Спектроанализатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

1ц 600466

Сова Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.01.75 (21) 2097208/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30,03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 11.04.78 (51) М. КЛ,2 б 011 23,/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.76

{088.8) (72) Авторы изобретения

О. К. Крючков, Ю. Л. Чверткин и А. Т. Антипов (71) Заявитель (54) СПЕКТРОАНАЛ ИЗАТОР

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при спектральном анализе для улучшения воспроизведения на экране электроннолучевой трубки спектральных компонент.

При отображении динамической информации с выхода фильтров спектроанализатора параллельного действия время существования отдельных спектральных составляющих может составлять десятые доли секунды, что недостаточно для определения опер атором параметров сигнала. Одним из путей увеличения времени существования информации на экране индикатора является использование в составе спектроанализатора ЭЛТ с длительным послесвечением.

Недостаток данного решения — малая яркость отметок сигнала и невозможность регулирования характеристик инд1!кяторя, например, времени существования информации на экране, соотношения по контрасту мехкду вновь поступившей и старой информацией и т. д.

Известно другое решение этой задачи, когда для увеличения яркости изображения в составе спектроанализатора использована ЭЛТ без послесвечения (типа кинескоп) и набор запоминающих ячеек по числу частотных каналов, информация с выхода которых циклически с штывается, поддерживая яркое немигающее изображение спектра сигнала.

Известно устройство, основанное на этом методе, содсржащсе и параллельных и",на1013 с фильтром, детектором, интегратором и ячейкой вь1делсния максимального caã1!aëa в каждом канале, генератор развертки, коммутатор, управляющее устройство и электронно-лучев3 ю тр3 бк3.

Недостатком известного устройства является низкая временная разрешающая способность в режиме работы с запоминанием.

Целью изобретения является повышение гременной разрешающей способности, Цель достигается тем, что, в спектроапализатор, содержащий пт параллельных каналов с фильтром, детектором, интегратором и ячейкой выделения максимального сигнала в каждом канале, генератор развертки, коммутатор. управляющее устройство и электронно-лучевую трубку, введены и — -1 ячеек выделения максих1яльного сигналя В каждом пз кянялов, n — 1 последовательно включенных делителей частоты и модулятор яркости, прп этом выходы всех т.fl ячеек выделения максимального сигн11ла через коммутатор подключен! к сигнальному входу электронно-лучевой трубки, выход модулятора яркости соединен с входом управления яркостью луча электро1шо-лучс30 вой трубки, выход делителя частоты с поме600466

05 ром К соединен с входом управления «Запись без сравнения» (К+1) -ой ступени и входом управления «Запись со сравнением» (К+2) -ой ступени матрицы ячеек выделения максимального сигнала, вход управления «Запись со сравнением» второй ступени, вход управления

«Запись без сравнения» первой ступени и вход первого делителя частоты подключены к первому выходу управляющего устройства, второй выход управляющего устройства соединен с входом синхронизации коммутатора и входом счетчика модулятора яркости, а выход переполнения этого счетчика соединен с входом запуска генератора развертки.

На чертеже изображена структурная электрическая схема спектроанализатора, содержащая каналы 1 с фильтром, детектором и интегратором, матрицу 2 с m и ячейками выделения максимального сигнала, управляющее устройство 3, делители частоты 4, элемент задержки 5, коммутатор 6 считывания, счетчик 7 v..модулятор 8 яркости в виде преобразователя «код-напряжение», генератор развертки 9, элемент задержки 10, дополнительные элементы задержки 11, электронно-лучевую трубку 12.

Спектроанализатор работает следующим образом.

Сигнал, подлежащий анализу, поступает на входы каналов 1 и после детектирования и интегрирования — на входы ячеек первой ступени матрицы 2. Управляющее устройство 3 вырабатывает две несовпадающие импульсные последовательности Т и Т с различными периодами, причем Т,) Т т и. Импульсы Ti поступают на вход первого из делителей частоты 4 и на входы управления ячеек первой и второй ступеней. Если первые P делителей частоты находятся в состоянии заполнения, то очередной импульс Т, вызовет появление выходных импульсов этих делителей частоты, и произойдет перенос импульса счета в Р+ 1 делитель частоты, Одновременное появление выходных сигналов сразу на Р выходах, где

P циклически принимает значение от 0 до

n — 1, делает необходимым разнесение этих импульсов во времени на входах управления ячеек матрицы 2 (ть т, т ... т„>) с помощью элементов задержки 5, 10 и 11. При этом должно выполняться следующее неравенство т >

>т ) з"....т„ i Время т элементов задержки 11 определяется только величиной скорости з а и и си я чеек.

