Анализатор спектра

 

Союз Сееетсюп

Сециейнстичеаииа

Ресвубек

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВИЖЖОМУ СВ ТВУ (И ) Дсижлиительиое к аат. саид-ау (Щ:ЬяЕлеие 08 ° 01 ° 79 (2t)2710284/18-21

«i>813305 (53)М. КлЗ ц 01 R 23/16 с щикеедииеиией зейеки йй (23) Г1риоритет

Гасударетееяамй «аеятет

СССР

«а дмаи «зебаатаяяй

tt OtRpbttNlA

Оттубликеаеие 1ì õ81. Ьевйетеиь 89 10

Дате опубликоааиия описания 20. 03. 81 ($3) УДК 621. 317. .757 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.В. Ручкин и Е.A. Майоров (71) Эаяаитель (54 ) AHA3IH3ATOP

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено

-для.спектрального анализа электрических сигналов.

Известны анализаторы спектра, содержащие входной анализатор, три каскада преобразования частоты, схему управления частотой гетеродинов, усилители, детектор и осцнллографи- © ческий индикатор r.1).

Недостатком этих анализаторов asляется ограниченный динамический диапазон и невозможность определения по» бочных составляющих спектра.

Цель изобретения - расширение ди« тз намического диапазона и идентификация побочных (паразитных) откликов.

Поставленная цель достигается тем, что в анализатор спектра, содержащий последовательно включенные входной 2© аттенюатор, фильтр нижних частот, три каскада преобразования частоты, каждый в составе последовательно соединенных смесителя, усилителя промежуточной частоты и подключенного к сме- сителю гетеродина, отсчетный аттеню» атор, узкополосный фильтр, логарифмический усилитель, детектор и осциллографический индикатор, а также ге.нератор пилообразного напряжения, 30 блок управления полосой обзора, два блока управления частотой, причем выход генератора пилообразного напряжения объединен со вторым входом ос— циллографического индикатора и со входом блока управления полосой обзора, а выходы блока управления полосой обзора соединены с управляка ими входами первого и второго гетеродинов через соответствующие блоки управления частотой, введены два ступенчатых аттенюатора, два блока управления этими аттенюаторами, триггер и формирующее устройство, причем один ступенчатый аттенватор включен между выходом фильтра нижних ,частот и входом первого смесителя, другой ; между выходом третьего усилителя промежуточной частоты и sxoдом отсчетного аттенюатора, выходы блоков управления аттенюаторами подключены к управляющим входам ступенчатых аттенюаторов, а их входы соединены с соответствующими выходами триггера, вход которого через формирующее устройство подключен к выходу генератора пилообразного напряжения.

На фиг. 1 представлена структурная схема анализатора; на фиг. 2-5013305

4 осциллограммы, поясняющие принцип работы. Анализатор содержит входной аттенюатор 1 фильтр 2 нижних частот, ступенчатый аттенюатор 3, смеситель

4 первого преобразователя, гетеродин

5, усилитель 6 промежуточной частоты (УПЧ 3, смеситель 7 второго преобразователя, гетеродин 8, усилитель 9 промежуточной частоты (УПЧ), смеситель 10 третьего преобразователя, гетеродин 11, усилитель 12 промежуточной частоты (УПЧ)), ступенчатый аттенюатор 13, отсчетный аттенюатор

14, узкополосный фильтр 15, логарифмический усилитель 16, детектор 17, осциллографический индикатор 18, генератор 19 пилообразного напряжения, блох 20 управления полосой обзора, блок 21 управления частотой первого преобразователя, блок 22 управления частотой второго преобразователя,фор- Щ мирующее устройство 23, триггер 24, блоки 25 и 26 управления ступенчатыми аттенюаторами.

Входной разъем анализатора подключен через последовательно соединенные входной аттенюатор 1, фильтр 2 нижних частот и ступенчатый аттенюатор 3 со входом смесителя 4, другой вход которого подключен к выходу гетеродина 5.

