Способ измерительного приема сигналов Советский патент 1984 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, применяется в измерительном приеме, анализе спектров и селективном измерении напряжений и может быть использовано в последовательных супергетеродинных анализаторах спектра, измерительных супергетеродинных приемниках, в том числе супергетеродинных панорамных приемниках последовательного анализа и супергетеродинных селектив ных вольтметрах. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является последовательный, метод с перемещением спектра по оси частот согласно которому для получения высокой селективности операции частотной селекции предшествует гетеродинное преобразование измеряемых сигналов на промежуточную частоту - (AJpp с помощью гетеродинных колебаний, имекщих перестраиваемую частоту ц)2 , причем )J , В - номер рабочей гармоники гетеродинных колебаний. На промежуточной частоте осуществляют частотную селекцию с заданной полосой dto. Гетеродинное преобразование в сочетании с частотной селекцией образует супергетеродинный прием, у которого принимаемая частота равна U)o . Измерение представляет собой, преобразование сигнала со спектром, ограниченным полосой частот 4си в некоторую электрическую величину, пропорциональную измеряемому параметру этого сигнала и может включать в себя такие операции, как усиление, детектирование, возведение в квадрат интегрирование, логарифмирование и др. При этом обеспечивается возмож ность двух видов измерений, т.е. измерение на фиксированной , причем результат каждого измерения состоит из двух параметров: величины сигнала в полосе Л си и частоты Ыд , в окресности которой производится измерение и измерение с автоматической перестройкой в полосе обзора ujj V ШИЯРТЕМ результат каж дого измерения представляет собой зависимость величины сигнала в поло се пропускания Лш от частоты ьод , а именно спектр. В обоих случаях измерения могут ПРОИЗВОДИТЬСЯ как однократно, так и периодически повторяться. Для того, чтобы получить неизменность результатов при повторяющихся измерениях, в них обеспечивают постоянствоШо либо ид тичность перестройки в пределах Ш CUo 2 Кроме этого, чтобы исключить мерцание изображаемь1х результатов, применяют отображение с памятью. Обработка сигналов известного способа может быть охарактеризована такими последовательно выполненными операциями, как супергетеродинное преобразование, состоящее из К последовательных гетеродинных преобразований (К 1) , в каждом из которых частота гетеродинных колебаний ; синтезированв из f частот колеба- . НИИ, участвующих в синтезе ( J 1), где k - порядковый номер гетеродинного преобразования (1 1 К), частотная селекция, измерение и отображение с помятью t13Недостатком известного способа селективного измерения сигналов является то, что комбинационные помехи, возникающие при супергетеродинном преобразовании и синтезе частот гетеродинных колебаний, уменьшает динамический диапазон измерения. Целью изобретения является уменьшение односигнальных и многосигнальных комбинационных помех. Эта цель достигается тем, что в способе измерительного приема сигналов, основанном на супергетеродинном преобразовании из К последовательных гетеродинных преобразований (К / 1), в каждом из которых частота гетеродинных колебаний синтезированв из f, частот колебаний, участкукидих в синтезе (3) 1J|, частотной селекцииj измерении и отображении с памятью. каждое измерение производят в виде 17 частных измерений (Л 2), каждое из которых производят при различной совокупности параметров супергетеродинного преобразования, а между измерением и отображением с памятью ос5тцествляют запоминание результатов всех частных измерений и амплитудную селекцию наименьшего результата из всех частных измерений, где J количество частот колебаний, участвующих в синтезе частоты гетеродинного колебания и преобразовании, имеющем порядковый номер К , причем 1 1( 4 К . Кроме того, различие совокупности параметров супергетеродинного преобразования устанавливают величинами частот у К гетеродинных колебаний, причем к К . При К 2 различие совокупности параметров супергетеродинного преобразования в одном-из частных измерений устанавливают