Анализатор спектра Советский патент 1985 года по МПК G01R23/16 

2. Анализатор по п.1, о т л и Чающийся тем, что блок управления выполнен в виде последовательно соединенных детектора огибающей, компаратора, первого триггера, одновибратора, элемента И и рторого триггера, причем второй вход элемента И подключен к выходу перво193599

го триггера, второй вход второго триггера объединен с вторым входом первого триггера и является тактовым входом блока управления, выход второго триггера является первым выходом, выход одновибратора- вторым выходом, а вход детектора огибающей-информационным входом блока управления.

1. АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА,содержащий первый и второй дисперсионные четьфехполюсники, линейно-частотнрмодулированный (ЛЧМ) гетеродин, первьй смеситель, первый вход которого подключен к выходу ЛЧМ-гетеродина, а второй является.входом анализатора, последовательно соединенные коммутатор и регистрирующий блок, а также синхронизатор, первый выход которого соединен с входом ЛЧМ-гетеродина, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности анализа спектра импульсных сигналов при малом соотношении сигнал/шум, в него введены входная линия задержки, второй смеситель, первая и вторая линии задержки и блок управления, причем вход первого дисперсионного четьфехполюсника соединен с выходом первого, смесителя, вход анализатора подключен к последовательно соединенным входной линии задержки и второму смесителю, второй вход которого подключен к вьтходу ЛЧМ-гетеродина, а выход - к входу второго дисперсионного четьфехполЮсника, входы первой и второй линий задержки соединены с выходами соответствующих дисперсионных четырёхполюсников, а их выходы с соответствующими входами коммута(Л тора, информационный вход блока управления подключен к выходу второго дисперсионного четырехполюсника, тактовый вход - к второму выходу синхронизатора, первый выход - к .управляющему входу коммутатора, а второй выход - к управляющему ходу регист со рирующего блока. СП ф о

1

Изобретение относится к радиотехническим измерениям, предназначено для спектрального анализа сигналов и может быть использовано для измерения спектров импульсных радиосигналов в случае отсутствия сведений о моменте их поступления на вход устройства.

Цель изобретения - повышение точности анализа спектра импульсных сигналов при малом соотношении сигнал/шум на входе устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока управления; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу уст- ройства.

Анализатор спектра содержит первый 1-1 и второй 1-2 дисперсионные четырехполюсники, ЛЧМ-гетеродин 2, смеситель 3-1, первьш вход которого соединен с выходом ЛЧМ-гетеродина 2, а второй является входом устройства, регистрирующий блок 4 и коммутатор 5 выход которого подключен к входу регистрирующего блока 4. В устройство входят также синхронизатор 6, первый выход которого соединен с входом гетеродина 2, входная линия 7 задержки, вход которой объединен с вторым входом смесителя 3-1, второй смеситель 3-2 входы которого подключены соответственно к выходу входной линии 7 задержки и выходу ЛЧМ-гетеродина 2, а выход - к входу второго дисперсионного четырехполюсника 1-2, первая и вторая линии 8-1 и 8-2 задержки и блок 9 управления. Входы линий 8-1 и 8-2 задержки соединены с выходами соответствующих дисперсионных четырехполюсников 1-1 и 1-2,

а выходы - с соответствующими входами коммутатора 5. Информационный вход блока 9 управления подключен к выходу второго дисперсионного четырехполюсника 1-2, тактовый вход к второму выходу синхронизатора 6, первьш выход - к управляющему входу коммутатора 5, а второй выход к управляющему входу регистрирующего блока 4, причем вход первого дисперсионного четырехполюсника 1-1 соединен с выходом смесителя 3-1.

Блок 9 управления выполнен в виде.последовательно соединенных детектора 10 огибающей, компаратора 11, первого триггера 12-1, одновибратора 13, элемента И 14, второй вхЬд которого подключен к выходу первого

триггера 12-1, и второго триггера 12-2, второй вход которого объединен с вторым входом первого триггера 12-1 и является тактовым входом блока управления. Выход второго триггера 12-2 является первым выхо. дом, выход одновибратора 13 - вторым выходом, а вход детектора 10 огибающей - информационным входом блока 9 управления.

0 Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии сигнал на управляющем входе коммутатора 5 отсутствует и к входу регистрирующего блока 4 подключен выход линии 8-2 задержки. Гетеродин 2 непрерывно вырабатывает примыкающие один к другому ЛЧМ-импульсыдлительностью о , начало каждого из которых соответствует масштабным меткам на временных осях диаграмм (фиг. 3). Спектроанализатор работает в реальном масштабе времени,, т.е. время воспроизведения спектра на его выходе равно длительности ЛЧМ-импуль.сов Т. Для того, чтобы каждый входной импульсный радиосигнал мог быть проанализирован отдельно от других, временной интервал между соседними входными импульсами должен быть не менее . На вход устройства в произвольный момент времени поступает импульсный радиосигнал, длительность которого if iil. Этот сигнал задерживается во входной линии 7 задержки на время . При этом возможны следующие две ситуации:

один из ЛЧМ-импульсов перекрывает во Бремени входной радиоимпульс (фиг..За), но сигнал с выхода входной линии 7 задержки попадает во времени на стьк между соседними ЛЧМ-импульсами (фиг. 3 б) ,

1зходной импульсный сигнал попадает во времени на стык между соседними ЛЧМ-импульсами (фиг. ЗлО, но один из ЛЧМ-импульсов перекрывает во времени сигнал с выхода входной линии . 7 задержки (фиг. Зн).

