Анализатор спектра

 

CoIos Сов етскин

Социалистическин

Рес!тублин

ОПИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (>840764 (Bl } Дополнительное к авт. свид-ву = (22)Заявлено 25.09.79(21} 2823222/!8-21 (53)M. Кл.

5 01R 23/16 с присоединением заявки № (23} Приоритет

3Ънударствннны11 квинтет

CCCP ав аннан инбрнтннн!! н втнрктнН

Опубликовано 23.06.81.. Бюллетень ¹23

Дата опубликования описания 25.06.81 (53) УЛК 621.317. . 757 (088. 8) (22} Авторы изобретения

В. И. Зеленцов и В. П. Шиян с

Г

Научно-исследовательский институт ядерной физики, электроники и автоматики при Томском политехническом институте им. С.M. Кирова (2!} Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к технике

СВЧ, а именно к измерению частотного спектра одиночных СВЧ-импульсов наносекундной длительности.

Известен анализатор одновременного действия, представляющий собой набор

5 узкополосных фильтров-резонаторов, полосы пропускания которых перекрывают заданный частотный диапазон, и выходы которых подключены к детекторам, 10 подсоединенным к коммутатору и регистрирующему устройству (1) .

Недостаток анализатора одновременного действия заключается в том, что он, измеряя модуль спектральной функции, не дает возможности судить о временной зависимости амплитуды и несущей частоты измеряемого импульса, т.е. восстановить и зарегистрировать исходный импульс по отклику измерительной системы.

Известно также устройство, позволяющее производить частотный анализ одиночного СВЧ-импульса и восстанавливать по отклику измерительной системы исследуемый сигнал, которое содержит дисперсионную линию задержки, тройник, СВЧ-детектор, усилитель, генератор напряжения развертки, источник калибрационного сигнала, калибрационный сиеситель, блок формирования частотных отметок и осциллографический-индикатор (21.

Однако при случайном характере генерируемого сигнала, когда заранее неизвестно приближенно несущая частота или спектр сигнала превьннает полосу пропускания,дисперсионной линии, измерение спектра сигнала известным устройством становится невозможным.

Кроме того, известный анализатор на дисперсионной линии задержки, давая возможность восстановить исходный импульс при пропускании выходного отклика через линию с обратной дисперсией, не позволяет зарегистрировать вго временную зависимость для случая

3 8407 однократного режима с частотой заполнения 3 ГГц..

Цель изобретения — увеличение полосы анализируемых частот.

Эта цель достигается тем что

5 в анализатор спектра, содержащий дисперсионную линию задержки и детектор, дополнительно введены два детектора, три блока дискретного преобразования импульсов, три аналого-циф- 10 ровых преобразователя, блок измерения задержек и блок преобразования время-код, причем входы детекторов подключены к началу, средней точке и кон" цу дисперсионной линии задержки, à 15 их выходы подсоединены соответственно ко входу каждого из блоков дискретI. ного преобразования импульсов и входам блока измерения задержек, выход каждого из блоков. дискретного преобразования импульсов соединен со входом соответствующего аналого-цифрового преобразователя, а выход блока измерения задержек соединен со входом блока преобразования время-код, выход которого 25 и выходы аналого-цифровых преобразователей подключены к выходу. устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема анализатора спектра; на фиг. 2 — схема блока дискретного пре- Зо образования импульсов.

Устройство содержит дисперсионную линию 1 задержки, детекторы 2, 3 и 4, блс ки 5, 6 и 7 дискретного преобразования импульсов, блок 8 измерения за- 35 держек, аналого-цифровые преобразователи 9, 10 и ll, блок 12 преобразования время-код, шины 13 связи с ЭВМ.

Блоки 5, 6 и 7 дискретного преобразования импульсов (фиг. 2) содержит 40 тройник 14, линию 15 задержки, синхронизатор 16, полупроводниковый диод 17, сверхпроводящую линию 18 задержки, смеситель 19, генератор 20 стробирующих импульсов, расширитель 21 45 и усилитель-формирователь 22.

Анализатор работает следующим образом.

Радиоимпульс при распространении по дисперсионной линии 1 задержки изменяет свою форму в зависимости от частотного заполнения. От частоты заполнения зависит также время, через которое появляется отклик на входной импульс в средней точке и на конце дис- 55 персионной линии 1 задержки. Эти вы.ходные импульсы, также как и входной, детектируют детекторами 2, 3 и 4 и по64 4. дают на блоки 5, 6 и 7 дискретного преобразования импульсов и блок 8 измерения задержек. Блоки 5, 6 и 7 дис" кретного преобразования импульсов обеспечивают представление входного видео-. импульса в виде серии нормализованных по длительности импульсов, амплитуды которых соответствуют мгновенным значениям амплитуды квантовой огибающей импульса, т.е. каждый из блоков

5, 6 и 7 дискретного преобразования импульсов дает изображение огибающей в виде точек, каждая из которых представляется импульсом фиксированной длительности соответствующей амплитудой. Эти импульсы с определенной тактовой частотой поступают в аналого"цифровые преобразователи 9, 10 и

11, из которых результаты измерения амплитуд этих импульсов в кодах подают через шины 13 связи в 3BN, туда же с выхода блока 12 подают результаты измерения задержек импульса от начала до средней точки, от начала до конца и от средней точки до конца дисперсионной линии 1 задержки.

