Анализатор спектра

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Анализатор спектра содержит широкополосный тракт 1, смеситель 2, усилитель 3 промежуточной частоты, детектор 4, детектор 5 огибающей, цифровые частотометры,блок 7 дифференцирования, частотно-модулированный гетеродин 8, генератор 9 развертки, индикатор 10, запоминающие блоки 11.1-11.3, цифровой элемент 12 сравнения, цифровой запоминающий блок 13, переключатель 14, функциональные усилители 15.1 и 15.2, электронные ключи, вычитающие усилители 17.1 и 17.2, RS - триггер 18, сумматор 19, пороговый элемент, экстрематор 21. Введение последовательно соединенных первого функционального усилителя, первого электронного ключа, первого и второго запоминающего блока, сумматора переключателя первого и второго цифрового частотомера, элемента сравнения, триггера, детектора огибающей, экстрематора позволяют расширить функциональные возможности. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (И) (5у 4 G 01 R 23/1б

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4387186/24-21 (22) 01.03.88 (46) 30.12.89, Бюл. 1(48 (72) Д.В.Черток и А.В.Чикризов (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(174709, кл, G 01 R 23/16, 1960.

Анализатор спектра СКЧ-75. Техническое описание, 1977, с,42-43. (54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА (57) Изобретение относится к радиоиз-. мерительной технике. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей. Анализатор спектра содержит широкополосный тракт 1, смеситель 2, усилитель 3 промежуточной частоты, детектор 4, детектор 5.огибающей, цифровые частотомеры, блок 7 дифференцирования, частотно-модули2 рованный гетеродин 8, генератор % развертки, индикатор 10, запоминающие блоки 11.1-11.3, цифровой элемент 12 сравнения, цифровой запоминающий блок

13, переключатель 14, функциональные усилители 15.1,и 15.2, электронные ключи 16.1-16.3, вычитающие усилители 17.1 и 17.2, RS-триггер 18, сумматор 19, пороговый элемент, экстрематор 21. Введение последовательно соединенных первого функционального усилителя, первого электронного ключа, первого и второго запоминающего блока, сумматора переключателя первого и второго цифрового частотомера, элемента сравнения, триггера, детектора с

Щ огибающей, экстрематора позволяет рнсннрнть 4ункцнонвньныв вовмовностн. Q)

1 ил.

С:

1532882

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для анализа спектров сигналов, в том числе внеполосных 5 спектров излучений радиопередатчиков и других источников излучений.

Цель изобретения — .расширение функциональных возможностей устройства, На чертеже представлена структур- 10 ная электрическая схема предлагаемого анализатора спектра.

Анализ атор спектра содержит широкополосный тракт 1, вход которого является входом анализатора спектра, смеситель )5

2, усилитель 3 промежуточной частоты, детектор 4, детектор 5 огибающей, первый 6,1 и второй 6.2 цифровые частотомеры, блок 7 дифференцирования, выполненный, например, в виде дифферен- 20 цирующего усилителя, частотно-модулированный гетеродин 8, генератор 9 развертки, индикатор 10 первый 11.1, второй 11.2 и третий 11.3 запоминающие блоки, цифровой элемент 12 сравне-25 ния, цифровой запоминающий блок 13, переключатель 14, первый 15.1 и второй 15.2 функциональные усилители, первый 16.1, второй 16.2 и третий

16.3 электронные ключи, первый 17.1 и второй 17.2 вычитающие усилители, RS-триггер 1,8, сумматор 19, нороговый элемент 20, экстрематор 21, при этом последовательно соединены широкополосный тракт 1, смеситель 2, уси35 литель 3 промежуточной частоты, детектор 4 и индикатор 10, к второму входу которого подключен первый выход генератора 9 развертки, последовательно соединены первый функциональный усилитель 15.1, вход которого подключен к второму выходу генератора 9 развертки, первый электронный ключ 16,1, первый запоминающий блок

l1.1, сумматор 19, переключатель

14, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора 9 развертки, частотно-модулированный гетеро; дин 8, выход которого подключен так" же к второму входу смесителя 2, первый цифровой частотомер 6,1, цифровой элемент 12 сравнения и RS-триггер 18, инверсный выход которого соединен с управляющими входами первого