количеством гетеродинных преобразований К, причем КЧк . При К 2 различие совокупности параметров супергетеродинного преобр зования в одном из частных измерений устанавливают номером рабочей гармоники гетеродинного колебания tiepвого преобразования. Запоминание и амплитудную селекцию наименьшего результата проводят в последовательности: в течение первого частного измерения запоминаю его результат на время периода частных измерений Т, а в течение каждого последующего i-го частного измерения (2 4 i 3 ) производят амплитудную селекцию из результата запоминания, полученного в течение (i-1)-ro частного измерения, и результата текущего i-ro частного измерения и запоминают полученный результат на время Т. На чертеже представлена блок-схема реализации предлагаемого способа. Устройство состоит из входа 1 сигнала, блока 2 супергетеродинного преобразования, последовательно соединенных входного блока 3, первог смесителя 4, фильтра 5, второго смесителя 6, а также первого синтезатора 7, автогенератора 8, магазина 9 частот, второго синтезатора 10,N источников 11, опорного генератора 12, следящего генератора 13, электромеханических переключателей 14и15 блока 16 частотной селекции, измерительного блока 17, блока 18 отображен1 я, блока 19 управления принимаемой частоты, датчиков 20 центрально частоты, полосы 21 обзора, коммутатора 22, суммирующих 23 и 24, датчика 25 автоматической деятельности перестройки, выхода 26 следящего сигнала, блока 27 селективного измерения сигнала, электромеханических переключателей 28 и 29, запоминающего блока 30, блока 31 амплитудной селекции, последовательно соединенных счетчика 32, дешифратора 33, ключа 34, подключенного к входам суммирующих блоков 23 и 24. Блоки 2 и 16, измерительный блок 17 и блок 18 отображения предназначены для выполнения основных операций, а именно, для обработки сигналов. Блок 19 и датчик 25 выполняют вспомогательную функцию-перестройку Ыо и с точки зрения обработки сигнала являются не существенныьш. Устройство работает следующим образом. В блоке 2 супергетеродинного преобразования измеряемый сигнал проходит через входной блок 3, ослабляющий зеркальный канал и приводящий уровень сигнала к величине, необходимой для последующей обработки. Затем в первом смесителе 4 сигнал преобразуется на первую промежуточную частоту и выделяется фильтром 5. После нескольких гетероДинных преобразований в смесителе 6 формируется сигнал с оконечной промежуточной частотой LOnpK . Алгоритм многократного гетеродионного преобразования частоты может быть получен из уравнения К и;„рК . , где В., и U) соответственно номер рабочей гармоники и частота гетеродина к-го преобразования. Уравнение (1) учитывает возможные варианты К-кратного супергетеродинного преобразования, причем физический смысл имеют только положительные значения . Гетеродин первой ступени преобразования состоит из собственно синтезатора 7 и Л источников колебаний, среди которых N источников, содержащих электрически перестраиваемые автогенераторы 8, и MJ источников фиксированных частот, входящих в магазин 9 частот. Подобно этому, гетеродин оконечной ступени состоит из второго синтезатора tO, N источников 11 (колебаний с перестраиваемыми частотами) и М -источников фиксированных частот, также входящих в магазин 9 частот. В любой к-й ступени преобразования (1 1 К ) п-я перестраиваемая частота ш и -я фиксированная частота ш образуются умножением и делением соответ- ственно частоты Л, перестраиваемог автогенератора источника 11 и этало ной частоты опорного генератора т.е. . - л л j,j. „ -кп .Лйгт.Ркт.