Анализатор спектра Советский патент 1984 года по МПК G01R23/16 

Hi(i6fKTPHlie оп; ;riri IM ;ч ); п,и: f., :;пике и может f)h:i-i. испсльь-; ; по п :);ДНОЭ:1СКТ;1{Н1.1Х CnC/CTfinX рП 3,:I rM:iy:;

назначения, lnnpL Pp,. HSMeriMTCTr.ной Tcxinifre ,

И зпсстеи апа. гпоктра с: ;:п:гк ргиоиной , задержки, (::ол,ер.-; -щий синхронизатор, ,тинпйно-ч; Сгот ;омоду.пирогаиный (ЛЧМ) гстоэод ; сU-ситель, (jiiiJibTp, диг:1ерС1Ю:П у 1; диншс задержки (,ДЛЗ) , а а1дитудн,:й детек оп retieparop развертки и иидлкатор JНедостатком данног-о устройства является сильная зависимость его ;;а-рактеристик (т(п(НОСть отс/тета ты cneKTpajibHHx сос-азлнюищх, пос-тоянство разрешающей сдособности л ра 5очем диадазгт е частот, урс;вснь ложных сдектральных со(;:тавдк10 цих) ;)Г качества согласования скорости дерестройкрЕ частоты .illM rereporJifia и скорости изменения частоты ксшеба-ний импульсной характеррстики ДЛЗ

Наиболее близким ио тех;Д1ческой сущности к дредлагаемому является анализатор спектра, содержа1дий иь; дикатор, С1нхрон1затор, генератор чяс-тот, дос.чедсшатедьно соединенные прсседектор, вход которогэ я;5дяется входом aнaJИ5зaтopa спекТра, сумма-тор, другой вход которого соедннем с первым выходом генератора часто, смеситель, гетеродинный вход, которого соединен с вторым вьпкодом гене-ратора -частот, долосойой фкл-ьтр, второй смеситель, -второй подссовой фильтр, второй сумматор, фильтр сжатия, выход которого соединен с си; нальным вxoдo J индикатора, дричег1 межд-у выходом фильтра сжатия и гете-родинным входом пто-рого смесителя последовательно вкд-ючены ключ, управляющий вход которого соедике}5 с первым выходом синхронизаторами третий полосовой фильтр, между вторым зыхо-дом синхронизатора -и другим входом второго сумматора вкдючен гекерато-р ГФ1Пульсов 2 .

Недостатком этого устройства я-зляется низкая точность отсчета состл.чляющих сдектральной длотности в условиях воздействия дестаби.гязир-ующих факторов.

Цель изобретения - повьшгение точ-ности отсчета частоты составлягогоях слектраль-ой плотности акализируе 1ы: сигналов,

Поставленная .четгь дос тигаетск тем, что в аналяза1-ор сдектра со:iS: ;. :i.:n,Mi мм -:i: - л : гч;, { и--х pi -г: ;р , Г1М ip;ii i-- .at-; Т , ;: ;/h: Г.; ч л-f-ej ьио :м i 1ПЧ-; ibii.- ;:(-електпр , котс р;.-; - i;-:; Г-(:я мхсьюх л (а тора ( ::( кгрл, .: j):)ii- С У MMai-:ip ,, л.ругай i-iK; ho-. ;.:с(ынеи (- iiCrpFibiM выхо; r- epa-r:-i:-)a частот-,, 1;е твь;й сме::и-и;;;, ; с:ч:ртдиигмй nxoji кс)-гор;)ГО с.-i jiHiic к с п-эрым пмх;),1ом -енератора чл -гот, терпый полосовой . шорой ;:-:есит;-.пь, ит(р(-)й гкшосовой фи.;ч.тр, -торой сумматор, (bHjii Tp сжь7-ия5 ;ibrxo;i. которого соединен с си;иалы- .1м входом илдккатора, приче между Вз ходом фильтра сжатия и ге- ероДг-п НЬ м входом второго смесите нк юче};ы последовательно первый ;-:.| ;-;ч5 у правдя-ощкй вход которого соеru-ii-CH с :1ер1зьгч выходом синхронизатора „и ;- 13Лосозой фидьтр, между втс-рым е1Ых; Д()м си}{хронизатора и друг-иг-- вхо.г.ом ятогюго сумматора вклюqeii : ене ;а--ор импульсов, допс лнительио в-сдичг;нь; счетчик, подключенные к зькоду перзсг(-) ключа последовательно с :-)еди1;е-;ные второй клнш, третий (-.-уг-гматор-,; .лругой вход которого соединен с Tpf -гьнм выходом с:инхронизатора ;,ел и-гель ч кхг-оты с переменным коэффиui-)i;HnoM ггеления, входы управления TcoiojJoro со-единеиь с: выходами счетчика, ,пьсно-фазовь Й детектор, фильтр имжних частот, уггравляемый генератор; гге;:)пь;й делитель частоты, третий i-ijfoi-;; и перпь й формирователь

