Способ последовательного анализа спектра сигнала и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и позволяет повысить точность измерений и сократить время их проведения во всем динамическом диапазоне до длительности одного цикла просмотра исследуемого диапазона частот. Устройство, реализующее способ, содержит режекторный фильтр 2, анализатор 3 спектра, включающий широкополосный тракт 4, смеситель 5, полосовой фильтр 6, усилитель 7 промежуточной частоты, детектор 8, напрш ер логарифмический детектор, генератор 9 развертки, частотномодулированный гетеродин 10- и индикатор 11. Кроме того, устройство имеет управляемьй аттенюатор 13, вьшолненный, например, на диодах. Введение блока 1 согласования, вьшол о немного, например, в втаде кольцевого И.ПИ щелевого моста, линии 12 задержки , сумматора 15, yci-шителя 16 сигнала и инвертора 17 обеспечивает синхронное с перестройкой анализирующего фильтра снятие амплитудно-частотной характеристики используемого рел екторного фотьтра 2, При помощи ка 14 выделяется огибающая сигнала с частотой гетеродина анализатора спектра, вьтол,ненного, например, в виде синхронного детектора, и блока 1 согласования, вьтолненного, например , в виде кольцевого или щелевого моста, в каждый момент измеренного уровня сигнала. 2 с. и 1 з,п.ф-лы, 1 ИЭТ. tS с:

СС803 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ц11 4 G 01 Р 23/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕЧИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф (21) 3983586/24-21 (22) 02. 12,85 (46) 15. 10.38. Бюл, Ф 38 (72) Д.В.Черток и А.В.Чикризов (53) 621. 31? . 757 (088, 8) (56) Электроника СВЧ, 1979, вып.4, с. 10. (54) СПОСОБ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА

СПЕКТРА СИГНАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и позволяет повысить точность измерений и сократить время их проведения во всем динамическом диапазоне до длительности одного цикла просмотра исследуемого диапазона частот. Устройство, реализующее способ, содержит режекторный фильтр 2, анализатор 3 спектра, включающий широкополосный тракт 4, смеситель 5, полосовой фильтр 6, усилитель 7 промежуточной частоты, детектор 8, например логарифмический детектор, генератор 9 развертки, частотномодулированный гетеродин 10 и индикатор i1. Кроме того, устройство имеет управляемый аттенюатор 13, выполненный, например, на диодах.

Введение блока 1 согласования, выполненного, например, в виде кольцевого или щелевого моста, линии 12 задержки, сумматора 15, усилителя 16 сигнала и инвертора 17 обеспечивает синхронное с перестройкой анализирующего фильтра снятие амплитудно-частотной характеристики используемого режекторного фильтра 2, При помощи бло ка 14 выделяется огибающая сигнала с частотой гетеродина анализатора спектра, выполненного, например, в виде синхронного детектора, и блока

1 согласования, выл олненного, например, в виде кольцевого или щелевого моста, в каждый момент измеренного уровня сигнала. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1430901

Изобретение относятся к,задиоизмерительной технике и предназначено для автоматического анализа спектра сигнала в большом динамическом диапа- 5 зоне.

Цель изобретения - повышение точности измерений и сокращение времени их проведения во всем динамическом диапазоне до длительности одного цикла просмотра исследуемого диапазона частот. путем синхронного с перестройкой анализатора снятия амплитудно частотной характеристикч используемого режекторного фильтра и автоматического учета ее в процессе измерениЪ.

На чертеже нриведена схема предлагаемого устройства.

Способ осуществляется следуюцим образом.

Исследуете сигнал подают на вход анализирующего фильтра (анализатора спектра) через режекторный фильтр с заданной аьптлитудно-частотной характеристикой (зависимость коэффициента передачи от частоты), подавляющей наиболее мощные спектральные составляющие исследуемого сигнала. В результате этого уровень максимальных спектральных составляющих на выходе режекторного фильтра уменьшается на величину затухания используемого фильтра, что î" åñïå÷èâàåò условия их достоверных измерений анализирующим .фильтром (анализатором спектра), имеющим динамический диапазон 40- 50дБ.