Ключевым элементом в приведенной схеме анализатора спектра является блок дискретного преобразования импульсов,. который обеспечивает преобразование огибающей одиночного видеоимпульса (получаемого после детектирования СВЧ"импульса) в форму, подходящую для ввода в ЭВМ, С этой целью может быть использован рециркулятор на сверхпроводящей линии задержки, который преобразует анализируемый одиночный импульс в серию идентичных по форме импульсов, каждый из которых стробируется. Полученная последовательность аналоговых выборок после расширения и усиления преобразуется в цифровой код с помощью стандартного аналого-цифрового преобразователя, Блок дискретного преобразования импульсов работает следующим обра зом, Видеоимпульс с детектора 2, представляющий собой огибающую анализируемого СВЧ-импульса, поступает на тройник 14, запускает синхронизатор 16 и через линию 15 задержки проходит в систему полупроводниковый диод 17сверхпроводящая линия 18 задержки— смеситель 19. В результате циркуляции импульса в этой системе на входе смесителя 19 создается входная серия импульсов. Выходные импульсы синхрония предыдущего импульса входнои се рии обеспечивается разностью периодов 1э формула изобретения и 16 й

Анализатор спектра, содержащий дисперсионную линию задержки и детек.тор, отличающийся тем, 2О что, с целью увеличения полосы анализируемых частот, в него введены дополнительно два детектора, три-блока дискретного преобразования импульсов, три аналого"цифровых преобразователя, 25 блок измерения задержек и блок преобразования время-код, причем входы детекторон подключены к началу, средней точке и концу дисперсионной линии задержки, а их выходы подсоединены со30 ответственно ко входу каждого иэ блоков дискретного преобразования импульсов и входам блока измерения задержек, выход каждого иэ блоков дискретного преобразования импульсов со35 .единен со входом соответствующего аналого-цифрового преобразователя, а выход блока измерения задержек соединен, со входом блока преобразования время-код, выход которого н выходы ана О .лого-цифровых преобразователей подключены к выходу устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

45 1. Кушнир Ф.В., Савенко В.Г.. и

Верник С.М. Измерения в технике свя:зи. М, "Связь", 1970, с. 351

2. "Радиотехника и электроника", 1959, Р 9, с. 15-65.

5 84 низатора 16 запускают генератор 20 стробирующих импульсов, который обеспечивает стробирование поступающих на первый вход смесителя 19 импульсов входной серии. С выхода смесителя 19 импульсы с амплитудой, пропорциональной мгновенному значению исследуемого сигнала, в точке стробирования расширяются расширителем 21, усили" ваются усилителем-формирователем 22 и подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 9. Сдвиг стробимпульcos относительно момента стробировасери синхронизатора и входно серии импульсов, причем синхронизатор 16 введен в схему для уменьшения откачки энергии из циркулирующего в сверхпроводящей линии задержки импульса и может быть выполнен в виде рециркулятора на сверхпроводящем кабеле. Для увеличения широконолосности линия !5 задержки также может быть выполнена сверхпроводящей.

Таким образом, вводя в ЭВМ данные измерения огибающих и задержек радиоимпульса, а также характеристики дисперсионной линии, находят частотное ,заполнение исходного импульса, что

Ь совокупности с известной огибающей, получаемой с.блоков 5, 6 и 7 дискретного преобразования позволяет определить временную форму анализируемого импульса, а по ней рассчитывать фазовый и амплитудный спектры СВЧ-импульса. Полученные результаты могут быть представлены в любом, удобном для оператора, виде (дисплей, график, цифропечать).

Поскольку в предлагаемом анализаторе. нет необходимости в обеспечении разницы задержки для крайних частот спектра СВЧ-импульса.при его прохождении через дисперсионную линию, задержки много больше длительности импульса (F1ÎÉ, где д - длительность исследуемого радиоимнульса), то появляется воэможность испольэо0764 6 вать линию с широкой полосой пропус-, кания при небольшой крутизне дисперсионной характеристики, и,тем самым„ расширить полосу частот одновременного анализа до нескольких ГГц, что особенно важно при исследовании случайных процессов. Так в качестве дисперсионной линии задержки в предлагаемом анализаторе можно использовать

t0 гладкий волновод, который обеспечивает при работе на низшем типе колебаний полосу частот, близкую к октаве.