Способ измерения ширины спектра сигнала

 

Сою» Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«»789848 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 18. 04. 75 (21) 2125669/18-21 ()

G 01 R 23/00 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 231280. Бюллетень №- 47

Дата опубликования описания 25. 12. 80 (53) УДК 621. 317.

-76(088.8) (72) Автор изобретения

М. А. Алексеен (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ШИРИНЫ СПЕКТРА

СИГНАЛА

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано в анализаторах спектра радио сигналов, в панорамных радиоприемниках при контроле ширины спектра, например, для обеспечения электромагнитной совместимости.

Известен способ измерения ширины спектра сигналов, заключающийся в измерении значений граничных частот спектра при последовательном спектральном анализе путем совмещения частотных маркеров с изображением спектра на экране индикатора (1).

Недостатком данного способа является большая затрата нремени на каждое измерение.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, заключающийся в том, что после преобразонания откликов сигнала и маркера при последовательном анализе формируется строб-импульс переменной длительности, начало которого совпадает с началом измеряемого .спектра, а конец — с частотным положением маркера, после чего производится измерение длительности стробимпульса и преобразование полученного результата в частоту q2). г

Недостатком указанного способа является длительность процесса измерения.

Цель изобретения — сокращение времени измерений.

Указанная цель достигается тем, что в способе измерения ширины спек-тра сигнала, основанном на последонательном спектральном анализе, выделяют огибающие спектра на границах элементарного участка анализа монот тонно перемещают элементарный участок анализа от одной границы иссле15 дуемого диапазона частот до его другой границы и обратно, производят непрерывное сравнение разности уровней упомянутых огибающих с пороговым уровнем, при пере2О мещении элементарного участка анализа в каждом из направлений измеряют интервал от границы диапазона до первого пренышения вышеуказанного порога, величины измеренных интерва

25 лов вычитают из известной величины исследуемого диапазона частот.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего описываемый способ измерения

Я ширины спектра сигнала; на фиг, 2

789848

3S

50

65 диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Устройство для измерения ширины спектра содержит смеситель 1, на вход которого .подается исследуемый сигнал. Управляющий вход смесителя подключен к выходу частотно-модулированного гетеродина 2, вход модулирующего напряжения которого соединен с выходом генератора 3 треугольно-пилообразного напряжения.

К .зыходу смесителя 1 подключены два узкополосных фильтра 4 и 5, выходы которых соединены с детекторами огибающих 6 и 7, причем полосы пропускания фильтров смещены относительно друг друга по частоте на ширину элементарного участка анализа, которая мала по сравнению *с шириной анализируемого спектра. Выходы детекторов б и 7 соединены со входами устройства сравнения огибающих 8, выход которого подключен ко входу порогового устройства 9. Далее в состав устройства входит генератор 10 тактовых импульсов, соединенный через ключ

11 со входом счетчика 12 обратного счета, а также генератор 13 синхроимпульсов, выход которого соединен со входом открывания ключа 11 непосредственно, а через делитель на два числа импульсов 14 — co входом начальной установки счетчика 12 обратного счета. Второй выход генератора

13 синхроимпульсов подключен ко входу генератора треугольно-пилообразного напряжения 13. Кроме того, выход счетчика 12 обратного счета соединен со входом цифрового индикатора 15, а выход порогового устройства 9 подключен ко входу закрывания ключа 11.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал (диаграмма а) в смесителе 1 смешивается с сигналом частотно-модулированного гетеродина 2. В момент времени to генератор 13 синхроимпульсов формирует импульс (диаграмма г), который запускает генератор 3 треугольно-пилообразного напряжения, и начинает вырабатывать модулирующее напряжение треугольной формы, поступающее на вход модуляции частотно-модулированного гетеродина 2 (диаграмма и).

По закону модулирующего напряжения начинает изменяться частота гете,родина 2.

По такому же закону частотный диапазон анализируется сначала в одну сторону, например, в сторону повышения частоты (интервал времени

$ -t.„)„а затем в обратную сторону (йнтервал t< -t g). При прямой перестройке частота гетеродина 2 изменяется так, что анализируются частоты от f до fg.,à при обратной перестройке от f„до!

О

40 Таким образом, осуществляется двухкратный последовательный анализ исследуемого спектра. С выхода смесителя 1 сигнал поступает на входы узкополосных фильтров 4 и 5, выход каждого иэ которых подключен к детектору огибающей б и 7. Средние частоты полос пропускания фильтров

4 и 5 соответствуют границам элементарного участка анализируемой полосы частот. Огибающие, выделенные детекторами б и 7, сравниваются между собой по величине в устройстве сравнения 8. Сигнал с выхода устройства сравнения 8, равный разности огибающих, поступающих на его входы (диаграмма б), подается на пороговое устройство 9, которое вырабатывает сигнал постоянного уровня, когда сигнал на его входе превосходит заданный порог (диаграмма в).

