Анализатор спектра

 

. НЮТфН. Нс, "М-Ч.

ИЗОБРЕТЕНИЯ

rishi 711490

Сотов Советскмк

Социалистических

Ресвублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнмтельмое к авт. свмд-ву (22) Залалено 150578 (21) 2615792/18-21 (53)М. Кл. с прмсоедммеммем заявки йо

G 01 R 23/16

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй (23) Прмормтет— (53) УДК Ы1.317. .757 (088.8) ОпублмкояанО 25.01.80. бюллетень Но 3

Дата опублмкоэамня описания 2 501.8 0 (72) Авторы изобретеиия

М.И.Глухимчук, В.И.Губарь и IO.И.Туэ

Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) AHA ЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и предназначено для точного измерения амплитудного спектра исследуемого сигнала. с

Известны анализаторы, содержащие. преобразователь сигнала, генератор линейно-ступенчатого напряжения, детектор, коммутатор, усилители и индикатор (1) .

Их недостатком являются низкие метрологические характеристики измерения амплитуд спектральных составляющих исследуемых сигналов.

Наиболее близким решением из известных является анализатор, содержащий аттенюатор, усилители, смесители, фильтры, аналого-цифровые преобразователи, блок цифровой памяти и индикатор, и следящий генератор для определения частоты входных сигналов (2) .

Его недостатком является недостаточная точность измерения амплитуды спектральных составляющих.

Цель данного изобретения - повышение точности измерения амплитуд спектральных составляющих исследуемых сигналов.

Эта цель достигается за счет того, что в анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные входной аттенюатор, широкополосный усилитель, смеситель, усилитель промежуточной частоты, кварцевый фильтр, преобразователь переменного напряжения в постоянное, аналого"цифровой преобразователь масштаба амплитуд, блок цифровой памяти, а также гетеродин, выход которого подключен ко вто" рому входу смесителя и одному иэ входов второго смесителя, другой вход которого подсоединен к выход кварцевого фильтра через коммутатор, второй вход которого подключен к выходу генератора промежуточной частоты, при эта выход второго смесителя соединен с последовательно соединенными вторым усилителем промежуточной частоты, вторьи широкополосным усилителем и выходным аттенюатором, счетчик-частотомер, подключенный к выходу второго широкополосного усилителя, блок управления гетеродина, подключенный к управляющему входу гетеродина и входу аналого-цифрового преобразователя масштаба частот, выход которого подсоединен к индикатору, дополнительно введены входной переключатель, устройство стабилизации амплитуды, 1цифроаналоговый преобра711490 зователь, выч ислитель ное устройство и устройство запоминания частот,,причем один вход входного переключателя подсоединен к источнику входного сигнала, другой вход соеди" нен с выходным аттенюатором, а выход

1подсоединен к входному аттенюатору, один вход устройства стабилизации амплитуды подсоединен к выходу второго широкополосного усилителя, второй вход через цифроаналоговый: преобразователь соединен с входом блока цифровой памяти, а выход соединен с управляющим входом второго широкополосного усилителя, входы вычислительного устройства подсоединены соответственно к входу и выходу блока цифровой памяти, а выход подключен к индикатору, при этом устрой- ство запоминания частот включено между счетчиком-частотомером и блоком управления гетеродином.

2О

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Он содержит последовательно соединенные входной аттенюатор 1,. широкополосный усилитель 2, смеситель 3, 25 усилитель 4 промежуточной частоты, кварцевые фильтры 5, преобразователь

6 переменного напряжения в постоянное- (линейный, квадратический,логарифмический), аналого-цифровой преобра- ЗО зов атель 7 масштаба амплитуд, блок

8 цифровой памяти.

