Анализатор частотного спектра сигналов Советский патент 1983 года по МПК G01R23/16 

(О

с

-а

00

W

si

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для анализа частотного спектра радиосиг налов,

Известны анализаторы, состоящие из фильтров, детекторов, интеграторов, KONB TaTOpa. и регистратора

Однако точность измерения дaнны ш анализаторами недостаточна. Наиболее близким к изобретению является анализатор, состоящий из преобразователя электрического сигнала в световой, блока ввода светового сигнала, фотодетекторов и MOJiy-i ляторов - траиспорантов С2. Недостатками известного анализато-ра являются ограниченный диапазон анализируемых частот и невысокая точность измерений из-за нестабильности пространственно-временных характеристик траспорантов.

Цель изобретения --расширение частотного диапазона и повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что анализатор частотного спектра сигналов, содержащий преобразователь электрического сигнала в световой, оптически связанный с блоком ввода светового сиАжала, состоящим из объектива и волоконно-оптического коллектора, а также И фотодетекторов, подключенных,к регистратору, снабжен накопителями оптических сигналов,по числу фотодетекторов, включенными между выходным торцом соответствующего волокна кол-; лектора и входом.фотодетектора, причем каждый накопитель выполнен из отрезка световода в форме кольца.

На чертеже представлена структурная сз1ема анализатора.

Анализатор состоит из преобразователя 1 электрического сигнала в световой, блока 2 ввода светового сигнала, накопителей 3 оптических сигналов, фотодетекторов 4 и регист-i ратора 5.

Длина отрезка свё.товедущего волокна L, выбирается расчетным путем из со.отношения U - , .

где ,С - скорость света в пустоте;

И - показатель преломления сердцевины волокна, - анализируемая частота.

Накопители 3 оптических сигналов оптически связаны с соответствующими фотодетектораг ш 4. Связь световедущих волокон накопителей 3 оптических сигналов с соответствуквдими фотодетекторами 4 ( фотодиоды ) осуществляется через боковую поверхность волокна, для чего оболочка волокна слегка протравлена на малом отрезке 0,5-1 см) и волокно прижато, к фотодетектору протравленным участком.

Регистратор 5 построен по общепринятой для анализаторов спектра параллельного анализа схеме и содержит интеграторы сигналов с выходов фото детекторов, коммутатор и блок индикации с электроннолучевой трубкрй. Эти элементы на чертеже не показаны.

Анализатор Частотного спектра сигналов работает следующим образом.

Электрический сигнал поступает на преобразователь 1 электрического сигнала в световой, усиливается до необходимого уровня и модулирует по интенсивности излучатель-светодиод. При помощи блока 2 ввода светового сигнала с объективом 6 и волоконнооптическим коллектором 7 световое излучение направляется . ва торцовые поверхности световедущих волокон накопителей 3 оптических сигналов и циркулирует по замкнутым в кольца световедущим волокнам .накопителей оптических сигналов в течение времени, определяемого оптическими потерями при распространии света по волокну и при стыковке концов волокна. Время задержки светового сигнала при распространении по световедущему волокну накопителя 3 оптических сигналов определяетсяпротяженностью волокна и показателем преломления материсша.сердцевины волокна для длины волны излучателя. Каждый из фотодетекторов 4 регистрирует суммарный сигнал, составляющими которого являются оптические сигналы, задержанные на времена, кратные времени рапространения сигнала по световедущему волокну.

- При совпадении времени распространения светового сигнала по отрезку световедущего волокна какого-либо из накопителей оптических сигналов 10ДОМ анализируемого сигнала огибающие (световых сигналов при различных циклах прохождения по замкнутому в кольцо световедущему волокну синфазны и суммируются по амплитуде. Для световых сигналов с огибающей, период повторения которой .отличен от времени задержки сигнала при распространении света по световедущему волокну, замкнутому в кольцо, увеа1ичения амплитуд огибающей све.товых сигналов не происходит, а увеличивается лишь уровень постоянной составляющей фототока с выхода фотоде-гектора 4. Световедущие волокна накопителей 3 оптических сигналов отличаются по длине, а значит и по величине задержки сигналов., и накапливают сигналы с соответствующей частотой периодом огибающей световых сигналов. На. экране электроннолучевой трубки регистратора 5 наблюдаются сигналы, пропорциональные по амплитуде величине напряжения ,на выходах фотодетекторов 4. По оси частот сигналы отстоят друг от друга или на равные интервалы (линейная шкала

частот;, или на интервалы, о вечакаци какому-либо другому закону, например логарифмическомуЛ Настройка наi копителей 3 сигналов заключается в Отрезании световедущего волокна, Bxqдящего в накопитель, заданной длины. Для комленсш;ии световых потерв в волокнах большой длины в накопителях оптических сигналов низших частот может содержаться несколько световедущих волокон одинаковой длины. Для Уменьшения оптических потерь при . Стыковке концов световедущих волокон накопителей оптических сигналов ВХОДНОЙ конец волокна выполнен большего диаметра с постепенным (конус ным) уменьшением диаметра до постоянноК величины

.Таким образом, в сравнении с про типом анализатор частотного спектра сигн9Л1а имеет увеличенный частотный диапазон анализируемых сигналов.

поскольку использует оптические эле менты, работающие при частотах модуляции до нескольких ГГц. Диапазон анализируемых частот в анализатора частотного спектра сигналов, выбранном 5 в качестве прототипа, составляет vlOO кГц. Точность спектра сигналов повышена за счет высокой стабильности характеристик оптических элементов, входящих в схему прибора, их , 10 хорошей помехозшдищенности от элект ромагнитных полей, за Счет высокой избирательности накопителей оптичёс.; ких сигналов.определяемой в конечном счете уровнем оптических потерь при 15 распространении светового излучения по волокну, который составляет о,52 ДБ/км, за счет возможности размещения/ в малом объеме значительного , количества избирательных накопителей оптических сигналов со сколь угодно

20 Iблизкими частотами настройки.

АНАЛИЗАТОР ЧАСТОТНОГО СПЕКТРА СИГНАЛОВ, содержащий преобразователь электрического сигнала в световой, оптически ; связанный с блоком ввода светового сигнала, состоящим из Объектива и волоконно-оптического :коллектора, а также i. фото детекторов, .подключенных к регистратору о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью ; расширения частотного диапазона и повышения, точности измерений, он снабжен накопителями оптических сиг-. налов по числу фотодетекторов, вклю-; Генными .между .выходным торцом соот етствующего волокна коллекторами входом фотодетектора, причем казкдый накопитель выполнен из отрезка светорода в форме кольца.