Панорамный анализатор спектра

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик.

<,1822067 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13 07.79 (21) 2795376/13-21 (Я) М. -Кл.з

G 01 R 23/16 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР яо делан изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621. 317. .757(088.8) Опубликовано 150481. Бюллетень МЯ 14

Дата опубликования описания 150481 (71) Заявитель

Ленинградский институт авиационного rt (54) ПАНОРАМНЫЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к измери- тельной радиотехнике и может быть использовано для экспериментального определения спектра мощности в анализаторах спектральных характеристик детерминированных и случайных процессов.

Известен многоканальный анализатор спектра мощности,. содержащий входное устройство, к выходу которого параллельно подключены М цепей, состоящих иэ последовательно соединенных полосового фильтра, детектора и усредняющего устройства, выходы которых подключены к соответствующим 15 входам кольцевого коммутатора, блок развертки и индикатор (13.

Несмотря на высокую скорость анализа подобные измерители спектра мощности обладают рядом недостатков. B этих устройствах возможна потеря информации, если спектр исследуемого процесса оказывается шире, чем полоса частот, перекрываемых набором фильтров. Иэ-за трудностей, связанных с микроминиатюриэацией фильтров, с понижением области исследуемых частот, возрастают габариты и вес фильтров.

Кроме того, возникает необходимость выполнения противоречивых требований 30 по обеспечению высокой разрешанхцей способности и выбору количества фильтров, используемых для анализа.

Известен также панорамный анализатор спектра, содержащий посЛедова" тельно соединенные входное устройство, смеситель, полосовой фильтр, блок управления, генератор развертки и генератор качающейся частоты, выход которого подключен ко второму входу смесителя, индикатор, первый вход которого подключен к выходу детекто" ра, а второй вход подключен к другому выходу генератора развертки (2 .

Основным недостатком данного устройства является низкая точность анализа спектра сигналов с изменяю щейся шириной спектра. Несмотря на то,что в.момент времени, когда на индикаторе появляется спектр исследуемого сигнала, скорость анализа изменяется, разрешающая способность анализатора, определяемая полосой пропускания полосового фильтра, остается постоянной для спектра с любой шириной полосы.

Поэтому точность анализа спектра узкополосных сигналов существенно ниже, чем у широкополосных сигналов °

Цель изобретения — повышение точности анализа.

822067

Поставленная цель достигается тем, что в панорамный анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные входное устройство, смеситель, полосовой фильтр, .детектор и индикатор, генератор качающейся частоты, выход которого подключен к второму входу смесителя,. генератор развертки, первый выход которого подключен ко второму входу индикатора, блок управления, вход которого подключен к выходу детектора, введены последовательно соединенные фазовращатель на 90, вход которого подключен к выходу входного устройства, первый .квадратор, блок суммирования, блок дифференцирования, первый интегратор, блок деления и блок формирования регулирующего напряжения, второй вход которого подключен к выходу блока управления, второй квадратор, вход которого подключен к выходу входного устройства, а выход подключен ко второму входу блока суммирования, второй интегратор, вход которого подключен к выходу блока суммирования, а выход подключен ко второму входу Юлока деления,регулируемый усилитель, первый вход которого подключен ко второму выходу генератора развертки второй вход подключен к выходу блока формирования напряжения, а выход подключен к входу генератора качающейся частоты, блок регулирования полосы пропускания, вход которого подключен к выходу блока формирования регулирующего напряжения, а выход по ключен ко второму входу полосового фильтра, -блок регулирования частоты развертки, вход которого подключен.к выходу блока формирования регулирующего напряжения,а выход подключен к входу генератора развертки.

На чертеже представлена структурная электрическая схема панорамного анализатора спектра.

Анализатор содержит входное устройство 1, смеситель 2, полосовой фильтр 3, детектор 4, генератор 5 качающейся частоты, блок 6 регулирования полосы пропускания, индикатор

7, блок 8 управления, регулируемый усилитель 9, генератор 10 развертки, блок 11 регулирования частоты раз-. вертки, блок 12 формирования регулирующего напряженйя, фазовращатель

13 на 90, квадраторы 14-1 и 14-2, блок 15 суммирования, блок 16 дифференцирования, интегратор 17-1 и

17-2, блок 18 деления.