И-ЧЛ yj bCili : . KOT(lpOrO Г1ОДК.

X зходу ч,-к;то-тнь-х меток индикатора, подключенные х вьтх(1ду управляемого геие})атсра втс-рой де и-;тель частоты, BbDCo i кс-торогс соед1-п1е 5 с входом импульс:но-с:1а овсго детектора, подклю-генные к выходу перт огс- ключа после,,1тель л :; с о;ди пенные ч:л с|отный де-егтор,, порг-;говь;й элемент и второй формирователь импульсов, кото.JOJ-o св ;зг11; с упт авляющиь; х(дом BTopciro к.ггюча, :7г:дклк1ченные к 1)Ыходу ibHjfoTpa сжатия пос;ге.п,(1ва:-ельно соединенные че- вертглй ключ, управляющий :зхо,ц KoTOJCio (-оедине; с че-гвертым :зыходом С1- нхр ;Н 1затс-ра, ам 1литудный детектор я тригг-ер. лругой вход коТЭрого |;осдннен с .;м выходом синхронизатора, а выход - с: управляющим вход(5м трс:тье|-р кгвоча , -гретий ньгход синхрониза-гора соедп11ен с усi аЬ()Бочны1-:;и ;ЗХ(ллм1; :к - чкка , а выК.ОД делигеля члм го-т-;,; г нерег-и.:Нньгм 310 коэффициентом деления подключен к счетному входу счетчика. На чертеже представлена структурная схема анализатора спектра. Анализатор спектра содержит индикатор 1, синхронизатор 2, генератор 3 частот, последовательно соединенные преселектор 4, вход которого является входом анализатора спектра, первый сумматор 5, другой вход которого соединен с первым выходом генератора 3 частот, первый смеситель 6, гетеродинный вход которого соединен с вторым выходом генератора 3 частот первый полосовой фильтр 7, второй смеситель 8, второй полосовой фильтр 9 второй сумматор 10, фильтр 11 сжатия выход которого соединен с сигнальным входом индикатора 1, между выходом фильтра 11 сжатия и гетеродинным вхо дом второго смесителя 8 последовател но включены первый ключ 12, управляю щий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора 2,и tpeтий по лосовой фильтр 13, между вторым выхо дом синхронизатора 2 и другим входом второго сумматора 10 включен генератор 1А импульсов, между выходом первого ключа 12 и входом частотных меток индикатор 1 последовательно вклю чены второй ключ 15, третий сумматор 16, другой вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора 2, делитель 17 частоты с переменным коэффициентом деления, входы управления которого соединены с выхода ми счетчика 18, импульсно-фазовый детектор 19, фильтр 20 нижних частот управляемый генератор 21, первый делитель 22 частоты, третий ключ 23 и первый формирователь 24 импульсов, между выходом управляемого генератора 21 и другим входом импульсно-фазо вого детектора 19 включен второй делитель 25 частоты, между вькодом пер вого ключа 12 и управляющим входом второго ключа 15 последовательно включены частотный детектор 26, пороговый элемент 27 и второй формирователь 28 импульсов, между выходом фильтра 11 сжатия и управляющим входом третьего ключа 23 последовательно включены четвертый ключ 29, управ ляющий вход которого соединен с четвертым выходом синхронизатора 2, амплитудный детектор 30 и триггер 31, другой вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора 2, третий н1, синхронизатора 2 соединен с установочными входами счетчика 18, а выход делителя 17 частоты с переменным коэффициентом деления подключен к счетному входу счетчика 18. Анализатор спектра работает следующим образом. На вход анализатора поступает радиосигнал произвольного вида, который может быть представлен в виде суперпозиции ряда гармонических колебаний, частоты которых попадают в полосу пропускания преселектора 4. Гармоники входного сигнала через преселектор 4 и сумматор 5 поступают на сигнальный вход смесителя 6. Кроме того, через другой вход сум|Матора 5 на .сигнальный вход смесителя 6 подается стабильное по частоте непрерывное гармоническое колебание (контрольный сигнал), вырабатываемое генератором 3 частот. Генератор 3 частот представляет собой два независимых друг от друга генератора стабильных по частоте гармонических сигналов. Выход генератора, вырабатывающего контрольный сигнал, является первым выходом repiepaTopa 3 частот. Вторым выходом генератора 3 частот является выход генератора, формирующего гетеродинный сигнал. Чтобы исключить искажение контрольного сигнала входньп сигналом, частота контрольного сигнала расположена за пределами полосы пропускания преселектора 4, На гетеродинный вход смесителя 6 с второго выхода генератора 3 частот поступает непрерывньм гармонический сигнал. В результате преобразования на смесителе 6 гармоники входного сигнала переносятся по частоте, например, в диапазон 1000+50 МГц, а контрольный