задержки, блок 17 сравнения, состоящий иэ Д элементов, сумматор 18 импульсов, индикатор 19 и формирователь 20, состоящий иэ q элементов. Входом анализатора спектра яв:.1яютс входы

1150572 избирательных фильтров 4, а его выходом — выходы блока 17. При этом в преобразователе 1 частоты входы избирательных фильтров 4 всех j -х каналов 3 объединены. В каждом ка- 5 нале 3 выход избирательного фильтра ,4 подключен к входам первого и второго смесителей 5 и 6. Другие входы последних подключены к выходам соот- ветственно третьего и четвертого смесителей ? и 8, а их выходы соединены с входами соответственно первого и второго блоков 12 и 14 сжатия сигналов, другие входы которых подключены к выходу линейно-частотно-мо ° 15 дулированного генератора 11. Выходы первого и второго блоков 1 2 и 14 сжатия подключены к входам соответственно первой и второй многоотводных линий 13 и 16 задержки. В каждом 20 -м канале 3 выход сумматора 9 подключается к входу третьего смесителя

7. Входы четвертых смесителей 1 -z каналов 3 соединены с выходами П вЂ )-1 сумматоров 9. В каждом 1 -м ка- 25 нале 3 другие входы третьего и четвертого смесителей 7 и 8 объединены и подсоединены к -у выходу первого генератора 2 сетки частот. Входы 1 -х сумматоров 9 и ) --х элементов блока ЗО

17 сравнения подключены к тем выходам соответственно второго генератора 10 сетки частот и первой многоотводной линии 13 задержки, номера которых совпадают с номерами разря- 35 дов, содержащих единицы, j -х двоич-! ных кодов. Другие входы -х элементов блока 17 сравнения соединены с теми выходами второй многоотводной линии 16 задержки, номера которых со- 4р впадают с номерами разрядов, содержащих единицы, -х обратных кодов.

Выход генератора 15 пилообразного напряжения подключен к входам линейно-частотно-модулированного генера° тора 11 и индикатора 19. Выходы ) -z элементов блока 17 сравнения подключены к входам сумматора 18 импульсов и -х формирователей 20. Второй и третий входы индикатора 19 соединены с выходами соответственно сумматора

18 импульсов и формирователей 20.

Анализатор спектра работает следующим образом. 55

Анализируемые сигналы подают на входы избирательных фильтров 4.

Фильтры 4 разделяют весь диапазон анализируемых частот на частотные поддиапаэоны.

В каждом канале 3 сигналы с выхо да фильтра 4 поступают на входы первого и второго смесителей 5 и 6. Смесители 5 и 6 преобразуют сигналы по частоте в промежуточную полосу частот, совпадающую с полосой пропускания первого и второго блоков 12 и 14 сжатия сигналов.

С этой целью на другие входы смесителей 5.и 6 подают напряжения со ответственно с выходов третьего смесителя 7 и четвертого смесителя 8.

Выходные напряжения смесителей 7 и 8 образуются в результате преобразования по частоте колебаний генераторов 2 и 10 сетки част""ò.

Первый генератор 2 сетки частот создает гармонические колебания, каждое из которых используется для преобразования принятых сигналов в одном из каналов 3 в промежуточную полосу входньм частот блоков 12 и

14 сжатия сигналов. Разность по частоте между соседними колебаниями генератора 2 выбирают равной разности между средними частотами настройки .соответствующих фильтров 4.

Второй генератор t0 сетки частот создает гармонические колебания, колияество которых равно числу разрядов m в двоичном коде (числе), который присваивается каждому из каналов 3 преобразователя 1 частоты в соответствии с его порядковым номером. Если коды каналов представляют собой двоичные числа, имеющие количество разрядов 3 или 4 или большее число, то количество создаваемых генератором 10 гармонических колебаний должно соответственно равняться 3 или 4 или большему числу. Кажцому выходу генератора 10 присваивается порядковый номер в соответствии со старшинством разрядов двоичного числа (кода). Разность частот между соседними колебаниями, генератора 10 определяется величиной разрешающей способности по частоте устройства.

Колебания генератора 10 подают на другие входы смесителей 7 и 8 через сумматоры 9. Сумматоры 9 обеспечивают развязку между гармоническими колебаниями, а также передачу на входы смесителей колебаний необходимых частот. При этом входы сум1150572. атора 9 каждого из каналов 3 подключают к тем выходам генератора 10, номера. которых совпадают с номера1 ми разрядов, содержащих единицу, в прямом коде данного канала. Например, 5 при нумерации каналов четырехразрядными двоичными числами прямой код первого канала имеет вид 0001. В этом случае к входу сумматора 9 первого канала 3 подключается только первый

10 выход генератора 10, так как только первый разряд содержит единицу. В канале 3 под номером 5, прямой код которого 0101, к входам сумматора подключают первый и третий выходы

15 генератора 10 и т.н.