Якп-- « « в cHHtesaTopax 7 и 10 компоненты U), (Km дополнительно умножаются и делятся, а также алгебраически I суммируются. Поэтому частота к-го гетеродина Шр| может быть- выражена мЯ К . р ± п кпгде , kh QKH Ц числа, выражающие результирующи коэффициенты умножения и деления ча тот. Перестойка Шр, и соответственно может производиться изменением коэффициентов PU и Km s причем может быть равным О, Следящий генератор 13 из частот ш, поступающих с синтезаторов 7 и 10 и фиксированной частоты, равной поступающей из магазина 9 частот, форм рует колебание с частотой приема -% KS-T - Отметим, что величиныЮррК, К , 8ц и , входящие в уравнения (1) и (4 а также величины M,j, Nj, Р, кт РКП кг . входящие в уравне ние (3), представляют собой совокуп ность параметров, определяющих алго ритм супергетеродинного преобразова ния с синтезированными гетеродинами С второго смесителя 6 блока 2 супергетеродинного преобразования сигнал через блок 16 частотной селекции поступает на измерительный блок 17, который содержит аттенюато усилитель, детектор и видеофильтр (не показаны). Результат измерения с блока 17 подается на блок 18 отоб ражения, состоящий из запоминающего блока и индикатора (не показаны). Перестройка производится с помощью блока 19 управления принимаемой частоты и датчика 25 автоматической перестройки. Блок 19 в общем случае формирует управляющие сигналы, которые подаются на синтезаторы 7 и 10, а также источники 11 колебаний с перестраиваемой частотой. Эти сигналы для каждой ш - задают величины Kff Km Блок 19 управления частоты приема содержит управляемые вручную датчики 20 центральной частоты и полосы 21 обзора. Датчик 21 полосы обзора преобразует сигналы датчика 25 автоматической перестройки к величине, необходимой для обеспечения заданных пределов w и ш. изменения (и , а также с помощью коммутатора 22 распределяет между гетеродинами сигналы автоматической перестройки, которые после переключения подаются на один из суммирующих блоков 23 или 24. С датчика 21 полосы обзора на коммутатор 22 подаются два вида сигналов: сигналы автоматической перестройки с пределами ai} и lu и сигналы управления переключезависящиеот величины Датчик центральной частоты на суммирующие блоки 23 и 24 подает стационарные сигналы заданной центральной частоты. В результате на выходе суммирующих блоков формируются сигналы, несущие информацию о центральной частоте и, если подано напряжение с коммутатора 22, информацию о полосе обзора. Эти сигналь подаются на автогенератор 8 и источник 11 (источники колебаний с перестраиваемой частотой) для управления или синтезаторы (пунктир) для управления Р.. и в.,„. 14 ГТ) WTI При измерении на фиксированной частоте приема на выходе датчика полосы обзора устанавливается нулевой сигнал. Управляющие сигналы датчиков 20, 21 и 25 могут быть как аналоговые, так и цифровые. С датчика 25 автоматичес-, кий перестройки сигналы также подаются на блок 18 отображения для формирования оси частот. При незамкнутых контактах ключа 34 путем соответствующей коммутации цепей, осуществляемой с помощью электромеханических переключателей 14, 15, 28 и 29 эти . блоки образуют селективный измеритель сигналов. При включении ключа 34 через него сигналы с датчика 25 авто матической перестройки. Счетчик 32 подает на дешифратор 33 кодовьш сигнал, .соответствующий порядковому номеру периодов сигналов датчика 25 При этом каждому периоду датчика 25 соответствует какое-либо частное измерение. Дешифратор 33 преобразует код номера периода в сигналы управле ния совокупностью параметров супергетеродинного преобразования, а такж режимами запоминания и амплитудной селекции результатов частных измерений. Счетчик 32 сохраняет выходные данные до поступления на него нового периода датчика 25 и имеет предустановку, так что по достижении J частн измерений, начинается новый счет, а именно новое измерение. При этом каждое измерение,состоящее rf3C7 частных измерений периодически повторяется. Действие сигналов дешифратора подаваемых по цепям о и п на электрф механические переключатели 14, 15 и 29 приводит к коммутации цепей. При первом частном измерении преобразование сигналов в блоке 2 производится также, как и при обычном способе. Однако в этом случае отключается блок 18 отображения с памятью от измерительного блока 17, а результат первого частного измерения запоминается в запоминающем блоке 30 на время, равное периоду частных измерений. В течение второго частнЬго измерения с дешифратора 33 по цепям Р на суммирующие блоки 23 и 24 подаются дополнительны сигналы, которые изменяют центральны частоты источников колебаний автогенератора 8 и источника 11 с перестраиваемыми частотами и с помощью синтезаторов 7 и 10 коэффициенты умножения и деления частот колебаний магазина 9 частот. Кроме этого, пода-45 ются сигналы по цепи Т на