Анализатор спектра

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (u)847220 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 030778 (21) 2636457/18-21 (5!}М. Клз

G 01 R 23/16 с присоединением заявим Йо (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР оо дедам изобретений и от крытий

Опубликовано- 150781. Бюллетень N9 26

Дата опубликования описания 150781 (53} УДК 621 317..757(088.8) (54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для спектрального анализа и панорамного радиоприема сигналов.

Известен анализатор, содержащий входной преобразователь частоты, управляющие генераторы, второй смеситель, дисперсионный фильтр, детектор и индикатор $1). тO

Однако частотный диапазон его анализа недостаточен.

Цель изобретения — расширение диапазона анализируемых частот.

Эта цель достигается тем, что в анализатор спектра, содержащий входной преобразователь частоты, состоящий из п параллельно включенных каналов, каждый из которых состоит из избирательного фильтра, подключенного к смесителю и полосового фильтра, выход которого соединен со вторым входом смесителя, а вход подключен к выходу генератора сетки частот, последовательно соединенные второй смеситель, усилитель промежуточной частоты, дисперсионный фильтр и детектор, а также индикатор, один вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения и ко входу генератора линейно-частотно- З0 модулированного напряжения, выход которого соединен с управляющим входом второго смесителя, причем выходы смесителей входного преобразователя частоты объединены и подключены ко входу второго усилителя промежуточной частоты, дополнительно введены и вторых полосовых фильтров, и третьих смесителей, второй генератор сетки частот, блок сравнения, формирователь, третий усилитель промежуточной частоты, сумматор, многоотводная линия задержки, два коммутатора и последовательно соединенные четвертый смеситель, четвертый уси-. литель промежуточной частоты, второй дисперсионный фильтр и второй детектор, при этом первые входы третьих смесителей подключены к выходам избирательных фильтров входного преобразователя частоты, вторые входы подключены через вторые полосовые фильтры к выходу второго генератора сетки частот, а объединенные выходы соединены со входом третьего усилителя промежуточной частоты, подключенного ко входу первого коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, один конец перво847220 го коммутатора. соединен со входом второго смесителя, а другой выход подключен ко входу четвертого смесителя, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно-частотно-модулированного напряжения, выходы обоих детекторов подключены ко

1 входам второго коммутатора, один выход которого подключен ко входам блока сравнения, а другой соединен со входом многоотводной линии з ерж- io ки, выходы которой соединены со вторыми входами блока сравнения, выходы блока сравнения подключены ко входам сумматора и одновременно ко входам формирователя, выходы которого объединены и соединены со вторым 15 входом индикатора, третий вход которого подключен к выходу сумматора.

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Анализатор содержит входной пре- щ образователь 1 частоты, избирательные фильтры 2, смесители 3, усилитель 4 промежуточной частоты (УПЧ), смеситель 5, усилитель б промежуточной частоты, дисперсионный фильтр 7, детектор 8, генератор 9 сетки частот, первые полосовые фильтры 10, генератор 11 линейно-частотно-молулиро- ванного напряжения, генератор 12 пилообразного напряжения, индикатор

13, смесители 14, генератор 15 сетки частот, вторые полосовые Фильтры

16, усилитель 17 промежуточной частоты, первый коммутатор 18„ второй смеситель 19 усилитель 20 промежу1

35 точной частоты, дисперсионный фильтр

21, детектор 22, второй коммутатор

23 многоотводную линию 24 задержки, 1 блок 25 сравнения, сумматор 26, формирователь 27.

Анализатор спектра работает сле- 40 дующим образом.

Анализируемые сигналы подают на входы избирательных фильтров 2, которые разделяют весь диапазон анализируемых частот на ряд частотных поддиапазонов. Избирательные фильтры---2 имеют одинаковые полосы пропускания, но различные средние частоты.

В каждом частотном поддиапазоне сигналы с выхода избирательного О фильтра 2 поступают на вход смесителя 3 и на вход смесителя 14. На другой вход смесителя 3 через пер-. вый полосовой фильтр 10 поступает одно иэ колебаний генератора 9 сетки частот. Под действием этого коле- 55 бания анализируемый сигнал.преобразуется по частоте в смесителе 3 в промежуточную полосу частот. На другой вход смесителя 14 через второй полосовой Фильтр.16 поступает одно g{) из колебаний генератора 15 сетки частот. Под действием колебания генератора 15, которое отличается по частоте от колебания генератора 9 на некоторую величину, сигнал преоб- 65 разуется по частоте во вторую промежуточную полосу частот, частоты которой совпадают с частотами первой полосы. В результате такого преобразования по частоте одних и тех же сигналов их промежуточные частоты на выходах смесителей 3 и 14 отличаются по частоте не некоторую величину, имеющую вполне определенное значение для данного частотного поддиапазона. Частоты колебаний генераторов 9 и 15 сетки частот выбирают таким образом, чтобы величина этой разности между промежуточными частотами сигналов на выходах смесителей 3 и 14 отличалась при переходе от одного частотного поддиапаэона к другому.