Одновременно и синхронно с перестройкой анализирующего фильтра в полосе частот обзора анализатора спектра путем дополнительной подачи на вход

40 режекторного фильтра испытательного сигнала, частота которого все время равна (или отличается на постоянную известную величину) частоте настрой.ки анализирующего фильтра, выделения (например, с помощью синхронного детектора) и измерения уровня этого испытательного сигнала на выходе режекторного фильтра, снимается амплитудно-частотная характеристика этого фильтра. Этим обеспечивается получение характеристики используемого экземпляра режекторного фильтра во всей требуемой полосе частот в реаль" ных условиях его работы одновременно 55 с анализом спектра сигнала на выходе этого фильтра, что в конечном счете приводит к повышению точности измере-; ний спектральных составляющих исследуемого сигнала и сокращению времени их проведения. При этом в анализирующем фильтре испытательный сигнал исключается с помощью частотной или амплитудной селекции, например, выбором его частоты за пределами полосы пропускания анализирующего фильтра.

Сигнал с выхода анализирующего фильтра, величина которого пропорциональна уровню (в логарифмическом масштабе) соответствующих спектральных составляющих исследуемого сигнала, прошедшего через режекторный фильтр, суммируется с напряжением, обратно пропорциональным уровню испытательного сигнала на выходе режекторного фильтра и соответствующим за« туханию этого фильтра на частотах этих же спектральных составляющих исследуемого сигнала. В результате суммирования получается сигнал, величина которого в каждый момент времени равна уровню (в логарифмическом масштабе) соответствующей спектральной составляющей исследуемого сигнала, который и регистрируется на индикаторе в зависимости от времени перестройки анализирующего фильтра, определяющего частоту этой спектральной составляющей.

Устройство для .реализации способа при последовательном анализе спектра сигнала содержит блок 1 согласования, выполненный например, в виде кольцевого или щелевого моста, режекторный фильтр 2, анализатор 3 спектра, включающий, например, последовательно соединенные широкополосный тракт 4, вход которого является входом анализатора спектра, смеситель 5, полосовой фильтр 6, усилитель 7 промежуточной частоты и детектор 8, например, логарифмический детектор, последова" тельно соединенные генератор 9 развертки и частотно-модулированный гетеродин 10, выход которого подключен к второму входу смесителя 5, а также индикатор 11 вход развертки кото« рого соединен с вторым выходом генератора 9. развертки, линию 12 задержки, управляемый аттенюатор 13, выполненный, например, на диодах, блок 14 выделения огибающей сигнала с частотой гетеродина анализатора спектра, выполненный, например, в виде синхронного детектора, сумматор 15, усилитель

1430901

1 б сигнала и инвертор 17, при этом последовательно соединены блок 1 согласования, вход которого является входом устройства, режекторный фильтр 2 и анализатор 3 спектра, поспедовательно сое1 динены блок 14 выделения огибающей сигнала с частотой гетеродина анализатора спектра, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам часто-но-модулированного гетеродина 10 анализатора спектра и режекторнога фильтра 2, усилитель

16 сигнала, выход которого подключен также к второму (управляющему) входу управляемого аттенюатара 13, инвертор

17 и сумматор 15, линия 12 задержки входом подключена к выходу детектора 8, а выходом — к второму входу сумматора 15, выход сумматора 15 под- 0 ключен к второму входу индикатора

11, причем вход аттенюатора 13 соединен с выходам гетеродина 10, а выход — с вторым входом блока 1 согла. сования. 25

Устройство работает следующим образом.