В первой ситуации устройство работаат следующим образом. Поскольку входной сигнал оказьшается согласованным по времени с одним из ЛЧМ-импульсов, на выходе дисперсионного четырехполюсника 1-1 появляется сигнал, огибающая которого определяет спектр сигнала на входе устройства (фиг. Зв). Соответственно, на выходе дисперсионного четырехполюсника 1-2 в двух соседних циклах появляются сигналы, огибающие которых определяют спектры частей входного сигнала, проанализированных в двух соседних циклах работы устройства (фиг. Зг). Тогда на.выходе детектора 10 огибающей в двух соседних . циклах появляются видеосигналы (фиг. 33), которые подаются на вход компаратора 11, где сравниваются с заранее установленным пороговым напряжением. В результате этого на выходе компаратора 11 формируются прямоугольные импульсы(фиг. 3е) . Передний фронт этих импульсов опрет деляется моментом превышения выходного отклика детектора 10 над порогом, азадний фронт - моментом, когда уровень этого отклика становится ниже порога.

Передним фронтом выходных импульсов компаратора 11 запускается триггер 12-1, в результате чего на его выходе устанавливается единичный потенциал, который удержив.ь1ется до конца цикла длительностью Т(установка триггеров 12-1 и 12-2 в нулевое состояние производится периодически путем подачи на их нулевые входы импульсов, поступающих с второго выхода синхронизатора 6, фиг. Зж) .Задним фронтом первого же импульса с выхода триггера 12-1 запускается одновибратор .(ждущий мультивибратор) 13, на выходе которого формируется импульс фиксированной длительности Т (фиг. 3j). Одновибратор 13 не Срабатьгоает по второму импульсу с выхода триггера 12-1, поскольку обладает конечньтм временем восстановления исходного состояния.

На выходе элемента 14 появляетсяимпульс (фиг. Зи), задним фронтом которого управляется триггер 12-2. На его выходе формируется импульс длительностью Т (фиг. 3 к.), задний фронт которого, в свою очередь, определяется импульсом, поступающим с второго выхода синхронизатора 6 и устанавливающим триггеры 12-1 и 12-2 в исходное состояние. На время действия импульса с выхода триггера 12-2 коммутатор 5 подключает регистрирующий блок 4 к выходу линии 8-1 задержки (время задержки Т обеих линий задержки f/ 2t). Одновременно задним фронтом импульса с выхода одновибратора 13 запускается блок 4 В результате этого в блоке 4 регистрируется задержанный на время 2 t радиосигнал, огибающая которого характеризует амплитудный спектр входного радиоимпульса (фиг. 3л).

Во второй ситуации устройство работает следующим образом. Поскольку радиоимпульс с выхода входной линии задержки 7 (фиг. Зн) оказывается согласованным по времени с одним из ЛЧМ-импульсов, на выходе дисперсионного четырехполюсника 1-2 появляется сигнал, огибающая которо соответствует спектру входного сигнала (фиг. Зп). Тогда на выходе компаратора 11 формируется импульс толко в одЬом цикле (фиг. 3с). Соответственно, только в одном цикле формируется и импульс на выходе триггера 12-1 (фиг. .3w), который своим задним фронтом запускает однрвибратор 13. Задним фронтом выходного импульса одновибратора 13 (фиг. Зу) синхронизируется регистрирующий блок 4. Однако теперь на вход блока 4 поступает сигнал с выхода линии 8-2 задерж.ки, задержанньй на время 21(фиг. Зц так как исходное состояние коммутатора 5 не изменилось (сигнал на выходе элемента 014 отсутствует). Предлагаемый анализатор спектра отличается от известного болыцей точностью спектрального анализа. В случае использования известного устройства радиоимпульс может попас т на стык ЛЧМ-импульсов и в соседних циклах будут анализированы два радио импульса одинаковой длительности, 1

0W2.2 99 равной половине длительности исходного (например, равной 5 мкс, если исследуемый сигнал имел длительность 10 мкс). При.этом на выходе анализаТора имеем отклики вида ширина каждого из которых по. уровню 0,64 соответствует 200 кГц. Если применить предлагаемый анализатор, на его выходе в любом случае будет вида --- , ширина которого по уровню 0,64 соответствует 100 кГц, т.е. точность определения средней частоты радиоимпульсов в предлагаемом устройстве оказывается в два раза более высокой, чем в известном.