Ячейки матрицы 2 представляют собой пиковые детекторы с цепями управления записью и стиранием. Матрица 2 может работать в двух ре кимах записи. Первый рсжпм— запись со сравнением, когда в ячейку производится запись выборки входного сигнала U; при выполнении условия U ) U; ь где U; >— значение записанной в ячейке предыдущей выборки. При V;(V„ I в ячейке остается старое значение сигнала.

При втором режиме работы в ячейку матрицы 2 записывается новое значение сигпа5

50 ла при любом значении его амплитуды. В зависимости от конкретной схемы ячейки запись нового значения сигнала мо кет производиться как с предварительным стиранием старой информации, так и без него. И в том, и в другом случае можно конструктивно выделить два входа управления, которые в дальнейшем оудут именоваться «Запись без сравнения» и

«Запись со сравнением».

При появлении импульса на входе К-го делителя частоты 4 происходит следующее. Через интервал времени т, этот импульс поступит на вход «Запись со сравнением» ячеек матрицы 2 (К+1) -ой ступени, в результате чего в ячейки этой ступени будет произведена запись сигналов U>„при выполнении условия Уи> У +и; (Ʉ— значение сигнала в ячейке К-ой ступени i-o o капала, U,+<,; — то же в ячейке (К+1)-ой ступени) .

Через время т,+т импульс делителя частоты поступит на вход управления «Запись без сравнения» ячеек К-ой ступени, в результате чего в эти ячейки будет переписана информация из ячеек (К вЂ” 1)-ой ступени. Аналогичные процессы будут происходить во всех предыдущих ступенях, вплоть до первой. Выходной импульс (К вЂ” 1) -ого делителя частоты через время т, поступит на вход управления «Запись со сравнением» ячеек К-ой ступени, что пе вызовет изменений в ее состоянии так как сигнал с выхода ячеек матрицы 2 (К вЂ” 1)-ой ступени уже переписан в ячейки К-ой ступени матрицы 2 по команде импульса с входа

К-го делителя частоты. Через время (т, i+

+то) входной импульс (К вЂ” 1) -го делителя частоты поступит на вход «Запись без сравнения» ячеек матрицы (К вЂ” 1)-ой ступени, в результате чего в эти ячейки будет занесена информация с выхода ячеек (К вЂ” 2) -ой ступени и т. д.

Таким образом, при появлении на входе делителя частоты с номером К в ячейках всех ступеней от первой до ступени с номером К произойдет продвижение информации на одну ступень, а в ячейки ступени с номером К+1 новая информация с выхода ячеек К-ой ступени будет записана только в том случае, если U<,;> Уд ь;. В результате произойдет выделение максимального сигнала на интервале времени, определяемом периодом выходныx импульсов делителей частоты данной ступени

Т „п рнчем т,=т д-, 1 где д — коэффициент пересчета делителей частоты.

В данном случае q=2. Аналогичные процессы происходят в ячейках других ступеней.

В результате информация в ячейках первой ступени обновляется один раз за время Ть в ячейках второй ступени — не реже, чем один раз за время 2Ть в ячейках третьей ст пеI и пе реже, чем один раз за время 4Т и т. д. В ячейках ступени с номером и макси606466

1О

2э зо.\!

» - мальное время обновления равно Т!X2 — .

Это приводит к тому, что сигнал, амплитуда которого превышает амплитуду всех сигналов, хранящихся в ячейках данного канала, через интервал времени TI>(2 — окажется в ячейке ступени с номером п.

Задер?кка сигналов управления может быть заменена задержкой выходных сигналов ячеек матрицы 2, что целесообразно при выполнении ячеек матрицы 2 на цифровых элементах с последовательным доступом к ячейкам.

В паузах между записью и продвижением сигналов по матрице ячеек, т. е. в паузах между импульсами Т, производится считывание выходных сигналов ячеек с помощью коммутатора 6. Продвигающие импульсы последовательности Т2 поступают на вход синхронизации коммутатора 6 и на вход счетчика 7, образующего вместе с преобразователем «коднапряжение» модулятор яркости 8. Прп этом коммутатор обходит сначала выходы матрицы

2 всех ступеней одного канала, затем выходы всех ступеней следующего канала и т. д. Импульс персполпения счетчика 7 запускает генератор развертки 9, представляющий сооой генератор ступенчатого напряжения с числом

>7> ступенек выходного напряжения —, где >—

1 число строк изображения.

В случае развертки каналов по одной строке число ступеней равно числу каналов т.

Импульс переполнения счетчика 7 вырабатывается один раз за п импульсов, благодаря чему при обходе коммутатором 6 ячеек >z ступеней одного канала луч ЭЛТ находится в одной точке и штрихи сигнала с выхода этих ячеек пишутся в одно место экрана. Сипхрон»о с обходом коммутатором 6 ячеек и ступеней одного канала, счетчик 7 модулятора яркости производит подсчет номера ступени, из ячейки которой производится считывание информации, с последующим преобразованием кода в напряжение. В результате выходное напряжение модулятора 8 управляет яркостью луча ЭЛТ таким образом, что штрихи сигнала ячеек старших ступеней формируются с меньшей яркостью по отношению к младшим. Таким образом, имитируется затухание изображения сигнала во времени.