Режекторный фильтр 2 настраивают на известную частоту максимальной спектральной составляющей (например, несущую частоту) исследуемого сигнала, которая подается на его вход через блок 1 согласования. На выходе режекторного фильтра 2 уровень спект..1 5 ральных составляющих сигнала уменьшается на величину затухания этого фильтра на частотах соответствующих спектральных составляющих. Полученный сигнал через широкополосный тракт. анализатора 3 спектра поступает на вход смесителя 5. На второй вход этого смесителя подается сигнал частотно-модулированного гетеродина 10, частота которого изменяется по пилообразному закону с помощью напряжения генератора 9, чем и обеспечивается перестройка анализатора 3 спектра в заданной. полосе частот, превышающей полосу частот исследуемого сигнала не менее чем на значение промежу50 точной частоты анализатора 3 спектра.

Индикация частоты настройки анализатора спектра, которая пропорциональна величине напряжения генератора 9 развертки, обеспечивается подачей этого напряжения на вход развертки индикатора 11 анализатора спектра с второго выхода генератора 9 развертки.

Спектральные составляющие исследуемого сигнала, перенесенные на промежутачную частоту, выделяются на выходе смесителя 5 анализатора спектра паласовым (анализирующим) фильтром 6 и после усиления в усилителе 7 промежуточной частоты поступают на детектор 8. При этом уровни сигнала на выходе детектора 8 в соответствующие моменты времени в течение одного цик ла перестройки анализатора спектра (перестройки частотно-мадулированно— го гетерадина 10) соответствуют спектральным составляющим исследуемого сигнала (в логарифмическом масштабе) после его прохождения через режектарньй фильтр 2.

Одновременно сигнал частотно-модулированного гетеродина 10 анализатора спектра через управляемый аттенюатор

13 и второй вход блока 1 согласования также поступает (вместе с исследуемым сигналом) на вход режекторного фильтра 2. После режекторного фильтра

2 этот сигнал (сигнал с частотой и фазой сигнала частотно-модулированного гетеродина 10) выделяется и детектируется блоком 14 выделения огибающей сигнала с частотой гетеродина

10, При этом выходной сигнал блока 14 выделения огибающей сигнала с частогай гетеродина 10 анализатора спектра.„ пропорциональньпт уровню сигнала частотно-модулированного гетеродина

10 на выходе режекторного фильтра 2 через усилитель поступает на управля-емый аттенюатор 13, увеличивая его затухание и, соответственно, уменьшая уровень сигнала частотно-модулированного гетеродина 10 на входе режекторного фильтра " до некоторой величины. при которой цепь обратной связи (режекторный фильтр 2, блок 14 выделения огибающей сигнала с частотой гетеродина

10,усилитель,управляемьп аттенюатор 13, и блок1соласования) находится в ус тановившемся режиме. Изменение уровня ,сигнала частотно-модулированного ге| теродина 10 при его прохождении через режекторный фильтр 2 приводит как к изменению сигналя на выходе блока 14 так и к затуханию управляемого аттенюатора 13.

Таким образом, при перестройке частотно-модулированного гетеродина

10 анализатора спектра по частоте уровень его сигнала на выходе режекторного фильтра 2 все время поддержИВЯЕтСЯ >I iQ i" r3:>IÍ«;ÛÌ 3>= - СЛЕТ >I>3TQMB i«ИЧЕСК()ГО И .,;(>НЕ II!Я = Б т ->УКЯН! УЯ УПРаВЛЯBMQ) 0 а те!>ли.-)TQО-. . (;, (()«и 3TQM затухание упрявляе; ого . ттенюятора 13 и

0»П(>! ти»"»-,„- ..)3»«) О>» («;,Р,(((!))3У!»(»>.