Вычислительное устройство 9 содержит, например, последовательно соединенные блок 10 деления, входы 35 которого подсоединены ко входу и выходу блока 8 цифровой паМяти, выход блока 10 деления подсоединен к одному из входов блока 11 умножения, другой вход которого соединен с выходом

4О блока 8 цифровой памяти, а выход соединен с одним из входов индикатора 12.Выход гетеродина 13 подключен к смесителю 3 и к одному из входов второго смесителя 14, второй вход которого подсоединен через коммутатор 45

15 к выходу кварцевых фильтров 5, а выход второго смесителя 14 соединен с последовательным соединением второго усилителя 16 промежуточной частоты, второго широкополосного уси- 50 лителя 17, выходного аттенюатора 18, одним из входов входного переключателя 19. Второй вход входного переключателя подсоединен к источнику входного сигнала, а выход - ко входу у входного аттенюатора 1.

Генератор 20 промежуточной частоты подсоединен ко второму входу коммутатора 15, счетчик — частотомер 21 подсоединен к выходу второго широкополосного усилителя, блок управления

22 гетеродина подключен к управляющим входам гетеродина 13 и аналогоцифрового преобразователя 23 масштаба частот, выход которого подсоединен к ,индикатору 12.

К выходу второго широкополосного усилителя 17 подсоединен счетчикчастотомер 21, соединенный через устройство 24 запоминания частот с блоком 22 управления гетеродином.

Блок управления гетеродином соединен с управляющим входом гетеродина

13 и через аналого-цифровой преобразователь 23 масштаба частот соединен с блоком 12 индикации. ,К выходу второго широкополосногО усилителя 17 подсаединено устройство

25 стабилизации амплитуды, содержащее, например, последовательно соединенные детектор 26, устройство 27 сравнения и усилитель 28 некомпенсации.

Вход детектора 26 подсоединен к выходу второго широкополосного усилителя, а выход устройства 28 некомпенсации соединен с управляющим входом второго широкополосного усилителя. На один из входов устройства

27 сравнения подается сигнал через цифроаналоговый преобра.зователь

29 с выхода блока 8 цифровой памяти.

Анализатор спектра pa6c=.ает следующим образом.

В первый такт измерения источник исследуемого сигнала через входной переключатель 19 соединен со входом анализатора спектра, который осуществляет преобразование Фурье входного сигнала по методу последовательного а нализа. Амплитуды спек тральный составляющих преобразуются в постоянное напряжение преобразователем 6, затем преобразуются в цифровую форму преобразователя 7 масштаба амплитуд и запоминаются в блоке 8 цифровой памяти.

Точное определение частоты спектральных составляющих входного сигнала осуществляется в канале . следящего генератора, на вход которого, т.е. на второй смеситель 14 через коммутатор-15 поступает сигнал с выхода кварцевого фильтра 5, на выходе которого находится счетчик-частотомер

21, соединенный с устройством 24 запоминания частоты, в котором проис ходит запоминание значений частоты спектральных составляющих входного сигнала.

; Во второй .такт измерения вход анализатора через входной переключатель

19 подключен к выходу следящего генератора канала, т.е. к выходному аттенюатору 18.

Вход канала следящего генератора, т.е. вход смесителя 1 4 через коммутатор 15 соединен с генератором

20 промежуточной частоты, со стабильными характеристиками по уровню и частоте.

Работой гетеродина 13 управляет блок 22 управления гетеродином, кот рый настраивает гетеродин на фиксированные частоты, соответствующие настройке приемной части анализатора.

711490 и канала следящего генератора на частоты, равные частотам спектраль1ных составляющих, определенным в первый такт работы системы и запомненным в блоке 24 запоминания частот.

Таким образом, последовательно во 5 времени, на выходе канала следящего генератора устанавливается сигнал,по частоте равный определенным значениям частот спектральных составляющих входного сигнала, проанализированного в первый такт измерения, а по уровню устанавливаются равньч4и значениями амплитуд соответствующих спектральных составляющих, измеренных приемной частью анализатора в пер- > вый такт работы, преобразованных

-в циФровую форму в АЦП 7 масштаба амплитуд, заномненных в блоке 8 цифровой памяти и использующихся для

УПравления величиной выходного сигнала в канале " следящего генератора управляя системой 25 стабилизации, подавая сигнал на один нз входов устройства 27 сравнения через цифроаналоговый преобразователь 29.