Для поддержания на экране ЭЛТ немерца-! ощего изображения период обхода всех ячеек должен быть не более 20 мс. Это накладывает определенные требования па быстродействие как считывающих устройств коммутатора 6, так и устройств, формирующих изобра?кепис на экране ЭЛТ. В результате должно выполняться условие:

Т 0,02 ()

Нижний предел периода последовательности Т! определяется постоянной времени интеГраторов каналов 1, верхний предел — — разрсШаЮщсй СПОСОбПОСтЬЮ ЧСЛОв.чЕСКОГО ГЛаЗа.

Обычно Т, лежит в пределàх 0,02 — 0,5 с. Таким образом. появление новой информации на экране может i!policxoдпть либо в каждом кадре, либо один раз за несколько кадров, т. е. Т! — — Т>;;!-ч, а (7,;,,;>!? †вре кадра и в данном случае Т„,,„„=0,02 С; а=1, 2, 3...). Число ступеней п выбирается равным числу требуемых градаппй яркости и в соответствии с необходимой величиной времени пребывания информации на экране ЭЛТ.

Итак, на экране формируется изображение, состоящее из штрихов, амплитуда которых oIIределяется амплитудой сигнала в данном канале, а число штрихов равно числу каналов.

При этом B ка?иду!0 то !ку развертк!1 выводится п значений сигнала, наложенных одно на другое с синхронной модуляцией по яркости в функции времени пребывания данной выборки в запоминающем устройстве.

Время пребывания информации в цепочке ячеек матрицы 2 однозначно определяет время существования изображения на экране

ЭЛТ, Максимальное время существования на экране одной выборки входного ciilalaла равно

Прп этом половину этого времени выборка находится в первых >I — 1 ячейках, и вторую половину времени >,,„;, — в ячейке с номером п. Время пребывания выборки в любой К-ой ячейке может принимать значения от >>, до

1>, 2, B ЗЗВИСИ>!ОСТИ OT TOI O, B IiaKOXI COCTOHHHH находятся делители 4 ь момент занесения выборки в первую ячейку. Таким образом, время существова>!ия изображения каждой выГ?орки с максимальной амплитудой может колебаться от /,,„;, до („;„; >2. Разброс времени существования выборок на экране ЭЛТ можно уменьшить до l,„;„«,„, вводя дополнительну1о ступень запоминания без выбора максимального сигнала, куда информация будет 33ПОС>IТЬСЯ В Зав!!СИ:!!ОСТИ ОТ ТОГО, В К31\ОМ СОСТО яппи находится счетчик ступени в момент

npilxoда сигнала iia вход ступени с номером п.

Формула изобретения

Спсктроаналпзатор, содержащий >и параллельных каналов с фильтром, детектором, интегратором и ячейкой выделения максимального сш нала в каждом канале, генератор развертки, коммутатор, управляющее устройство и электронно-лучевую трубку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения време ной разрсшающсй способности. в него ввсдс!!!.! и — 1 ячсск выдслеппя максимального сигнала в каждом из каналов, >z — 1 последовательно вклю IEIlllblx дслитслсй частоты H модулятор яркости, прп этоxt выxоды всех

>и П Я:1ЕC Е Вhl;IС, 1C!1 И Я . с! 3 .CIIМ 3 7!>НОГО СИГH3 л 3 ч с 1? е 3 е(! .. ! у та то р н О д к л 10 с н ы 1 с и Г и 3.1 ь-! юму входу электронно-лучевой трубки, выход модулят !ра яркости соединен со входом уп600466

Составитсль А. Беляев

Рсдактор Н. Коляда Текрсд Л. Гладкова Коррскторы: Л. Денискина и Н. Федорова

Заказ 267!16 Изд. М 334 Тираж 1122

НПО Государствснпого комптста Соистп Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, 1заушская паб., д. 4/5

Подписное

1ппогра<Рши, ир. Сапунова, равления яркостью луча электронно-лучевой трубки, выход делителя частоты с номером К соединен со входом управления «Запись без сравнения» (K+1)-ой ступени и входом управления «Запись со сравнением» (K+2) -ой ступени матрицы ячеек, выделения максимального сигнала, вход управления «Запись со сравнснием» второй ступени, вход управления «Запись без сравнения» первой ступени и вход первого делителя частоты подключены к первому выходу управляющего устройства, второй выход управляющего устройства сое5 динен со входом синхронизации коммутатора и входом счетчика модулятора яркости, а выход переполнения этого счетчика соединен со входом запуска генератора развертки,