сигнал - на частоту 1070 МГц. Эти сигналы вьщеляются полосовым фильтром 7 и подаются на сигнальный вход второго смесителя 8. На гетеродинный вход смесителя 8 с третьего полосового фильтра 13 поступает последовательность ЛЧМ радиоимпульсов. Они формируются так называемым пассивным способом следующим образом. Синхронизатор 2 вырабатывает короткий импульс запуска, которь1й с второго его выхода подается на вход генератора 14 импульсов. С приходом этого импульса генератор 14 импульсов формирует короткий прямояркостью луча, вызывая затемнения на кривой, описываемой лучом. Следовательно, импульсы частотных меток ото бражаются на экраны индикатора 1 в виде затемненных точек. Период следо вания импульсов частотных меток определяет дискре.тность частотных отсчетов. По числу меток в момент появления сжатого импульса определяется частота. В частности, первый импульс пачки частотных меток (первая метка) соответствует частоте контрольного сигнала и является началом частотной шкалы, 16-я метка соответствует другой частоте. Так осуществляется отсчет частоты при фиксированной крутизне дисперсионной характеристики фильтра 11 сжатия (скорость изменения частоты гетеродинных ЛЧМ радиоимпульсов фиксирована) . Если же крутизна дисперсионной характеристики фильтра 11 сжатия изменяется, то скорость перестройки частоты как гетеродинных, так и поступающих на его вход ЛЧМ радиоимпуль сов также меняется. При этом происходит смещение моментов появления сжатых импульсов и изменяется дли-, тельность временного интервала, соот ветствующего полосе анализируемых частот. Сместившийся сжатый импульс контрольного сигнала проходит через четвертый ключ 29, так как длительность управляющего строба выбирается с уче том возможных смещений сжатого импульса контрольного сигнала. Поскольку начало пачки импульсов частотных меток привязано к сжатому импульсу контрольного сигнала, то смещение начала частотной шкалы не приводит к ошибкам при отсчете частоты. Могли бы возникнуть ошибки вследствие изменения интервала анали за. Поэтому в предлагаемом анализато ре спектра изменение крутизны диспер сионной характеристики фильтра 11 сж тия сопровождается таким изменением периода следования импульсов частот ных меток, при котором число импуль сов в изменившемся интервале анализ остается постоянным и, следовательн соответствие частот и порядковых но меров импульсов меток сохраняется. Частота дискретизации выделяется из гетеродинных ЛЧМ радиоимпульсов следующим образом. С выхода первого ключа 12 гетеродинные ЛЧМ радиоимпульсы поступают на частотный детектор 26. Напряжение на выходе частотного детектора 26 описывает тот участок его дискриминаторной характеристики, на который попадают гетеродинные ЛЧМ радиоимпульсы. Уровень срабатывания порогового элемента 27 устанавливается отрицательныМ и близким к нулю. По положительному перепаду напряжения второй формирователь 28 вырабатывает управлякзщий строб, который открывает второй ключ 15, разрешая прохождение колебаний гетеродинных ЛЧМ радиоимпульсов через третий сумматор 16 на делитель 17 частоты с переменным коэффициентом деления. Следовательно, частотный детектор 26, пороговый элемент 27, второй формирователь 28 импульсов и второй ключ 15 обеспечивают то, что на делитель 17 ЛЧМ радиоимпульсы поступают всегда с одной и той же начальной частотой независимо от скорости перестройки частоты. Начальная установка счетчика 18 (установка начального кода) осуществляется коротким импульсом, который поступает с третьего выхода синхронизатора 2. Этот же импульс через третий сумматор 16 поступает на-вход делителя 17. Делитель 17 устроен так, что первый из поступающих на его вход отрицательных перепадов напряжения осуществляет перезапись в делитель 17 числа, установленный в счетчике 18. Делитель 17 и счетчик 18 выполняют основную роль при выделении частоты дискретизации. При этом используется следующее свойство ЛЧМ сигналов. В случае линейного закона изменения частоты имеются такие равные интервалы времени (интервалы дискретизации) , в каждом из которых укладывается целое число .периодов колебаний, причем число периодов в каждом последующем интервале дискретизации изменяется на единицу. В анализаторе предусмотрено изменение частоты следования импульсов меток, которая линейно связана с частотой дискретизации. Это осуществляется на основе типовой системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с делителем частоты в кольце обратной i связи.