То есть. во второй такт работы анализатор спектра измеряет значения сигналов, поступающих с канала следящего генератора" с Фиксированными значениями частот и амплитуд.

Сигналы с выхода канала следяще- ЗО го генератора, т.е, с выходного атвенюатора 3.8 через входной переключатель 19 поступают в приемный тракт анализатора спектра, который в данном случае работает в режиме настройки 35 на фиксированные частоты. Параметры анализа так же,как полоса пропуска ° иия, постоянные времени преобразователей,сохраняются теми же, которые использовались в первый такт иэмере- Щ

Бияв

Амплитуды входных сигналов преобразуются в постоянное напряжение в преобразователе б, затем преобразуются в цифровую Форму в АцП 7 мас.штаба амплитуд и поступают на вычислительное устройство 9, в котором обрабатываются по определенному алгоритму результаты измерения, полученные в каждом иэ двух тактов работы, и скорректированный результат измерения поступает на блок индикации.

Для каждой спектральной составляющей исследуемого спектра производится коррекция результата измерения амплитуды

Алгоритм получения скорректированного результата измерения в частном случае применение алгоритма мультипликативной коррекции погрешности выражаетсяа 60

Хир. = у Уху

Ут

Ут (1) где У - результат преобразования в первый такт работы AC т.е. результат преобразования

l амплитуцы спектральной составляющей аналмэируемого сигнала

Ур — результат преобразования во второй такт работы АС, т.е. результат преобразования тестового сигнала, сформированного в канале следящего генератора, уц„р- скорректированный результат измерения, который используется для индикации или для последующей обработки.

Предложенная структура позволяет корректировать системетические и медленно изменяющиеся случайные погрешности такта прямого преобразования анализатора спектра, значительно увеличивая точность измерения амплитуд спектральных составляющих исследуемого сигнала за счет минимальных аппаратурных затрат и применения алгоI. .". итмов коррекции, что на этапе создания прецизионных моделей анализаторов спектра является очень актуальной задачей.

Формула изобретения

Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные входной аттенюатор, широкополосный усилитель, смеситель, усилитель промежуточной частоты, кварцевый фильтр, преообразователь переменного напряжения в постоянное„ аналого-цифровой преобразователь масштаба амплитуд, блок цифровой памяти, а также гетеродин, выход которого подключен ко второму входу смесителя и одному из входов второго смесителя, другой вход которого подсоединен к выходу кварцевого Фильтра через коммутатор, второй вход которого подключен к выходу генератора промежуточной частоты, прн этом выход второго смесителя соединен с последовательно соединенными вторым усилителем промежуточной частоты, вторым широкополосным усилителем и выходным аттенюатором, счетчикчастотомер, поцключенный к выходу второго широкополосного усилителя, блок управления гетеродина, подключенный к управляющему входу гетеродина и входу аналого-цифрового преобразователя масштаба частот, выход которого годсоединен к индикатору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения амплитуд спектральных составляющих исследуемых сигналов, дополнительно введены входной переключатель, устройство стабилизации амплитуды, цифроаналоговый преобразователь, вычислительное устройство и устройство запоминания частот, причем один вход входного переключателя подсоединен к источнику вход. ного сигнала, другой вход соединен

Составитель А .Орлов

ТехредН,Ковалева Корректор Я.Веселовская

Редактор И.Петрашень

Заказ 9002/32 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 с выходным аттенюатором, а выход подсоединен к входному аттенюатору, один вход устройства стабилизации амплитуды подсоединен к выходу . второго широкополосного усилителя, второй вход через цифроаналоговый; преобразователь соединен с входом блока цифровой памяти, а выход соединен с управляющим входом второго широкополосного усилителя, входы вычислительного устройства подсоединены соответственно к входу и выходу блока цифровой памяти, а выход подключен к индикатору, при этом устройство запоминания частот включено между счетчиком-частотомером и блоком управления гетеродином.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1446844, кл. G 01 R 23/16. 1974.

2. Анализатор спектра типа ТР 2370 фиры Marconi Instruments Ltd,"Marconi 1nstr", 1973, 14, Il 3, р.50-бО (прототип) .