Н«««Е (« )р «:> !»: = " -(Г " =.:;Л "! - я т (П." 0 тт,т> усилител:-.: ": -.. -::::-..;.;:..) "е I -:, соо --:-"-.=тстВ ИИ С ЯМЛ т >-:% .» >! ) т Нт О" »т(И С то . .сот> Х и i3 и ((Ч Е" « т

) „ ..,, —,, б реп(ектотз)3(.тга фут -:. -:..->ÿ 2, >(ЯЛИЧ);,- Д .»(0»З,T òQ!) 0 r "!кит>Я

ЧЯС Г)-, т );)3."r»«(>>, «;„;тт>З>!Зтэаэт:„, .>т; .; «.->Qr(NI- а

10 н:::. входе я..-(и )(;-:.-;.:т::-3>я;. ектра и со отве (3! з . ".знй на пер;":. 0:«! (",:: х яы. ь «том,т

)3ХОДЕ !".»)ЕСИт.» .) Н -> ОК((З>Ь Б >:.Т ЗЛИЛ

ННЯ „">.> r(>: (-;;; >МЕ;.» ° «,, » т-;> : ) . ". «-Ч

IIQr;Q,;,; Н-. :, i, Q>Ö )-:%! i! Ст; Г(,ЛЯ

И Н": и>! (, . >0!>,>i.". Нт, ";., > .;- ° 7т>т„, Яб 0 >>Ы

СМЕС"!.->,.,!).;-,:. - -;.,T> )";.»r, 3:::Г-.:.0 СИГНЯЛЯ С тОЧНОС ЬЮ >!О (>)И>т" Г)а) : т-"=.:,. "(«>ГЕ ЧЯС >"от

НО-.МОДУЛИi«O » r>i- .тт )Го )Г>Е "(ЕГ»Г. i iH - 0 Ч Г 0 т>

ИСКЛВЧЯ л > о бр . ". 0)3И (тя»» >, Q «ЛН)т-,:>» r(« I)ä!x

КОМбт«(НЯт>нй 1(т»I; ">jr,; ()i>Г«И QRЯHНт! тх С "0 тЬ(В Мвr -„= г;».Ле : ЯНИЛ.».-,. то >» .. С(ЕКтои, « да детектора 8 задерживается в линии 12 задержки на заданное время, а затем суммируется в сумматоре 15 с напряжением, пропорциональным затуханию режекторного фильтра 2 на соответствующей частоте. Иапряжение на входе сумматора 15 формируется с помощьв инвертора 17> на вход которого i3 поступает сигнал, соответствующий амплитудно-частотной характеристике режекторного фильтра 2, Результат суммирования, определяющий уровни спектральных составляющих исследуемо15 I"Q сигнала в логарифмическом масштабе подается на второй вход индикатора (1 анализатора спектра и осуществляет вертикяльное отклонение луча электроннолучевой трубки индикатора.

2д Пр(тдесс измерения периодически повторяется с частотой, задаваемой генератором 9 развертки. В результате ня экране индикатора 11 наблюдается изображение спектра в большом дина26 мическом диапазоне уровней в логарифмическом масштабе.

Таким образом„ повьппение точности измерений и сокращение времени их проведения обеспечивается за счет автоматического учета в процесс измерений реальной амплитудно-частотной характеристики применяемого режекторя!)ну "ра

НЯ >3bi)-"ОД =- У(. ИЛN) r= „ . ; "."..".:.) ЕД>! ЛЯ З т

3 I(2((ьнит." -, "!i:,,-i „,>.-! >>"Д «-" ..:,« ..«, Tо

МЕРЯЕМотт Стт>ЗК - Оа)(Ь):;>зй;-.-) "- 4i)I!;;-Ю«Е)««

CHII H9II3- ти!««(Е и:-„,„ (>-(УГтт„ » " >.QQ",4 "«37тот)НО>",тт " >» »y>I!) T-; ",л .", !«Л). »" » тв эт!»«)Q при (:"тон" -(«)т(! т" i «О .>)") )» )т-(">)"т)ой)" и

ЯНЯЛИЭЯТ QPP: СП ="". : :")а > ".Э т«:.::!T«Q» "Е И Нт(ЖНЕй НЯСтвойн >«,— -то ":-(>ЗГ О -. т-ЕР0(>ит«и)

1 О ин(т>0 )",,ти;; .::; («в! .Зт..-: " ." )зк,.т«>и)ты.„-,?I

>>0" »»>яьтп)>f>) >! . !" » т )т:.!". - .()«! "„:";.)т,,." r«))(« т Е TQg . -i R,, Q. > т>0»:П(т )«)Ет>(Я (> ИН>)т!)ОР-.