Выход смесителя 4 через усилитель 6 промежуточной частоты соединен со входом смесителн 7, другой вход которого подключен к выходу гетеродина 8. Вы.ход смесителя 7 через УПЧ 9 соединен со входом смесителя 10, другой вход которого подключен к выходу гетероди- З5 на 11. Выход смесителя 10 через последовательно соединенные УПЧ 12, ступенчатый аттенюатор 13, отсчетный аттенюатор 14, узкополосный фильтр 15, логарифмический усилитель 16 и детек- 49 тор 17 подключен ко входу осциллографического индикатора 18. Другой вход осциллографического индикатора 18 подключен к выходу генератора 19 пилообразного напряжения, подключенного одновременно ко входам блока 20 управления полосой обзора и к формирующему устройству 23. Один выход блока 20 управления полосой обзора соединен через блок 21 управления частотой с управляющим входом гетеродина 5, другой выход соединен через блок 22 управления частотой с

Управляющим входом гетеродина 8. Выход блока 23 соединен со входом триггера 24. Один выход триггера 24 через блок 25 управления аттенюатором соединен с управляющим входом стуненчатого аттенюатора 3, а другой выход через блок 26 управления аттенюатором соединен с управляющим вхо- ) дом ступенчатого аттенюатора 13.

Анализатор спектра работает следующим образом.

Исследуемый сигнал частоты через входной аттенюатор 1, фильтр 2 ниж- Я них частот, ступенчатый аттенюатор

3 подается на вход смесителя 4, где с помощью сигнала, поступающего с гетеродина 5,преобразуется в промежуточную частоту, выделяемую УПЧ- 6 и подаваемую на вход смесителя 7. На второй вход смесителя 7 поступает сигнал частоты от гетеродина 8 ° Сигнал разностной частоты с выхода смесителя 7 выделяется УПЧ 9 и подается на смеситель 10, на второй вход которого поступает сигнал с гетеродина

11 ° Сигнал разностной частоты выделяется УПЧ 12 и через ступенчатый ат тенюатор 13, отсчетный аттенюатор 14, узкополосный фильтр 15 и логарифмический усилитель 16 подается на детектор 17. С выхода детектора 17 продетектированный сигнал поступает на вертикальные отклоняющие пластинки осциллографического индикатора 18.

Перестройка по частоте аттенюатора спектра с одновременным горизонтальным сканированием луча на экране осциллографического индикатора 18 осуществляется с помощью генератора 19 пилообразного напряжения. Сигнал с выхода этого генератора через блок

20. Управления полосой обзора и блоки.

21 и 22 управления частотой поступает на управляющий вход гетеродина 5 или

8 (в зависимости от выбранной полосы обзора). При широких полосах обзора перестройка по частоте выполняется с помощью гетеродина 5, а при узких с помощью гетеродина 8. Блок 20 уп— равления полосой обзора выполняет функции делителя и коммутатора, подавая сигнал с выхода генератора 19 пилообразного напряжения на вход блока 21 либо на вход блока 22. Управление ступенчатыми аттенюаторами 3 и 13 осуществляется с помощью триггера 24 через блоки 25 н 26 управления. На вход триггера 24 со схемы формирования 23 поступают импульсные сигналы, привязанные по времени к моменту обратного хода сигнала генератора 19 пилообразного напряжения.

На фиг.2 и 3 представлены сигналы на входе анализатора и после преобразования. На фиг.4 представлены осциллограммы, поясняющие принцип работы. На первой осциллограмме изображен сигнал на выходе генератора 19 пилообразного напряжения, на второй сигнал на выходе формирующего уст.ройства 23, на третьей — сигнал на ,входе блока управления 25, а на четвертой - сигнал на входе блока управления 26. Как видно из третьей и четвертой осциллограмм,на входы блока

25 и 26 управления поступают периодически повторянщиеся импульсные сигналы противоположной полярности, осуществляющие (синхронно с разверткой включение или выключение дискретных аттенюаторов 3 и 13. При этом, если аттенюатор 3 включен $ т.е. имеет