При перестройке гетеродина 2 происходит непрерывное сравнение по амплитуде огибающих спектров на границах элекментарного участка, перемещающегося в пределах полосы анализа. При этом величина напряжения на выходе устройства сравнения пропорциональна крутизне нарастания уровня спектра, если с помощью такого устройства анализируется равномерный или медленно меняющийся спектр, то разность в амплитуде огибающих на выходе устройства сравнения 8 будет небольшой, так как сравниваются два участка спектра с небольшим разносом по частоте, когда же встречается участок спектра с большой крутизной спектра, амплитуды огибающих на выходе детекторов б и

7 начинают существенно различаться, и уровень сигнала на выходе устройства сравнения начинает превышать пороговый уровень порогового устройства 9.

Одновременно с запуском генератора треугольно-пилообразного напряжения 3 импульс, сформированный генератором синхроимпульсов 13, переводит ключ 11 в положение "Открыт".

При этом импульсы, поступающие от генератора тактовых импульсов 10 (диаграмма д) через открытый ключ 11, начинают поступать на вход счетчика обратного счета 12 (диаграмма е). В момент времени t счетчик 12, имеющий емкость М импульсов, заполнен полностью. При поступлении на его вход каждого тактового импульса из числа N вычитается единица. В момент времени с напряжение на выходе уст4 ройства сравнения огибающих 8 превысит установленный порог срабатывания порогового устройства 9, которое сформирует сигнал, фиксирующий нижнюю границу .спектра. Этим сигналом ключ 11 переводится в состояние "Закрыт". Если за отрезок времени от 1< до t» прошло N< им—

789048 пульсов, то в счетчике 12 останется зафиксированным число N-й,которое не изменяется до момента времени с4 (диаграмма е ). В момент времени

t4 генератор синхроимпульсов 13 формирует следующий импульс (диаграмма r), по которому напряжение

5 генератора треугольно-пилообразного напряжения, а вместе с ней и частота гетеродина 2 изменяется по обратному закону, и исследуемый спектр анализируется в обратном порядке от частоты f> до частоты f .

Одновременно синхроимпульс от генератора 13 переводит ключ 11 снова в положение "Открыт", при этом тактовые импульсы генератора 10 через 15 ключ 11 снова поступают на счетчик

12 (диаграмма е)и число N-N<, записанное в нем к моменту времени с4, с каждым тактовым импульсом уменьшается. Когда разность значений оги-,И бающих, определяемая устройством сравнения 8, превысит порог срабатывания порогового устройства 9, что будет соответствовать верхней границе спектра, выходной сигнал последнего в момент t6 закроет ключ 11. К этому времени в счетчике 12 будет зафиксировано число N-М„ -N,êoòoðoå не изменится до окончания времени анализа в обратном направлении, т.е. до момента

Импульсы синхрогенератора 13 поступают также через делитель на два числа импульсов на вход начальной установки счетчика обратного счета

12. В момент времени с заканчивается цикл двойной перестройки и очередной синхроимпульс, пройдя делитель

14 (диаграмма ж), производит считывание показаний счетчика 12 и ус тановку его в исходное состояние. 40

Количество импульсов в пачках N и

N соответствует частотным интервалам от начала и конца диапазона до границ спектра. Емкость счетчика обратного счета 12 рассчитана на число импульсов й, которое соответствует ширине всего частотного диапазона f -f<. Число N-N4-N,записанное в счетчике 12 к концу цикла анализа, соответствует ширине исследуемого спектра. Это число, считанное со счетчика 12, индицируется на цифровом индикаторе 15.

Описанный способ позволяет сократить время, затрачиваемое на измерение. Кроме того, выделение границ спектра путем сравнения уровней огибающих на границах элементарного участка анализа снижает влияние неравномерности напряжения шумов по диапазону, что позволяет повысить чувствительность устройств, реализующих предложенный способ.

Формула изобретения

Способ измерения ширины спектра сигнала, основанный на последовательном спектральном анализе, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени измерения, выделяют огибающие спектра на границах элементарного участка анализа при монотонном перемещении этого участка от одной границы исследуемого диапазона частот до другой границы и обратно, производят непрерывное сравнение разности уровней указанных огибающих с пороговым уровнем, при перемещении элементарного участка анализа в каждом из направлений измеряют интервал от границы диапаэона до первого превышения вышеуказанного порога, а величины измеренных интервалов вычитают нз известной величины исследуемого диапазона частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мартынов В.А. и др. Панорамные приемники и анализаторы, М., Советское радио", 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 468175, кл. G 01 R 23/00,24.09.73 (прототип).

789848

Заи ем

Составитель В, Телегин

Редактор Г. Волкова Техред Н.Граб КорректорС. Шекмар Заказ 9031/43 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4 5

Филиал ППП "Патент", г ° Ужгород, ул. Проектная, 4