16.1 и второго 16.2 электронных клю55 чей, последовательно соединены второй электронный ключ 16.2, вход которого подключен к второму выходу гене- 1 ратора 9 развертки, второй запоминающий блок 11,2, первый вычитающий уси- . литель 17.1, неинвертирующий вход которого соединен с вторым выходом генератора 9 развертки, и второй функциональный усилитель )5.2, выход которого подключен к второму входу сумматора 19, последовательно соединены второй цифровой частотомер 6.2, вход которого подключен к выходу частотномодулированного гетеродина 8, и цифровой запоминающий блок 13, вьгход которого соединен с вторым входом цифрового элемента 12 сравнения, последовательно соединены детектор 5 огибающей, вход которого подключен к выходу детектора 4, экстрематор 21 и третий электронный ключ 16.3, выход которого соединен с управляющим входом второго цифрового частотомера

6,2, последовательно соединены третий запоминающий блок 11.3, вход которого подключен к выходу детектора 5 огибаюmeA, второй вычитающий усилитель 17.2, инвертирующий вход которого соединен с выходом детектора 5 огибающей, и пороговый элемент 20, инверсный выход которого подключен к управляющему входу третьего электронного ключа

16.3, причем вход блока 7 дифференцирования соединен с вторым выходом генератора 9 развертки, выход подключен к управляющим Вх1 дам цифрового запоминающего блока 13, первого 11,1, второго 1).2 и третьего 11.3 запоминающих блоков и R-входу RS-триггера 18, Анализатор спектра работает следующим образом.

В начальный момент времени информация в первом ll,l втором 11.2 и третьем 11„3, а также в цифровом запоминающем блоке 13 отсутствует.

В результате при любом значении частоты частотно-модулированного гетеродина 8, которая измеряется первым цифровым частотомером 6.1 и поступает в виде кода на первый вход цифрового элемента 12 сравнения, на выходе этого элемента .будет вырабатываться напряжение 011 соответствуюI I 11 щее 1 (значение частоты на первом входе больше значения частоты на втором входе), Напряжение U поступает íà S-вход RS-триггера 18 и обеспечивает нахождение его в положении

11 11 пр и котором на инверсном выходе

RS- триггера 1 8 напряжение U соот в е тс тв ует 11 01 . Цри этом первый l 6 . l u матором 21 в момент выделения второго максимума, также пройдет на управляющий вход второго цифрового частотомера 6.2, который зафиксирует частоту частотно-модулированного гетеродина 8, соответствующую этому большему максимуму. Если следующий максимум огибающей спектра исследуемого сигнала меньше предыдущего, то на выходе второго вычитающего усилителя

17.2 будет вырабатываться напряжение U ) О, которое переводит порого7

11 i > вый элемент 20 в положение 1 поэтому на era инверсном выходе напряжение становится соответствующим

"0", что приводит к закрытию третьего электронного ключа 16.3. В результате импульс U>, вырабатываемый экстрематором 2i.в этом случае, на управляющий вход второго цифрового частотомера не поступает. Таким образом, во втором цифровом частотомере

6.2 фиксируется частота частотно-модулированного гетеродина 8, соответствующая настройке анализатора спектра на наибольший максимум спектральных составляющих.

В момент окончания первого цикла

30 перестроики анализатора спектра по частоте путем дифференцирования обратного хода пилообразного напря>кения генератора 9 развертки на выходе блока 7 дифференцирования вырабатыва35 - 1в ется импульс 11 который поступает на управляющий вход цифрового запоминающего блока 13 и осуществляет в нем запись значения частоты частотно-модулированного гетеродина 8, зафиксированного вторым цифровым частотомером 6,2, и на управляющий вход третьего запоминающего блока 11.3, а также на В-вход

ВБ-триггера 18, возвращая их в исходное состояние.

В начале второго цикла перестройки анализатора спектра по частоте, когда частота частотно-модулированного гетеродина 8 меньше значения, зафиксированного после первого цикла перестройки в цифровом запоминающем блоке 13, на выходе цифрового элемента 12 сравнения напряжение 11 соответствует 0". Напряжение U не .изменяет состояния RS-триггера 18. На

55 инверсном выходе этого триггера вырабатывается напряжение U соответствующее "1", которое открывает пер.вый 16,1 и второй 16.2 электронные ключи, 5 1532882 второй 16.2 электронные ключи закрыты. 11илообразное напряжение с выхода генератора 9 развертки поступает на неинвертирующий вход первого вычитающего усилителя 1?.1, на выходе которого вырабатывается такое же пилообразное напряжение,J> (напряжение на выходе второго запоминающего блока

17.2 и на инвертирующем входе первого вычитающего усилителя 17. равны нулю). Напряжение U 1-".o втором функциональном усилителе 15.2 (с показательной амплитудной характеристикой) преобразуется в напряжение U<, которое на выходе сумматора 19 обеспечивает выработку такого же напряжения о .(напряжение на выходе первого запоминающего блока 1!.1 и первом входе сумматора 19 равно нулю). Напряжение U поступает через переключатель 14 на вход частотно-модулированного гетеродина 8 и осуществляет перестройку его частоты и соответственно перестройку анализатора спектра в заданной полосе частот по показательному закону.