электрически подстраиваемьй фильтр 5 первой промежуточной частоты. Это в итоге изменяет центральные частоты синтезаторов из р сопряженно с первой про- 50 межуточной частотой. Кроме этого, на блок 31 амплитудной селекции наименьшего результата одновременно подаются результаты первого и второго частных измерений. По мере амплитудной селекции ее результат поступает в освобождающийся объем запоминающего блока 30 так что к концу второго частного измерения результат ампли- тудной селекции занижает место первого частного измерения. В обычном режиме на запоминающий блок также подаю1 ся сигналы. Однако в этом случае на выходе блока 31 амплитудной селекции наименьшего результата сигнал отсутствует, так как на него с контакта К переключателя 28 не подается сигнал. В течение третьего Частного измере- НИН блок супергетерЬдинного преобразования переключается в режим однократного преобзразования. При этом сигнал с первого смесителя непосредственно поступает на блок 16 частотной селекции. В качестве гетеродинных колебаний смесителя 4 используется выходной сигнал следящего гене- ратора 13, смещенный по частоте на .. Смещение частоты следящего генератора производится подачей соответствующих сигналов с дешифратора 33 на суммирующие блоки 23 и 24 по цепям Р так же, как и при втором частном измерении. В третьем частном измерении амплитудная селекция наименьшего результата осуществляется аналогично предыдущему, но результат амплитудной селекции, являющийся наименьшим значением из результатов трех частных измерений через цепи М и Н поступает на. блок 18 отобрг1жения с памятью. В данном варианте практической еализации используется изменение астот гетеродинных колебаний и колиества гетеродинных преобразований, то позволяет уменьшить помехи первой группы, а также подавить доминирующие помехи второй группы. Pea- лизация предлагаемого способа может дыть существенные результаты (выигрыш по динамическому диапазону в зависимости от вида комбинационных помех 10-50 дБ) при выполнении дополни- тельных устройств на основе элементов цифровой техники.

1. СПОСОБ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИЕМА СИГНАЛОВ, основанный на супергетеро динном преобразовании из К последовательных гетеродинных преобразований ( К 7/1) , в каждом из которых частота гетеродинных колебаний синтезирована из f 1 частот колебаний, участвующих в синтезе (), частотной селекции, измерении и отображении с памятью, отличающийся тем, что, с целью уменьшения односигнапьных и многосигнальых комбинационных помех каждое измерение в виде 3 частных измерений (D : 2) , каждое из которых производят при различной совокупности параметров супергетеродинного преобразования, a между измерением и отображением с памятью осуществляют запоминание результатов всех частных измерений и амплитудную селекцию наименьшего результата из всех частных измерений, где 0ц - количество частот колебаний, участвующих в синтезе частоты гетеродинного колебания в преобразовании, имеющем порядковый номер k , причем 1 1 К . 2. Способ по п. 1, о т л и ч a ющ и и с я тем, что различие совокупности параметров супергетеродинного преобразования устанавливают величинами частот у К гетеродинных колебаний, причем . 3.. Способ по пп. 1 и 2 при К7/2, отличающийся тем, что различие совокупности параметров супергетеродинного преобразования в одном из частных измерений устанавливают количеством гетеродинных преобразований К , причем К К 4.Способ по пп. 1 и 2 при К / 2, отличающийся тем, что различие совокупности параметров супергетеродинного преобразования в (Л одном из частных измерений устанавливают номером рабочей гармоники гетеродинного колебания первого преобразования. g 5.Способ по п. 1, отличающийся тем, что запоминание и амплитудную селекцию наименьшего со ел резудьтата производят в последовательности: в течение первого часто со ного измерения запоминают его результат на время периода частных измерений Т, a в течение каждого последующего i-ro частного измерения ( производят амплитудную селекцию из результата запоминания, полученного в течение (i-l)-ro частного измерения, и результата текущего t--ro частного измерения и запоминают полученный результат на время Т.