Так как входы смесителей 7 подключают к сумматорам 9 своих каналов

3, то на ких поступают колебания генератора 10, частоты которых соответствуют прямому коду данкого канала. Другие входы смесителей 8 каждого j -го канала 3 подключены к выходам сумматоров 9 тех каналов, номера которых определяются выражением к-1 -1. Поэтому на зти смесители поступают колебания, частоты которых соответствуют обратным кодам -х каналов. Обратные коды отличаются от прямых тем, что в их разрядах ну- ЗО ли заменены единицами, а единицы - нулями °

После одновременного преобразования по частоте сигналов всех частотных поддиапазонов (каналов 3) в 35 первых смесителях 5 и во вторых смесителях 6 они поступают на входы соответственно первого блока 12 сжатия и второго блока 14 сжатия..

На другие входы блоков 12 и 14 40 сжатия сигналов поступают линейночастотно-модулированные колебания генератора 11. В блоках 12 и 14 сжатия сигналы промежуточной частоты преобразуются в линейно-частотно- 45 модулированные колебания, сжимаются во времени и демодулируются по частоте. Временные положения сжатых импульсов, которые образовались от одного и того же анализируемого сиг- 50 нала (гармонической его составляющей), ка выходах блоков 12 и 14 сжатия не будут совпадать. Это объясняется тем, что промежуточные частоты си нала, поступающие на вход S5 блока 12 сжатия, были преобразованы с помощью колебаний, расстановка частот в которых соответствует прямому коду> а постУпающие ка вход бло ка 14 сжатия были преобразованы с помощью колебаний, расстановка частот в которых соответствует обратному коду начала, принявшего этот сигнал.

Таким образом, при приеме g -го

1 сигнала 1 -м каналом 3 на выходе блоков 12 н 14 сжатия появляются группы импульсов, временное положение которых относительно начала перестройки частоты генератора 11 прямо пропорционально относительной частоте 5 -го сигнала в j -м частотном подциапазоке. Количество импульсов в группе и их расстановка по времени представляет собой код 1

ro канала. При этом на выходе блока

12 сжатия группа сжатых импульсов представляет собой прямой код 1 -го канала, а на выходе блока 14 сжатияобратный код канала.

Сжатые импульсы с выхода блока

12 сжатия поступают на вход первбй многоотводной линии 13 задержки, а с выхода блока 14 сжатия — ка вход второй многоотводной линии 16 задержки. Количество отводов (выходов) в каждой линии 13 или 16 задержки равно числу выходов,в генераторе 10.

Величину задержки между соседними отводами выбирают прямо пропорциональной величине частотного сдвига между соседними колебаниями генератора 10. Отводы каждой линии задержки нумеруют начиная от отвода, ыа котором появляются сжатые импульсы с наибольшей задержкой во времени.

Задержанные во времени сжатые импульсы с выходов линий 13 и 16 задержки поступают на входы блока

17 сравнения. При этом к входам -го элемента блока .17 сравнения подключают только те выходы первой линии 13 задержки, комера которых совпадают с номерами разрядов, со держащих единицу прямого кода j -го канала, и только те выходы второй линии «16 задержки, номера которых совпадают с номерами разрядов, содержащих единицу обратного кода

)-ro канала. Благодаря такому подключению задержанные во времени сжатые импульсы, принадлежащие g -у

1 сигналу и принятые } -м каналом 3, I появятся на входах 1 -й схемы сравнения одновременно.

1150572

В элементах блока 17 сравнения производят сравнение импульсов по времени их появления, амплитудам и фазам колебаний и выделение тех сжатых импульсов, у которых эти параметры совпадают. С выходов блока 17 сравнения сжатые импульсы поступают на вход сумматора 18 импульсов, который объединяет их, а также на входы других устройств, которые используются для обработки анализируемых сигналов. Кроме того с выходов элементов блока 17 сравнения импульсы поступают на входы соответствующих формирователей 20. Формирователи

20 в момент поступления сжатых импульсов формируют прямоугольные импульсы, амплитуды которых прямо пропорциональны номеру схемы сравнения, т.е. номеру частотного подди. апазона (канала 3).

С выхода сумматора 18 импульсов импульсы поступают на вход управления яркостью луча электронно-лучевого индикатора, 19. Выходные импуль- . сы формирователей 20 объединяют и подают на вход вертикально отклоняющей системы. Кроме того, на вход горизонтальной отклоняющей системы поступает пилообразное напряжение с выхода генератора 15 пилообразного напряжения. В результате совместного воздействия на системы управления яркостью и положением электронного луча индикатора 19 на его экране высвечены в виде яркостных меток сжатые импульсы (спектральные составляющие), по положению кото. рых по вертикали можно определить начальную частоту частотного подциа10 пазона (номер канала), а по положению на горизонтальной развертке определить относительную частоту сигнала в пределах данного частотного поддиапаэона.

Пилообразное напряжение генератора 15 поступает также на модуляционный вход линейно-частотно-модулиро ° ванного генератора 11, который вырабатывает ЛЧИ колебание.

Предлагаемый анализатор спектра по сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран прототип, 25 позволяет в несколько раз расширить диапазон анализируемых частот при относительно невысоких значениях коэффициентов сжатия сигналов (K>30) .

Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает более быстрое расширение диапазона анализируемых частот с увеличением числа каналов.

1150572

ВНИЦПИ Заказ 2137/35 Тираж 748 Подписное

Филиал ППП "Патеит r,Ужгород ул. Проектная, 4