B ..панорамном анализаторе спектра последовательно соединены входное устройства 1, смеситель 2, полосовой фильтр 3, детектор 4, блок 8 управления, блок 12 формирования регулирующего напряжения, блок 11 регулирования частоты развертки, генератор 16 развертки„ регулируемый усилитель 9, генератор 5 качающейся частоты, выход которого подключен ко второму входу смесителя 2. Выход входного устройства 1 через последовательно соединенные фазовращатель

13 на 90, первый квадратор 14-1, блок 15 суммирования, к второму входу которого через второй квадратор 14-2 подключен выход входного устройства 1, блок 16 дифференцирования, первый интегратор 17-1 и блок 18 деления, к входу делителя которого через второй интегратор 17-2 подключен выход блока 15 суммирования, подключен к другому входу блока

12 формирования регулирующего напряжения, выход которого подключен также ко второму входу регулируемого усилителя 9 и через блок 6 регулирования полосы пропускания — ко второму входу . полосового фильтра 3. Индикатор 7 двумя входами подключен к выходу де- тектора 4 и. к другому выходу генератора 10 развертки.

Панорамный анализатор спектра работает следующим образом.

25 Напряжение исследуемого процесса через входное устройство 1 поступает одновременно на первый вход смесителя 2, на вход фазовращателя 13 на

90, и на вход второго квадратора 14-2.

На второй вход смесителя 2 подводится постоянное по амплитуде напряжение с частотой Г /t (от генератора 5 ка-. чающейся частоты), средняя частота которого устанавливается близкой к

З5 средней частоте спектра исследуемого сигнала. Частотная модуляция (линейное качание частоты) достигается в результате воздействия на генератор

5 качающейся частоты напряжения с второго выхода генератора 10 развертки, которое проходит на вход генератора 5 качающейся частоты через регулируемый усилитель 9. Одновремен- но с первого выхода генератора 10 развертки пилообразное напряжение

45 поступает на второй вход индикатора

7 для создания горизонтальной развертки электронного луча трубки. В этом случае перемещение луча трубки по горизонтали пропорционально час5Q тоте и горизонтальная ось служит осью частот. Частота развертки генератора 10 развертки регулируется напряжением, поступающим с выхода блока 11 регулирования частоты раз55 вертки. Напряжение с выхода смесителя 2 поступает на вход полосового фильтра 3, имеющего центральную частоту настройки f и узкую полосу пропускания ь, величина которой регулируется напряжением с выхода блоЮ ка 6 регулирования полосы пропускания. Через полосовой фильтр 3 проходит участок исследуемого спектра. шириной >f, для составляющих которо-; го в данный момент выполняется усло65 вие f - f = f + @f/2. Напряжение

822067 способность анализатора, обеспечивающую малую относительную погрешность анализа. Для узкополосных анализируемых спектров полоса пропускания полосового фильтра 3. устанавливается бол е узкая, чем для широкополосных спектров. При это относительная . погрешность анализа широкополосных и узкополосных спектров остается постоянной, что повышает точность их анализа. Одновременйо с регулированием полосы пропускания полосового фильтра 3, т.е. регулированием разрешающей способности анализатора, осуществляется пропорциональное регулирование частоты развертки генератора 10 развертки и частотный масштаб изображения на экране индикатора 7..

Блок 11 регулирования частоты развертки под действием регулирующего напряжения устанавливает частоту развертки такой величины, чтобы время анализа было обратно пропорционально отрегулированной полосе пропускания полосового фильтра 3, т.е. пропорционально измеренной среднеквадратичес-. кой ширине спектра, для реализации установленной разрешающей споеобности анализатора. Благодаря этому одно" временно задается необходимая скорость изменения частоты колебаний генератора 5 качающейся частоты. Одновременно с этим регулирующее напряжение с выхода блока 12 формирования регулирующего напряжения устанавливает..частотный масштаб изображения пропорциональным измеренной среднеквадратической ширине спектра исследуемого сигнала путем регулиро-. вания коэффициента усиления регулируемого усилителя 9 по второму входу.

Амплитуда пилообразного напряжения, поступающего со второго выхода генератора 10 развертки на вход генератора 5 качающейся частоты регулиру" ется в регулируемом усилителе 9 таким образом, что диапазон качания частоты генератора 5 качающейся час- . тоты устанавливается пропорциональным измеренной среднеквадратической ширине спектра. Это позволяет производить анализ и индикацию только той части частотного диапазона, в которой расположен спектр анализируемого сигнала. Все это приводит в конечном итоге к повышению точности анализа спектра исследуемой реализации.

