Анализатор спектра

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для спектрального анализа периодических электрических сигналов, измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фазо-частотных характеристик (ФЧХ) четырехполюсников. Цель изобретения - повышение точности расширения частотного диапазона и увеличение диапазона измеряемых значений фазы. Эта цель достигается введением в устройство преобразователей код-напряжение, функциональных преобразователей, интегратора, фазовращателя, блока управления частотой . Преобразователь частоты, амплитудный детектор, блок управления и обработки, индикатор, гетеродин, фазовый детектор, генератор развертки, преобразователь частоты , опорный генератор. Устройство содержит также преобразователь частоты, амплитудный детектор/блок управления и обработки, индикатор, гетеродин, фазовый детектор, генератор развертки, преобразователь частоты и опорный генератор, 1 ил. (Я С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з 6 01 R 23/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4917810/21 (22) 11.03.91 (46) 28.02.93, Бюл. N. 8 (71) Нижегородский научно-исследовательский приборостроительный институт (72) А.M.Êóäðÿâöåâ (73) Нижегородский научно-исследовательский приборостроительный институт

"Кварц" (56) Авторское свидетельство СССР

N 1432415, кл, G 01 R 23/16, 1987. (54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для спектрального анализа периодических электрических сигналов, измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фаза-частотных характеристик (ФЧХ) Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть использовано при разработке анализаторов спектра последовательного действия, измерительных приемников и селективных вольтметров и предназначено для спектрального анализа периодических электрических сигналов, измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фазо-частотных характеристик (ФЧХ) четырехполюсников.

Цель изобретения — повышение точности, расширение частотного диапазона и увеличение диапазона измеряемых значений фазы.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого анализатора спектра.

Анализатор содержит преобразователь частоты 1, амплитудный детектор 2, блок 3 управления и обработки, индикатор 4, нелинейный функциональный преобразователь

„„5U ÄÄ 1799474 А3 четырехполюсников. Цель изобретения— повышение точности расширения частотного диапазона и увеличение диапазона измеряемых значений фазы, Эта цель достигается введением в устройство преобразователей код-напряжение, функциональных преобразователей, интегратора, фазовращателя, блока управления частотой. Преобразователь частоты, амплитудный детектор, блок управления и обработки, индикатор, гетеродин, фазовый детектор, генератор развертки, преобразователь частоты, опорный генератор. Устройство содержит также преобразователь частоть.. амплитудный детектор, блок управления и обработки, индикатор, гетеродин, фазовый детектор, генератор развертки, преобразователь частоты и опорный генератор, 1 ил. (/}

5, гетеродин 6, фазовый детектор 7, интегратор 8, нелинейный функциональный преобразователь 9, управляемый фаэовращатель 10, преобразователь 11 код — напряжение (ПКН), генератор развертки

12, преобразователь 13 частоты, опорный генератор 14, блок 15 управления частотой. преобразователь 16 код †. напряжение (ПКН), Анализатор спектра (АС) имеет три режима работы: спектральный анализ электрических сигналов, измерение АЧХ и ФЧХ четырехполюсников, Спектральный анализ электрических сигналов происходит при включении коммутатора блока 3 управления и обработки в положение, при котором сигналы в рабочем диапазоне частот аЪх поступают на вход преобразователя 1, где преобразуются в

1799474 сигнал с фиксированной промежуточной частотой (ПЧ) и :

СОлч = Ah глвх (1) и, — частота сигнала гетеродина б.

Сигнал АЧ поступает на детектор 2, затем на блок 3 и далее на вертикально отклоняющие пластины индикатора 4, Измерение АЧХ четырехполюсников происходит при включении коммутатора в положении с использованием следящего генератора (СГ), состоящего из опорного генератора 14 и преобразователя 13, к второму входу которого подключен гетеродин б, Опорный генератор 14 вырабатывает сигнал частоты в,г, преобразуемый преобрэ-. зовэтeлeм 13 в сигнал частоты (1fgr B соответствии с выражением:

m«мг ®ог (2)

При условии, что частота во = впч в соответствии с (1) и (2) справедливо утверждение вс = а,х, т.е. частота сигнала СГ равна частоте настройки АС. Уровень выходного сигнала СГ стабилизирован в диапазоне частот АС.

При измерении АЧХ четырехполюсникэ он включается между выходом СГ и входом

АС, АЧХ четырехполюсника на частоте и on ределяется

К(с4 = u„(oi) U„(

K((o) = UE,х((4/A

Перед измерением ФЧХ четырехполюсника осуществляется калибровка АС при включении коммутатора 17 в положении 1..

Блок 3 управления вырабатывает циф:ровой код, по которому генератор развертки

12 устанавливает частоту гетеродина б равной начальной частоте частотного обзора.

