Анализатор спектра Советский патент 1985 года по МПК G01R23/175 

Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано для спек-трального анализа и панорамного радиоприема сигналов.

Наиболее близким к предлагаемому является анализатор спектра, который содержит входной преобразователь частоты, состоящий из первого и второго генераторсзв сетки частот и У1 параллельно включенньк каналов, каждый из которых состоит из избирательного фильтра, подключенного; к первому и второму смесителям, другие входы которых соединены с соответствующими выкодами первого и второго генераторов сетки частот, а также первый и второй блоки сжатия сигналов, входыкоторых подключены соответственно к объединенным выходам первых и объединенным выходам вторых смесителей, первую и вторую многоотводную линию задержки, блок сравне ния и формирователь, каждый из которых состоит из h схем, сумматор, иьщикатор а также последовательно включенные генератор пилообразного напряжения и линейно-частотно-модулкрованньй генератор lj ,

Недостатком известного устройства является ТО; что при увеличении чясла каналов обеспечивается мальй выигрыш в расшфении диапазона одноврекенко анализируемых частот.

Цель изобретения - расширение диапазона одновременно анализируемьк частот„

Поставленная цель достигается тенг что в анализатор спектра, содерлса.щий преобразователь частоты, СОСТОЯ1Щ-Ш из двух генераторов сеткн частот и ( параллельно подключен™ ных .к входу устройства каналов, кажд&гй из которых состоит из избиратапьного фильтра S подключенного к первому и второму смесителям, выходы ко™ торых соединены с первьми входами соответственно первого и второго блоков с:кэ.тия сигналов, вторые входы которых подк.шочены к вь5ходу линеййо частотко-модулированного генератора, вход которого соединен с выходом генератора ш-шообразного напряжения И с первьм входом индикатора, две многоотводные линии задержки, входы которых подключены к вьи;ода1 5 соответствующих блоков сжатия сигналов, блок сравнения, состояпщй из 1т элементов 5 выходы которых соединены

с входами соответствующих формирователей и сумматора импульсов и являются выходами устройства, второй вход индикатора соединен с объединенными выходами формирователей, третий вход индикатора подключен к выходу сумматора импульсов, в каждьй канал его преобразователя частоты введены последовательно соединенные блок суммирования и третий смеситель, выход которого подключен к другому входу первого смесителя, и четвертый смеситель, выход которог.о подключен к другому входу втоS рого смесителя, при этом входычетвертых смесителей j -х каналов преобразователя частоты соединены с выходами ft-j -t блоков сумг ирования входы 3 -X блоков сумг-шр.ования и

0 элементов сравнения подключены к тем вькодам соответственно второго генератора сетки частот и первой мно гоотводной линии задержки номера которых совпадают с номерами разрядов, содержапщх единицы j х двоичных кодов S а другие входы -х элементов сравнения соединены с теми выходами второй многоотводной линии задержки, номера которьп; совпадают

0 с номерами, разрядов, содержаь их единицы I -X обратных кодов, а другие входы третьего и четвертого смесителей каждого j -го канала объединены а: подключены к j у выходу первого генератора сетки частот.

На чертеже представлена структурная схема анализатора спектра о

Анализатор спектра содержит пре образователь 1 частоты, состоящий из первого генератора 2 сетки час тот5 П каналов 3, каждый из которых включает избирательный фильтр 4; первьш смеситель 5, второй смеси-, тель 6, третий смеситель 7, четверТьш смеситель 8 и сумматор 9,, и второго генератора 10 сетки частот, а . также линейно-частотно-модулированный генератор 11, первый блок 12 сжатия сигналов, первую многоотводную линию 13 задержки, второй блок 14 сжатия ср|гналов, генератор 15 пилообразного напряжения, вторую многоотводную линию 16 задержки, блок 17 сравнения, состоящий из П