813305

Анализатор спектра, содержащий последовательно включенные входной" аттенюатор фильтр нижних частот, три каскада преобразования частоты, каждый в составе последовательно соединенных смесителя, усилителя промежуточной частоты и подключенного к смесителю гетеродина, отсчетный атЩ тенюатор, узкополосный фильтр, логарифмический усилитель, детектор и осциллографический индикатор, а также генератор пилообразного напряжения, блок управления полосой обзора и два блока управления частотой, причем выход генератора пилообразного напряжения объединен со вторым входом осциллографического индикатора и со входом блока управления полосой об-, зора, а выходы блока управления полосой обзора соединены с управляющи-. .ми входами первого и второго гетеродинов через соответствующие блоки .управления частотой, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона и идентификации побочных откликов, введены два ступенчатых аттенюатора, два блока управления этими аттенюаторами, триггер и формирукщее устройство, 40 причем один ступенчатый аттенюатор включен между выходом фильтра нижних частот и входом первого смесителя, другой - между выходом третьего усилителя промежуточной частоты и вхо4 дом отсчетного аттенюатора, выходы блоков управления аттенюаторамн. подключены к управляющим входам ступенчатых аттенюаторов, а их входы соединены с соответствующими выходами яо триггера, вход которого через форми- . рующее устройство подключен к выходу генератора пилообразного напряжения. ослабление > да), то аттенюатор 13 выключен (т.е. имеет ослабление 0 дф и наоборот. Такое поочередное манипулирование аттенюаторами 3 и 13 приводит к тому, что коэффициент передачи тракта анализатора для основного измеряемого сигнала остается без изменения, а для комбинационных составляющих, возникающих прн перегрузке смесителя 4,он периодически изменяется. На фиг. 5 изображен спектр измеряемого сигнала. Пунктиром пока-. заны изменения побочных откликов,, sosникающие за счет перегрузки смесите ля 4, амплитуды которых периодически изменяются; За счет увеличения исследуемого сигнала на входе смесителя 4 ((выходящего за пределы номинального уровня) динамически диапазон анализатора спектра удается расширить на

20 дБ, при этом побочные отклики, возникающие иэ-эа перегрузки смесителя, могут быть легко идентифицированы (амплитуда их периодически изменяется в отличие от истинных откликов . Физически указанный эффект может быть объяснен следующим образом, При изменении ослабления аттенюатора

3 в небольших пределах (например

0-3 дБ/ происходит изменение в этих же пределах сигнала на входе смесителя 4, что соответственно приведет к изменению сигнала и на его выходе.

Однако, если уровень сигнала полезной разностной частоты на выходе смесителя 4 изменяется в тех же пределах (0-3 дБ ), что и сигнал на входе>то ровни комбинационных частот »P p< (где М и ем -числа натурального ряда начиная с 2,3 )) на выходе смесителя

4 (в силу нелинейности вольт-амперных характеристик диодов смесителя) будут изменяться непропорционально . изменению сигнала на входе смесителя ()6 дБ). С помощью другого ступенчатого аттенюатора 13, включенного s тракт промежуточной частоты и работающего синхронно со ступенчатым аттенюатором 3, производится выравнивание коэффициента передачи тракта анализатора. Если ступенчатый аттенюатор 3 имеет ослабление 0 дБ, то, ступенчатый аттенюатор 13 в это же время имеет ослабление и дБ> например

3 дБ . При изменении ослабления аттенюатора 3 на <. дБ (например 3 дБ ) ступенчатый аттенюатор 13 будет иметь бление п и этом 0 Б и т. . Таонной составляющей коэффициент передачи тракта анализатора остается осла P д д ким образом, для полезной комбннаци- M неизменным, а для других (побочных у комбинационных составляющих он периодически изменяется.

Результаты исследования предлагаемого анализатора спектра показывают, что динамический диапазон может быть расширен до 80-90 дБ при наглядной идентификации паразитных откликов °

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Анализатор:: спектра М S 62 В фирмы Anzitsu (Япония), 1ЕЕ, ноябрь 1976, c . .26. а133О5. Составитель A. Орлов

Редактор Т. Веселова Техред K.Êàñòåëåâè÷ КорректорМ. Вигула

Заказ. бб 5 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,