Формула изобретения

Панорамный анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные входное устройство, смеситель, полосовой фильтр; детектор и индикатор, генератор качающейся частоты, выход которого подключен к второму входу смесителя, генератор развертки, с выхода полосового фильтра 3 детектируется квадратичным детектором

4 и подается на первый вход индикатора 7 для отклонения луча трубки по вертикали. Отклонение луча по вертикали пропорционально среднему значению мощности соответствующего участка

S спектра, заключенного в полосе частот y f . Одновременно сигнал с выхода детектора 4 поступает на вход блока 8 управления, который работает в пороговом режиме и формирует прямоугольный сигнал, длительность которого определяется передним и задним скатами огибающей спектра мощности исследуемой реализации по появлению и пропаданию сигнала на выхо- 15 де.полосового фильтра 3 и, соответственно, детектора 4. Сигнал исследуемой реализации с выхода входного устройства 1 одновременно поступает на вход второго квадратора 14-2 и Zp tepea фазовращатель 13 на 90 на о вхоц первого квадратора 14-1, возводящие мгновенные значения сигналов в квадрат, выходные сигналы которых поступают на входы блока 15 суммирования. Сигнал с выхода блока 15 суммирования, пропорциональный квадрату огибающей входного сигнала, одновременно поступает на второй интегратор 17-2 и через блок 16 дифференцирования †. на первый интегратор 17-1. Сигнал с выхода первого интегратора 17-1 поступает на вход делимого блока 18 деления, на вход делителя которого поступает сигнал с выхода второго интегратора 17-2.

С выхода блока 18 деления напряжение, пропорциональное среднеквадратической ширине спектра исследуемого процесса, поступает на первый вход блока 12 формирования регулирующего ® напряжения, который вырабатывает напряжение регулирования, соответствующее измеренной среднеквадратической ширине спектра анализируемого сигнала, поступающее на второй вход регулируемого усилителя 9, для регулировки коэффициента-усиления, на вход блока 6 регулирования полосы пропускания и на вход блока 11 регулирования частоты развертки. Регулирующее напряжение с выхода блока 12 формирования регулирующего напряжения поступает на входы блоков регулирования только в те моменты, когда на выходе блока 8 управлЕния имеется прямоугольный управляюший сигнал, соответствующий тому, что в просматриваемый участок спектра по.пал спектр анализируемого сигнала.

При этом под действием регулирующего напряжения уменьшается до оптимальной ширина полосы пропускания полосового фильтра 3, пропорциональная среднеквадратической ширине спектра исследуемого сигнала, до-величины, определяющей необходимую разрешающую

82?067

Составитель Е. Данилина

Редактор С. Тимохина Техред N.Коштура Корректор Г. Назарова т»

Эаказ 1840/68 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, 4 первый выход которого подключен ко второму входу индикатора, блок управления, вход которого подключен к выходу детектора, о т л н ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности анализа, в него введены последовательно соединенные фазовращатель на 90, вход которого о подключен к выходу входного устройства, первый квадратор, блок суммирования, блок дифференцирования, первый интегратор, блок деления и блок формирования регулирующего напряжения, второй вход которого подключен к выходу блока управления, второй квадратор, вход которого подключен к выходу входного устройства, а выход подключен ко второму входу блока суммирования, второй интегратор, вход которого подключен к выходу блока суммирования, а выход подключен ко второму входу блока деления, регулируемый усилитель, первый вход которого подключен ко второму выходу генератора развертки, второй вход подключен к выходу блока формирования напряжения, а выход подключен к входу генератора качающейся частоты, блок регулирования полосы пропускания, вход которого подключен к выходу блока формирования регулирующего напряжения, а выход подключен ко второму входу полосового фил.-тра, блок регулирования частоты развертки, вход которого подключен к выходу блока формирования регулирующего напряжения, а выход подключен к входу генератора развертки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

15 1. Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., "Энергия", 1972, с.244-246.

2. Мартынов В. A. и Селихов Ю. И. щ Панорамные приемники и анализаторы спектра. М., "Сов. радио", 1964, с.379, рис. 8.10.