Генератор 9 сетки частот одновременно вырабатывает ряд гармонических колебаний, у которых разность частотмежду соседними колебаниями равна разности между средними частотами соседних по частоте избирательных фильтров 2.

Генератор 15 сетки частот отличается от генератора 9 тем, что формирует ряд гармонических колебаний, у которых частота каждого колебания отличается от частоты соответствующего колебания первого ряда на некоторую величину. Величина первоначального сдвига по частоте между колебаниями обоих рядов определяется величиной разрешающей способности устройства по частоте. При переходе к последующим парам колебаний, которые преобразовывают сигналы одного частотного поддиапазона, этот частотный сдвиг наращивают на величину, равную первоначальному сдвигу частот колебаний.

Каждый полосовой фильтр 10 (полосовой фильтр 16) предназначен для выделения по частоте одного иэ колебаний, формируемых генератором 9 сетки частот.

После одновременного преобразования сигналов всех частотных поддиапазонов в смесителях 3 они усиливаются в УПЧ 4 и через первый коммутатор 18 передаются на вход смесителя 5. На второй вход смесителя 5 поступает линейно-частотно-модулированное колебание с выхода генератора 11. В смесителе 5 сигналы преобразуются в линейно-частотно-модулированные колебания, а затем поступают в усилитель б. Усиленные сигналы подают в дисперсионный фильтр

7. Так как импульсная характеристика фильтра 7 согласована с законом линейной частотной модуляции сигналов, то он сжимает эти сигналы. С выхода дисперсионного фильтра 7 сжатые импульсы поступают на детектор 8, которым детектируются. Продетектированные сжатые импульсы подаются через второй коммутатор 23

847220

15 на один из .входов блока 25 сравнения.

Аналогичные действия производят. с сигналами, преобразованными по частоте в смесителях 14. Эти сигналы с выхода смесителей 14 поступают в

УПЧ 17, где усиливаются, и через коммутатор 18 передаются на сглеситель

19. На второй вход смесителя 19 поступает линейно-частотно-модулированное колебание генератора 11, под действием которого сигналы преобразуют по частоте. Затем преобразованные сигналы усиливают в УПЧ 20 и сжимают в дисперсионном фильтре 21.

Сжатые импульсы детектируют детектором 22. Продетектированные сжатые импульсы с выхода детектора 22 поступают через второй коммутатор 23 на вход многоотводной линии 24 задержки.

Временное положение сжатых импульсов, которые образовались от,одних и тех же анализируемых сигналов, на выходах детекторов. 8 и 22 не совпадает. Величина временного сдвига между этими сжатыми импульсами прямо пропорциональна величине частотного сдвига между гармоническими колебаниями генераторов 9 и 15, которые преобразователи по частоте эти сигналы в смесителях 3 и 14. В связи с тем, что для каждого частотного поддиапазона величина разности между частотами колебаний разная, то и временной сдвиг между выходными сигналами детекторов 8 и 22 для каждого частотного поддиапазона индивидуален.

Для того, чтобы выявить принадлежность сжатых импульсов к конкретному частотному поддиапазону, продетектированные детектором 22 сжатые импульсы задерживают в многоотводной линии 24 задержки на величину, равную разности между временными положениями сжатых сигналов на выходе детекторов 8 и 22 первого частотного поддиапаэона, затем второго частотного поддиапазона и т.д. После каждой задержки во времни.сжатые . импульсы поступают на один из отводов линии 24 задержки, а затем на вход блока 25 сравнения. На другой вход блока 25 сравнения подают через коммутатор 23 сжатые импульсы с выхода детектора 8. Блок 25 сравнения предназначен для выделения сжа" тых импульсов, совпадающих по амплитуде и временному положению. Блок

25 сравнения выделяет сжатые импульсы, принадлежащие вполне определенному частотному поддиапазону.

С выходов блока 25 сравнения сжатые импульсы поступают на вход сумматора 26, который объединяет сжатые импульсы, а также на входы других устройств, которые используются при спектральном анализе сигналов.

d0

С выхода сумматора 26 сжатые импульсы поступают на вход управления яркостью луча индикатора 13. В результате .воздействия сжатых импульсов на индикаторе. наблюдаются яркостные метки, по яркости свечения которых. судят о величине спектральной мощности сигнала

Кроме того, с выхода блока 25 сравнения сжатые импульсы поступают на входы соответствующих формирователей 27. Каждый формирователь в момент поступления сжатого импульса формирует прямоугольный импульс, амплитуда которого прямо пропорциональна номеру схемы сравнения блока 25, т.е. номеру частотного поддиапазона. С выходов формирователей

27 импульсы поступают на вход вертикально отклоняющей системы индикатора 13.

