Патент ссср 160223

 

Союз Советских

Социллистических

Pеспу Блик

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬРКтКНИЯ

К АВТОРСКОИУ СВИДЕТЕЛЬСТВ У

К 160223

Класс

21е, 112о

МПК

6 01г

Заявлено 24.Х 11.1962 (¹ 809710/26-10) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

КОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ

ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЯ

СССР

УДК

Опубликовано 16.1.1964. Бнгллетень Л" 3

Подпиская грушга Л3 79

1:

Ф ri !11,фъ

А. П. Молчанов

: -. 1 1 ;М

АНАЛОГОВЫЙ ДАТЧИК ЧАСТОТОЗАВИСИМЬ|Х НАПРЯЖЕНИЙ

2 х= — ) (1„— " А — 2 ln !о (1)

3 1, 2 2С„

Известные аналоговые датчики частотозависимых напряжений для спектроанализаторов, в целях обеспечения высокой избирательности и разрешающей способности, содержат большое количество многоконтурных фильтров (равное числу каналов).

В предлагаемом аналоговом датчике громоздкая система фильтров заменяется одной неоднородной линией с распределенными постоянными.

Предлагаемый аналоговый датчик частотозависимых напряжений для спектрояналнзаторя отличается от известных датчиков и тем, что для обеспечения высокой избирательности и разрешающей способности спектроанализатора, он выполнен в виде неоднородной длинной линии с детекторами, подключенными к трехвходовым суммирующим ячейкам.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого аналогового датчика 1 с детекторами подключенными к счетной системе 3; ня фиг. 2 — эквивалентная схема ячейки неоднородной линии; на фиг. 3 — структурная схема счетной системы, построенной на трехвхо !овых суммирующих ячейках.

На вход длинной линии 4 поступает исследуемый сигнал.

Beëè÷èHà погонной емкости С (см. фиг. 2) зависит от расстояния рассматриваемой точки от начала линии.

Можно показать, что если эта зависимость описывается формулой вида С = С,Р". то максимум амплитуды тока через емкость няступает в точке с липе!!ног! координатой х.

Зависимость коор.",шьяты этой точки на 1!Iнин от частоты возбуждягощей э.д.с. описывается следующей приближенной формулой; где: А — постоягнгая, ог — частота возбуждающей э.д.с.

Таким образом, для каждой частоты возбуждающего колебания можно указать точку на линии, где ", i!пл11тiдя тока через попереч«ую ветвь будет максимальной по сравнению со всеми осталь!гыми точками данной лип!ш, Неоднородность в линии должна быть создана за счет 11змене:1:1я х дельной емкости вдо".ü ее длины. Это достигается в зависимости от диапазона частот либо построением коаксиальной лп1пн с перемен:1ым сечением, либо с помощью использования наполннтелей с различпымн днэлектрическ11мн постоянпымп.

Удельное сопротивление г может быть осуществлено нянесе:1ие;I мялопроводящего слоя на металл«ческую и!111!у 111111111, служащей в качестве заземленного провода. Толщина этого слоя будет определять удельное сопротивл с! 1 и е д я и 11 о Го у ч я с т 1, я л I H -; 1111.

Однозначная зависимость между макспмух ом ампл:!туды тока 3 поперечной ветви линии и координатой рассматриваемой точки возможно лишь пр.l достаточ:1о большом затухании (т. е. большом сопротивлении r). При № 1б0223 малых потерях от конца липин возникают отражения, что приводит к образова1!Ню столчих Волн. В этом сл 1 чае для Одп01! !астоты возбуждающей э.д.с. будут паолюдаться несколько ооластей с 01 Hîñèòå.II,!î максимальным значением амплитуды тока в поперечной ветви линии.

Экспериментально получеппые данные показывают, что эквивалентная добротность кривой, показывающей зависимость чехкду амплитудой тока в дан!!ой точке линии и частотой возбркда1О!цей эд.с. Может быть досгпгнута порядка 2 — 4.

Таким образом, использование неоднородной линии, составленной из ячеек типа изображенной на фиг. 2, позволяет обеспечить фактически непрерывную цепь низкодобротпых фильтров в заданном диапазоне частот.

Количество таких эквивалентных фильтров будет определяться числом отводов от линии, т. е. размерами датчиков, измеряющих амплитуду тока в поперечных сечениях линии.

Функцией датчиков является выде !ение огибающей колебаний тока, воздействующи <

»а их входы. По схеме они могут представлять из себя инерционные детекторы ооычного типа.

Степень инерционности детекторов определяется постоянной времени их нагрузок.

При указанном условии на выходе детекторов будет выделяться огибающая колебаний, поступающих на их вход.

Кроме того, в силу инерционности детекторов сильные мешающие сигналы, достаточно далеко лежащие по шкале частот от полезного сигнала, не будут его подавлять.