Производится калибровка собственной

ФЧХ измерительного тракта АС, С этой целью выход СГ подключается нэ вход АС, блок управления и обработки 3 измеряет и запоминает цифровой код, соответствующий выходному сигналу детектора 2, Затем изменяется частота опорного генератора 14 и фиксируется код управления, при подаче которого на преобразователь 15 частота опорного генератора соответствует максимальному уровню выходного сигнала детектора 2. Этот код запоминается блоком 3 и определяет равенство частот опорного генератора и ПЧ, что обеспечивает минимальный фазовый набег входного сигнала при прохождении через фильтр ПЧ преобраэователя 1. Затем коммутатор устанавливается в положение, при котором блок 3 измеряет и запоминает цифровой код, соответствующий выходному сигналу фазового детектора 7, пропорциональный фаэовому набегу сигнала СГ в измерительном тракте на данной частоте.

Поскольку вторая составляющая выходного сигнала фазового детектора 7 фильтруется интегратором 8, то этот сигнал пропорционален фазовому набегу рсигнала СГ в измерительном тракте на данной частоте

Код Ф (И1 л 02 (fi }

Х (ф <()«n» Cf t) 12() X

X cos (p«(11 ) + / т (f > ) (4)

20 Далее блок 3 генерирует цифровые коды и подает их нэ преобразователь 11, что приводит к изменению фазы фазовращателя 10 и изменению уровня сигнала на выходе фазового детектора 7. Нелинейный функциональный преобразователь 9 обеспечивает при этом постоянство уровня сигнала на опорном входе (Bx2) фазового детектора 7

U2(f) = 02 = const (5)

Определяется и запоминается блоком 3

30 цифровой код, при котором выходной сигнал фазового детектора 7 равен нулю, При этом обеспечивается компенсация набега фазы сигнала при прохождении измерительного тракта, а установленное значение

35 фазы фазовращэтеля определяет этот набег

pea(0= p r(«)+ рд) (б)

Затем производится перестройка гетеродина б по частоте и определяются цифровые коды, позволяющие установить

40 значения фазоврэщателя для компенсации фазового сдвига в тракте на каждой частоте настройки AC. После одного сканирования по частоте и записи в блок 3 цифровых кодов процесс калибровки собственной ФЧХ

45 тракта считается законченным. Калибровка производится с периодичностью, определяемой стабильностью фазовых характеристик измерительного тракта АС, а также стабильностью фазы фазовращэтеля. Диа50 пазон изменения фазы фэзовращателя должен быть не менее максимального значения фазового набега в тракте в диапазоне частот..

После выполнения калибровки произво55 дится подключение четырехполюсника между выходом СГ и входом AC и измерение его

ФЧХ в диапазоне частот путем перестройки гетеродина 6. При этом напряжение на входе (вх, 1) фазового детектора 7 будет поддер. живаться постоянным с помощью .

1799474

Составитель Л, Устинова

Техред М.Моргентал Корректор Н, Король

Редактор. Н. Егоро.ва

Заказ 793 Тираж . . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина. 101 нелинейного функционального преобразователя 5 (т.е. U1(f) = Ui = const) и дополнительной погрешности зэ счет неравномерности АЧХ измеряемого четырехполюсника не возникнет.

Поскольку на каждой частоте измерения блок 3 генерирует извлеченный из памяти и определенный в процессе калибровки цифровой код, устанавливающий фазу фазовращателя в положении, при котором происходит компенсация фазового набега в измерительном тракте, то при измерении будет использоваться полный раскрыв характеристики фазового детектора. т.е. ограничений частотного диапазона, вызываемого фазовым сдвигами в тракте, не будет, т.е. деизм.ФД = 2 cos (pсг (т) + pr (f)

Ke U> 02

-peEI(f)++p (f))х cos p<(f) (7) где (f) — ФЧХ измеряемого четырехпо: люсникэ.

Формула изобретения

Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные с его входом первый преобразователь частоты, амплитудный детектор, блок управления и обработки и индикатор. последовательно соединенные опорный генератор и второй преобразователь частоты, выход которого соединен с выходом анализатора спектра, гетеродин. первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами соответственно первого и второго преобразователей частоты, а вход — выходом генератора развертки.

5 своим входом подключенного к первому выходу блока управления и обработки, а также фазовый детектор, отличающийся тем, что. с целью повышения точности, расширения частотного диапазона и увеличения ди10 апазона измеряемых значений фазы. в него введены первый и второй функциональные преобразователи, управляемый фазовращатель, первый и второй преобразователи код — напряжение, блок управления частотой и

15 интегратор, выход которого подключен к второму входу блока управления и обработки, а вход — выходу фазового детектора, входы которого соединены с выходами функциональных преобразователей соот20 ветственно, вход первого из которых соединен с выходом первого преобразователя частоты, а вход второго функционального преобразователя через управляемый фазовращатель подключен к выходу опорного re25 нератора, вход которого через блок управления частотой соединен с выходом второго преобразователя код — напряжение, подключенного к третьему выходу блока управления и обработки, четвертый

30 выход которого соединен с входом первого преобразователя код — напряжение. подключенного своим выходом к второму входу управляемого фазовращателя,