На вход горизонтально отклоняющей системы индикатора 13 поступает пилообразное напряжение с выхода генератора 12 пилообразного напряжения.

B результате совместного воздействия на системы управления яркостью и положением электронного луча индикатора 13 на его экране высвечены в виде яркостных меток сжатые импульсы (спектральные составляющие), по положению которых по вертикали определяют вервоначальную частоту частотного поддиапазона (номер поддианазона), а по положению на горизонтальной развертке определяют относительную частоту анализируемого сигнала.

Напряжение генератора 12 пилообразного напряжения поступает на вход генератора. 11, который под действием этого напряжения вырабатывает линейно-частотно-модулированные колебания.

В целях обеспечения возможности проведения спектрального анализа при возникновении неисправностей в смесителе 5, усилителе 6, фильтре 7, детекторе 8 или в смесителе 19, усилителе 20, фильтре 21, детекторе 22 в устройстве с помощью первого и второго коммутаторов 18 и 23 производят следующие переключения.

В случае возникновения отказа в .смесителе 5, усилителе 6, фильтре 7, детекторе 8 с помощью первого коммутатора 18 выходы усилителей 4 и

17 промежуточной частоты подсоединяют ко входу смесителя 19, а с помощью второго коммутатора 23 выход детектора 22 подключают ко входам блока 25 сравнения и ко входу многоотводной линии 24 задержки.

Во втором случае, когда возникает отказ в смесителе 19, усилителе 20, фильтре 21, детекторе 22 с помощью первого коммутатора 18 выходы усилителей 4 и 17 соединяют со входом смесителя 5, а с помощью второго коммутатора 23 выход детектора 8

847220

Формула изобретения

45 подсоединяют ко входам блока 25 сравнения и ко входу многоотводной линии 24 задержки.

Работа устройства в первом и втором случаях аналогична.

Таким образом,- предлагаемая конструкция анализатора позволяет значительно расширить полосу частот одновременно аналиэируевМх сигналов.

Так, например, еслив анализаторе применить дисперсионные фильтры с длительностью импульсной характерис- © тики Г = 34 мкс, и полосой пропускания af = 34 мГц, то полоса анализируемых частот будет примерно в 74 раза шире полосы частот известного анализатора, 3$

Анализатор спектра, содержащий Щ входной преобразователь частоты, состоящий из и параллельно включенных каналов, каждый иэ которых состоит из избирательного фильтра, подключенного к смесителю и полосового фильтра, выход которого соединен со вторым входом смесителя, а вход подключен к выходу генератора сетки частот, последовательно соединенные второй смеситель, усилитель промежуточной частоты дисперсионный фильтр и детектор, а также индикатор, один вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения и ко входу генератора линейно-частот-З но-модулированного напряжения, вы5 ход которого соединен с управляющим входом второго смесителя, причем выходы смесителей входного преобразователя частоты объединены и подключены ко входу второго усилителя про- 40 межуточной частоты, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона анализируемых частот, в него дополнительно введены и вторых полосовых фильтров, и третьих смесителей, второй генератор сетки частот, блок сравнения, формирователь, третий усилитель промежуточной частоты, сумматор, многоотводная линия задержки, два коммутатора и последовательно соединенные четвертый смеситель, четвертый усилитель промежуточной частоты, второй дисперсионный фильтр и второй детектор, при этом первые входы третьих смесителей подключены к выходам избирательных фильтров входного преобразователя частоты, вторые входы подключены через вторые полосовые фильтры к выходу второго генератора сетки частот, а объединенные выходы соединены со входом третьего усилителя промежуточной частоты, подключенного ко входу первого коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя проме жуточной частоты, один выход первого коммутатора соединен со входом второго смесителя, а другой выход подключен ко входу четвертого смесителя, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно-частотно-модулированного напряжения, выходы обоих детекторов подключены ко входам второго коммутатора, один выход которого подключен ко входам блока сравнения, а другой соединен со входом многоотводной линии задержки, выходы которой соединены со вторыми входами блока сравнения, выходы блока сравнения подключены ко входам сумматора и одновременно ко входам формирователя, выходы которого объединены и соединены со вторым входом индикатора, третий вход которого подключен к выходу сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вартанесян В.A. Радиоэлектронная разведка, М., 1975, с. 158, 167 (прототип).

Составитель А. Орлов

Редактор О. Персиянцева Техред М. Рейвес . Корректор Г,Решетник

Заказ 5480/71 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретенийи открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4