Напряжение 11 огибающей спектра исследуемого сигнала с выхода детектора 5 огибающей поступает на вход экстрематора 21, инвертирующий вход и через третий запоминающий блок 11„3 на неинвертирующий вход второго вычитающего усилителя 17.2, на выходе которого налряжение „„ будет равно нулю, если текущее значение напряжения У спектральных составляющих больше их предыдущего значения (напряжение на выходе третьего запоминающего блока 11.3 U> равно напряже> нию У анализируемого спектра>.

При этом пороговый элемент 20 нахоft Il дится в исходном состоянии 0, на ег о инверсном выходе вырабатывается напряженке, соответствующее " 1 ", поэто11у третий электронный ключ 1 6 s 3 открыт, что обеспечивает прохождение импульса U вырабатываемого экстрематором 21 в мо ент настройки анализатора спектра на первый максимум огибающей спектра исследуемого сигнала, на управляющий вход второго цифрового частотомера 6.2, который и фиксирует частоты частотно-модулируе" мого ге-.:еродина 8, соответствующую частоту этого максимума. Если следующий максимум огибающей спектра исследуемого сигнала больше предыдущего, то импульс U, вырабатываемый экстре1532882

Пилообразное напряжение генерато" ра 9 развертки поступает на первый функциональный усилитель 15.1 с логарифмической амплитудной характерис5

- тикой и неинверстирующий вход перво-, го вычитающего усилителя 17,1, а через открытьГй второй электронный ключ 16.2 и второй запоминающий блок

lI.,2 — на инвертирующий вход первого вычитающего усилителя 17.1 При этом напряжение U> на выходе первого вычитающего усилителя 17.1 и, следовательно, напряжение Uq на втором входе сумматора 19 (на выходе второго функционального усилителя 15,2) будет равно нулю. На первый вход сумматора 19 через открытый первый элек тронный ключ 16.1 и первый запоминающий блок 1 1.1 поступает напряжение

Бг с выхода первого функционального усилителя 15.1. В результате на выходе сумматора 19 вырабатывается управляющее напряжение U, изменяющееся по логарифмическому закону, 25 которое через переключатель 14 поступает на частотно-модулированный гетеродин 8 и обеспечивает необходимое изменение (уменьшение) скорости перестройки анализатора спектра (при 30 постоянной скорости развертки индикатора 10) по мере приближения частотьг настройки анализатора к частоте максимальной составляющей спектра исследуемого сигнала, 35

При настройке анализатора спектра на частоте максимальной спектральной составляющей (г,=t ), значение которой зафиксировано в цифровом запоминающем блоке 13, на выходе цифрово"

ro элемента 13 сравнения вырабатывается напряжеггие У, соответствующее и в

1, которое поступает íà S-вход

RS-триггера 18 и переводит его в положение 11", На инверсном выходе это- 45 го триггера напряжение U становится соответствующим "О", поэтому первый

16.1 и второй 16.2 электронные ключи закрываются. В результате в первом запоминающем блоке 11.1 запоминается

5Î и подается на первый вход сумматора

l9 напряжение, соответствующее настройке анализатора спектра на частоту наибольшей спектральной составляющей исследуемого сигнала. Во втором запоминающем блоке 11.2.эапоми55 нается и подается на инвертирующий вход первого вычитающего усилителя

l7.1 значение напряжения генератора

9 развертки, также соответствующе настройке анализатора спектра на частоту наибольшей спектральной составляющей исследуемого сигнала. При этом на выходе первого вычитающего усилителя 17.1 будет вырабатываться пилообразное напряжение, поступающее на вход второго функционального усилителя 15.2 с показательной амплитудной характеристикой, Напряжение

Ug (t< t t ), вырабатываемое на выходе второго функционального усилителя 15„2 в сумматоре 19 суммируется с постоянным напряжением U на выходе первого запоминающего блока 11..1 и образуется управляющее напряжение U< изменяющееся по показательному закону, которое через переключатель 14 поступает на вход частотно-модулированного гетеродина 8 и обеспечивает необходимое изменение (увеличение) скорости перестройки анализатора спектра по мере удаления частоты настройки от частоты наибольшей спектральной составляющей исследуемого сигнала.