Систему ФА1ТЧ образугат фаэовьгй детектор 19 20 них частот, управляемьй ге иег-Е и второй делитель 25 часуготь;, частотой является частота дис;к зации.

Инерционность системы ФАПг ется достаточно большой, держивалось требуемог значение тоть управляемого геиерЕтсря ч времени, когда закрмт второй к, и опорный сигнал на нмпульсно-i вый детектор 19 не поступает.,

Частота следования л-.1пульсо; тотных меток получается в резу; те деления частоты управляемог; нератора 21 в К раз с помощью Го делителя 22 частотьь

Если под воздействЕлен дестаг рующих факторов изменяется круз

п:-мп1П1с;н характористики фильт:жятия-„ то и-зменяетсч скорость г::;сйки частоты г-етеролииных 1,-;иоимпульсов, изменяется длиэ с т ь интерна, а а и а л и з а , ггота следования импульсов час меток изменяется так,, что чисг /льсов ме-т-ок Б пределах изме-ося китервал::а анализа остаетг

.. о о т и е с ТВ 1к значений

образом, преимущество предгае1-;о-о анализатора спектра заклю: тся 3 ТОМ; что изменение масштаба :;тп-11пй шкалы под воздействием де.:;билизирунэщих факторов компенсируся соответствующим изменением ;:. гмпульспв частотных

ГОК

АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий индикатор, синхронизатор, генератор частот, последовательно соединенные преселектор, вход которого является входом анализатора спектра, первый сумматор, другой вход которого соединен с первым выходом генератора частот, первый смеситель, гетеродинный вход которого соединен с вторым выходом генератора частот, первый полосовой фильтр, второй смеситель, второй полосовой филЬтр, второй сумматор, фильтр сжатия, выход которого соединен с сигнальным входом индикатора, причем между выходом фильтра сжатия и гетеродинным входом второго смесителя включены последовательно первый ключ,, управляющий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, и третий полосовой фильтр, между вторым выходом синхронизатора и другим входом второго сумматора включен генератор импульсов, отличающийс я. тем, что, с целью повышения точности отсчета частоты составляющих спектральной плотности анализируемых сигналов, в него дополнительно включены счетчик, подключенные к выходу первого ключа последовательно соединенные второй ключ, третий сумматор, другой вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, входы управления которого соединены с выходами счетчика, импудьсно-фазовый детектор, фильтр нижних частот, управляемый генератор, первый делитель частоты, третий ключ и первый формирователь импульсов, выход которого подключен к входу частотных меток индикатора, § подключенные к выходу управляемого генератора второй делитель частоты, (Л выход которого соединен с входом импульсно-фазового детектора, подключенные к выходу первого ключа последовательно соединенные частотн.ый детектор, пороговый элемент и второй формирователь импульсов, выход которого связан с управляющим входом второго ключа, подключенные со KJ к выходу фильтра сжатия последовательно соединенные четвертый ключ, 4 управляющий вход которого соединен с s5 четвертым выходом синхронизатора, ам4 плитудный детектор и триггер, другой вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, а выход - с управляющим входом третьего ключа, третий выход синхронизатора соединен с установочными входами счетчика, а выход делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к счетному входу счетчика.

5 г4 g Ы 1-4 п

3 j-;jj ff j...

Ж

.. -j

t1 И

--Щ-J Г

„ - ,I

i г 1

гт:1 j I «Ч I I

-J Г I