е элементов, сумматор 18 импульсов,

индикатор 19 и формирователь 20, , состоящий из п элe ieнтoв. Входом анализатора спектра яв;1яются входы 31 избирательных фильтров 4, а его выходом - выходы блока 17. При этом в преобразователе 1 частоты входы избирательных фильтров 4 всех j -х каналов 3 объединены, В каждом канале 3 выход избирательного фильтра .4 подключен к входам первого и второго смесителей 5 и 6 Другие входы последних подключены к выходам соответственно третьего и четвертого смесителей 7 и 8, а их выходы соединены с входами соответственно первого и второго блоков 12 и 14 сжатия сигналов, другие входы которых подключены к выходу линейно-частотно-мо дулированного генератора 11. Выходы первого и второго блоков 12 и 14 сжатия подключены к входам соответственно первой и второй многоотводных линий 13 и 16 задержки. В каждом .|-м канале 3 выход сумматора 9 подключается к входу третьего смесителя 7. Входы четвертых смесителей j -х каналов 3 соединены с вь1ходами f -J -1 сумматоров 9, В каждом -м канале 3 другие входы третьего и четвертого смесителей 7 и 8 объединены и подсоединены к j -у выходу первого генератора 2 сетки частот. Входы j -х сумматоров 9 и j -X элементов блока 17сравнения подключены к тем выходам соответственно второго генератора 10 сетки частот и первой многоотводной линии 13 задержки, номера которых совпадают с номерами разрядор, содержащих единицы, j -х двоичHbix кодов. Другие входы j -х элементов блока 17 сравнения со.единены с теми выходами второй многоотводной линии 16 задержки, номера которьк со впадают с номерами разрядов, содержащих единицы, -X обратных кодов. Выход генератора 15 пилообразного напряжения подключен к входам линейно-частотно-модулированного генератора 11 и индикатора 19. Выходы j -х элементов блока 17 сравнения подключены к входам сумматора 18 импульсов и -X формирователей 20. Второй и третий входы индикатора 19 соединены с выходами соответственно сумматора 18импульсов и формирователей 20. Анализатор спектра работает следу ющим образом. Анализируемые сигналы подают на входы избирательных фильтров 4. Фильтры 4 разделяют весь диапазон 24 анализ фуемых частот на частотные поддиапазоны. В каждом канале 3 сигналы с выхода фильтра 4 поступают на входы первого и второго смесителей 5 и 6. Смесители 5 и 6 преобразуют сигналы по частоте в промежуточную полосу частот, совпадающую с полосой пропускания первого и второго блоков 12 и 14 сжатия сигналов. С этой целью на другие входы смесителей 5 и 6 подают напряжения сог ответственно с выходов третьего смесителя 7 и четвертого смесителя 8. Выходные напряжения смесителей 7 и 8 образуются в результате преобразования по частоте копебапий генераторов 2 и 10 сетки частот. Первый генератор 2 сетки частот создает гармонические колебания, каждое из которых используется для преобразования принятых сигналов в одном из каналов 3 в промежуточную полосу входных частот блоков 12 и 14 сжатия сигналов. Разность по частоте между соседними колебаниями генератбра 2 выбирают равной разности между средними частотами настройки .соответствующих фильтров 4. Второй генератор 10 сетки частот создает гармонические колебания, количество которых равно числу разрядов m в двоичном коде (числе), которьш присваивается каждому из каналов 3 преобразователя 1 частоты в соответствии с его порядковым номером. Если коды каналов представляют собой двоичные числа, имеющие количество разрядов 3 или 4 или большее число, то количество создаваемых генератором 10 гармонических колебаний должно соответственно равняться 3 или 4 или большему числу. Каждому выходу генератора 10 присваивается порядковый номер в соответствии со старшинством разрядов двоичного числа (кода). Разность частот между соседними колебаниями, генератора 10 определяется величиной разрешающей способности по частоте устройства. . Колебания генератора 10 подают на другие входы смесителей 7 и 8 через сумматоры 9. Сумматоры 9 обеспечивают развязку между гармоническими колебаниями, а также передачу на входы смесителей колебаний необходимых частот. При этом входы сумиатора 9 каждого из каналов 3 подключают к тем выходам генератора 10 нсмера;которых совпадают с номерами разрядов, содержащих единицу, в прямом коде данного канала. Например, при нумерации каналов четьфехразрядны двоичными числами прямой код первого канала имеет вид 0001, В этом случае к входу сумматора 9 первого канала 3 подключается только первый выход генератора 10, так как толькб первый разряд содержит единицу. В канапе 3 под номером 5, прямой код которого 0101, к входам сумматора подключают первый и третий выходы генератора 10 и т,и. Так как входы смесителей 7 подключают к сумматорам 9 своих канало 3, то на них поступают колебания генератора 10, частоты которьи соот ветствуют прямому коду данного кана ла. Другие входы смесителей 8 каждого -го канала 3 подключены к выходам сумматоров 9 тех каналов, ном ра которых определяются выражением fl-j 1. Поэтому на йти смесители поступают колебания, частоты которых соответствуют обратньм кодам -х каналов. коды отличаются от прямых тем, что в их разрядах ну ли заменены единицами, а единицы нулями. После одновременного преобразова ния по частоте сигналов всех частот ных поддиапазонов (каналов 3) в первых смесителях 5 и во вторых сме сителях 6 они поступают на входы со ответственно первого блока 12 сжати и второго блока 14 сжатия, На другие входы блоков 12 и 14 сжатия сигналов поступают линейноч ас тотно-модулир ов анные колеб ания генератора 11. В блоках 12 и 14 сжа тия сигналы промежуточной частоты преобразуются в линейно-частотномодулированные колебания, сжимаются во времени и демодулируются по частоте. Временные положения сжатых импульсов, которые образовались от одного и того же анализируемого сиг нала (гармонической его составляющей) , на выходах блоков 12 и 14 сжа тия не будут совпадать. Это объясняется тем, что промежуточные частоть сигнала, поступающие на вход блока 12 сжатия, быпи преобразованы с помощью колебаний, расстановка частот в которьк соответствует прям му коду, а поступающие на вход блока 14 сжатия были преобразованы с помощью колебаний, расстановка частот в которых соответствует обратному коду начала, принявшего этот сигнал. Таким образом, при приеме 5 -го сигнала J -м каналом 3 на выходе блоков 12 и 14 сжатия появляются группы импульсов, временное положение которых относительно начала перестройки частоты генератора 11 прямо пропорционально относительной частоте S -го сигнала в j -м частотном поддиапазоне. Количество импульсов в группе и их расстановка по времени представляет собой код j го канала. При этом на выходе блока 12 сжатия группа сжатых импульсов представляет собой прямой код j -го канала, а на выходе блока 14 сжатияобратный код канала. Сжатые импульсы с выхода блока 12 сжатия поступают на вход первой многоотводной линии 13 задержки, а с выхода блока 14 сжатия - на вход второй многоотводной линии 16 задержки. Количество отводов (выходов) в каждой линии 13 или 16 задержки равно числувыходов,в генераторе 10. Величину задержки между соседними отводаьш выбирают прямо пропорциональной величине частотного сдвига между соседними колебаниями генератора 10, Отводы каждой линии задержки нумеруют начиная от отвода, на котором появляются сжатые импульсы с наибольшей задержкой во времени. Задержанные во времени сжатые импульсы с выходов линий t3 и 16 задержки поступают на входы блока 17 сравнения. Прь этом к входам i-ro элемента блока 17 сравнения подключают только те выходы первой линии 13 задержки, номера которых совпадают с номерами разрядов, со держащих единицу прямого кода j -го канала, и только те выходы второй линии )1б задержки, номера которых совпадают с номерами разрядов, содержащих единицу обратного кода -гр канала. Благодаря такому подключению задержанные во времени сжатые импульсы, принадлежащие 0 -у сигналу и принятые j -м каналом 3, появятся на входах j -и схемы сравнения одновременно.