При этом аналогично описанному для первого цикла перестройки анализатора спектра по частоте вторым цифровым частотомером 6.2 регистрируется новое уточненное значение частоты частотно-модулированного гетеродина

8, соответствующее настройке анализа3 тора спектра на частоту наибольшей спектральной составляющей исследуемого сигнала.

В конце второго цикла перестройки анализатора спектра по частоте первый ll,l второй 11,2 и третий 11,3 запоминающие блоки, а также RS-триггер 18 возвращается в исходное состояние импульсом U

13 осуществляется запись нового, уточненного значения частоты гетеродина 8, зафиксированного вторым цифровым частотомером 6.2 во время второго цикла перестройки анализатора спектра, и весь процесс формирования напряжения Ug, управляющего частотой частотно-модулированного гетеродина

8, повторяется. Пилообразное напряжение генератора 9 развертки одновременно поступает на второй вход (вход развертки) индикатора 10, обеспечивая перемещение по горизонтали луча злек!

532882

10 тронно-лучевой трубки индикатора 10 синхронно с перестройкой анализатора спектра по частоте.

С выхода детектора 4 напряжение, пропорциональное уровню выделенных анализатором спектра спектральных.. составляющих исследуемого сигнала, поступает на первый вход (вход вертикального отклонения) .индикатора 10.

В результате луч формирует на экране индикатора 10 изображение спектра исследуемого сигнала в выбранной полосе частот в логарифмическом масштабе по оси частотной расстройки относительно частоты наибольшей спектральной составляющей. При необходимости наблюдения спектра сигнала в линейном масштабе по оси частотной расстройки переключатель 14 переводится в положение, при котором вход частотно-модулированного гетеродина 8 подключается к второму вы- 25 ходу генератора 9 развертки. В этом случае работа предлагаемого анализатора спектра ничем не отличается от работы известных анализаторов спектра. 30

11редложенйый анализатор спектра по сравнению с прототипом позволяет расширить его функциональные возможности, 35

Формула изобретения

Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные широкополосный тракт, вход которого соеди- 40 нен с входом анализатора спектра, смеситель, усилитель промежуточной частоты, детектор и индикатор, частотно-модулированный гетеродин, выход кОтОрОГО подключен к втОрОму вхОду смесителя, и генератор развертки, выход которого соединен с вторым входом индикатора, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью расширения функциональных воз.южностей эа счет

50 одновременного анализа спектра сигнала как в заданной полосе частот, так и эа ее пределами, в него введены последовательно соединенные первый функциональный усилитель, первый электронный ключ, первый запоминающий блок, сумматор и переключатель, 1 последовательно соединенные второй электронный ключ, второй запоминающий блок, первый вычитающий усилитель и второй функциональный усилитель, последовательно соединенные первый цифровой частотомер, цифровой элемент сравнения и триггер, последовательно соединенные второй цифровой частотомер и цифровой запоминающий блок, последовательно соединенные детектор огибающей, зкстрематор и третий электронный ключ, последовательно соединенные третий запоминающий блок, второй вычитающий усилитель и пороговый элемент, а также блок дифференцирования, вход которого соединен с вторым выходом генератора развертки, а выход подключен к управляющим входам цифрового запоминающего блока, первого, второго и третьего запоминающих блоков и R-входу RS-триггера, второй выход генератора развертки соединен с вторым входом первого вычитающего усилителя, входом первого функционального усилителя, вторым входом переключателя и первым входом второго ключа, вход первого частотомера соединен с выходом гетеродина, вход детектора огибающей соединен с выходом детектора, второй вход второrо вычитающего усилителя соединен с выходом детектора огибающей, выход

RS-триггера соединен с вторыми входами первого и второго ключей соответственно, выход второго функционального усилителя соединен с вторым входом сумматора, выход переключателя соединен с входом гетеродина, выход цифрового запоминающего блока соединен с вторым входом элемента сравнения, выход третьего ключа соединен с вторым входом второго частотомера, его второй вход — с выходом порогового элемента, а вход экстрематора — с вторым входом третьего запоминающего блока.