Такое положение будет иметь место, если для данной помехи будет выполняться условие: (2) где: т — постоянная времени нагрузки детектора;

Л!в — расстройка помехи по отношению к полезному сигналу.

Выходы датчиков должны быть включены к линии так как это показано на фиг. 2.

Таким образом, на выходе всех датчиков будут выделяться напряжения, пропорциональные амплитуде тока через поперечное сечение линии в данной точке.

Эти напряжения должны вводиться в счетную систему, которая должна повысить разрешающую способность схемы до нужного значения.

Принцип работы этой счетной системы заключается в следующем, Напряжения с трех смежных датчиков подаются на схему алгебраического сложения напряжений.

Обозначим эти датчики через цифры 1, 2, о и напряжения на пх выходах через U,, U>, Ь».

Тогда сложение в суммирующей ячейке дол к»о соответствовать следующей формуле:

У = 2 U2 — U,— U, (з) где: У вЂ” напряжение на выходе схемы алгеорапческого сложения (суммирующей ячейки).

Можно показать, что напряжение на выходе суммирующей ячейки (У) зависит от частоты возбуждающего напряжения значительно более резко чем на выходе любого из датчиков 1,, 8.

Будем считать, что кривая избирательности (в относительных единицах) на выходе любого нз датчиков описывается формулами вида (4) где: Ь, — величина напряжения на выходе датчика при настройке возбуждающей э..!..c. в «резонанс» с данной точкой линии; о.— относительная расстройка, равная где:,— резонансная частота; — эквивалентное затухание.

В этом случае зависимость напряжения на выходе суммирующей ячейки от частоты будет описываться формулой:

322

1— у 1+оЛ (5)

1 уо (y 1+ а2) где У вЂ” напряжение при «резонансной» частоте, Легко видеть, что при а )) 1 частотная характерисгика, описываемая формулой 5, совпадает с кривой избирательности для трехкаскадного резонансного усилителя с избирательностью каждого каскада, описываемой формулой 4 (с точностью до постоянного множителя) .

Таким образом, описанная операция над входными напряжениями датчиков привела к увеличению избирательности канала в

2,5 раза.

Исследование напряжения на выходе суммирующей ячейки при воздействии на вход двух сигналов показывает, что степень ослабления мешающего сигнала соответствует фор.Муле 5.

Выход каждого датчика может быть связан с несколькими суммирующими ячейками 5 как показано на фиг. 3.

¹ 160223 — 3—

Q,„,. = Q, 2,5, !

///7/ПИ///// ю///е//

Ф//г /

Раг. 3

Каждая суммирующая ячейка имеет вход возбуждения б и входы торможения 7.

Повторяя операцию алгебраического сло кения уже над выходными напряжениями суммирующих ячеек, можно получить увеличение избирательности рассматриваемого канала еще в 2 — 2,5 раза и т. п.

После и операций суммирования эквивалентная добротность канала будет близка в пределе к величине: где Q, — добротность характеристики избирательности данной точки длинной линии.

Уже при и = 6, если Q, = 3, Q„,. будет около 600.

Блок-схема, приведенная на фиг. 3, представляет собой по существу структурную схему счетной системы с параллельным вводом информации.

Аналогичный эффект разрешающий спосооности может быть достигнут и с помощью универсальных счетных машин дискретного или непрерывного типа, в которых заложена соответствующая программа. Отличие будет во времени анализа. Система с параллельным вводом информации должна обеспечить максимальное быстродействие.

Если операцию сравнения напряжений желательно производить с помощью дискретных счетных систем, то на выходе каждого датчика должен стоять преобразователь напряжения (ток-код). При последовательном ollpoct:

:.окно обойтись одним преобразователем, поочередно подключаемым ко всем датчикам.

Изменяя логику программы машины, мо.кiio обеспечить регулировку полосы пропускания избранного канала, а также видоизменять его частотную характеристику.

Существенным преимуществом предлагае»oi1 системы аналогового датчика является его надежность, так как выход из строя какого-либо элемента в канале приведет лишь и искажению его частотной характеристики.

Последнее следует из логики работы схемы.

Формирование напряжения на оконечном ьыходе канала является результатом многократного суммирования выходных данных смежi:ûõ каналов. Поэтому доля вышедшего пз строя канала в оконечном эффекте будет мала (при большом количестве суммирований «и»).

Предмет изобретения

Аналоговый датчик частотозависимых напряжений для спектроанализатора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения высокой избирательности и разрешающей способности спектроанализатора, датчик выполнен в виде неоднородной длинной линии с детекторами, подключенными к трехвходовым суммирующим ячейкам. № 160223

Составитель Г. Н. Кучеренко

Редактор С. Л. Богатырева Техред T. П. Курилко Корректор М. И. Козлова

Подп. к печ. 31/111 — 64 г. Формат бум, 60Х90 /в Объем 0,47 изд. л.

Заказ 649!12 Тираж 975 Цена 5 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, п р. Сапунова, 2

Рыг, Я

1 I