В элементах блока 17 сравнения производят сравнение импульсов по времени их появления, амплитудам и фазам колебаний и вьщеление тех сжатых импульсов, у которых эти параметры совпадают. С вькодов блока 17 сравнения сжатые импульсы поступают на вход сумматора 18 импульсов, который объединяет их, а также на входы других устройств, которые используются для обработки анализируемых сигналов. Кроме того с выходов элементов блока 17 сравнения импульсы поступают на входы соответствующих формирователей 20, Формирователи 20 в момент поступления сжатых импульсов формируют прямоугольные импульсы, амплитуды которых прямо пропорциональны номеру схемы сравнения, т.е. номеру частотного поддиапазона (канала 3).

С выхода сумматора 18 импульсов импульсы поступают на вход управления яркостью луча электронно-лучевого индикатора, 19. Выходные импульсы формирователей 20 объединяют и подают на вход вертикально отклоняющей системы. Кроме того, на вход горизонтальной отклоняющей системы поступает пилообразное напряжение с выхода генератора 15 пилообразного напряжения. В результате совместного воздействия на системы управления яркостью и положением электронного луча индикатора 19 на его экране высвечены в виде яркостных меток сжатые импульсы (спектральные составляющие), по положению котрых по вертикали можно определить начальную частоту частотного поддиапазона (номер канала), а по положению на горизонтальной развертке определить относительную частоту синала в пределах данного частотного поддиапазона.

Пилообразное напряжение генератора 15 поступает также на модуляционный вход линейно-частотно-модулированного генератора 11, который вырабатывает ЛЧМ колебание.

Предлагаемый анализатор спектра по сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран прототип, позволяет в несколько раз расширить диапазон анализируемых частот при относительно невысоких значениях коэффициентов сжатия сигналов () . Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает более быстрое расширение диапазона анализируемых частот с увеличением числа каналов.

АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий преобразователь частоты, состоящий из двух генераторов сетки частот и п параллельно подключенных к входу устройства каналов, каждый из которьк состоит из избирательного фильтра, подключенного к первому и второму смесителям, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и втоpoVo блоков сжатия сигналов, вторые входы которых подключены к выходу линейно-частотно-модулированного генератора, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения и с первым входом индикатора, две многоотводные линии задержки, входы КОТОРЫХ подключены к выходам соответствующих блоков сжатия сигналов, блок сравнения, состояпщй из я элементов, выходы которых соединены с входами соответствующих формирователей и, сумматора импульсов и являются выходами устройства, второй вход индикатора соединен с объединенными выходами формирователей, третий вход индикатора подключен к выходу сумматора импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона одновременно анализируемых частот, в каждый канал его преобразователя частоты введены последовательно соединенные блок суммирования и третий смеситель, выход которого подключен к другому входу первого смесителя, и четвертый смеситель, выход которого подключен к другому входу второго смесителя, при этом входы четвертых смесителей j -х каналов преобразователя частоты соединены с выходами блоков суммирования, входы j-х блоков (Л суммирования и элементов сравнения подключены к тем выходам соответственно второго генератора сетки частот и первой многоотводной линии задержки, номера которых совпадают с номерами разрядов, содержащих .еди,ницы j -X двоичных кодов, а другие :л входы J -X элементов сравнения соео динены с теми выходами второй многоел отводной линий задержки, номера которых совпадают с номерами разрядов содержащих единиц, j -х обратных кодов, а другие входы третьего и четвертого смесителей каждого j -го канала объединены и подключены к -у выходу первого генератора сетки частот.