Мат(ИВ 0 Эа: "«;; ЯН-:-тн;; .,:: —::; .:: -::::;О",. ;, (Р)ИЛ>тат-

СО(>т ЯВ)т:(, >I> -:т) " - - .- )!« «тт) тя )-,т! >((«>т»

УСЬ)на(>ЕЛР т 0 > )>Г: !3.>. tти>)ЬЕГС : >",Г.: .-. «>) а"

На ВРЕМ«Ч 0«>(!",, >та т,;.» „ „:. ":,.":, Н "(Етт )пъо-МЕЕ ". тоЧНОИ >? И".то".. Ь; " . К ."(ло! .>."::т ((> ) Е ""

Ров и ни о Го .. -.".. Р «:, .... =: д .;

>у," Э O 3КЕИ т»! (ЕК т:: >„» Ь -«Ь) ." 0 С "«>:.;) ст>()>)т)П«И) > след" мог(. "Зи>т> нк! u . .,= ; !»:". ;" -: (Ие с выхо » (() 0 р т.(у л! а и з 0 б р е т е н и я

1.Способ последовательногоаналиэа спектра сигнала,основанны«й на режектор::- ;ой фильтрации наиболее мощных спек.тральных составляющих исследуемого сигналя, анализе спектра после режеки.::ти и увеличении спектральных составляющих на величину затухания от режекции на частотах этих спектральных составлявших, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения точт(ости измерений уровней спектральных составляющих и сокращения времени их проведения ъо всем динамическом диапяэОке до, длительнОсти ОднОГО цикла

"и! >,т

ny0смoтрa >исслеpyемогo диапазона частQT, дополнительно одновременно и синхронно с перестройкой анализируюш=.го фильтра счимают амплитудно-частотную характеристику режекторного (пильтри, умножают в каждый момент времени измеренньпФ ;на выходе анализирувшего фильтра уровень сигнала на значение еэтой амплитудно-частотной

1430901

Составитель А.Орлов

Техред М.Дидык Корректор М.лароши

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 5339/48 Тираж 772 Подписное

- ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 характеристики, определенное в тот же момент времени, и регистрируют полученный .результат как уровень спектральной составляющей исследуемого сигнала.

2 ° Устройство последовательного анализа спектра сигнала, содержащее последовательно соединенные режекторный фильтр и анализатор спектра, вклю-10 чающий последовательно соединенные широкополосный тракт, смеситель, по-. лосовой фильтр, усилитель промежуточной частоты и детектор, а также управляемый аттенюатор и генератор раз- 15 вертки, один выход которого через частотно-модулированный гетеродин подключен к второму входу смесителя, а другой выход соединен с входом индикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений уровней спектральных составляющих и сокращения времени их проведения во всем динамическом диапазо1 .:не до длительности одного цикла про- 25 смотра исследуемого диапазона частот, в него введены последовательно соединенные блок выделения огибающей сигнала с частотой гетеродина, усилитель, инвертор и сумматор, а также линия задержки и блок согласования, вход которого является входом устройства, выход подключен к входу режекторного фильтра, а второй вход через управляемый аттенюатор связан с выходом частотно-модулированного гетеродина, который одновременно подключен к первому входу блока выделения огибающей сигнала с частотой гетеродина, второй вход которого соединен с выходом режекторного фильтра, при этом выход усилителя соединен с вторым входом управляемого аттенюатора, а линия задержки включена между выходом детектора и вторым входом сумматора, выход которого соединен с, вторым входом индикатора.

3, Устройство по п.2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок согласования выполнен в виде кольцевого или щелевого моста.