Анализатор спектра Советский патент 1988 года по МПК G01R23/16 

Uo

со оо

00 ГчЭ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Анализатор спектра, преимущественно последовательного действия, содержит смеситель 1, частотно-модулированный гетеродин 9, генератор 8 пилообразного напряжения, узкополосный тракт 2, детектор 3, аналого-цифровые преобразователи 4-6, индикатор 7, цифровое управляющее устройство 10, компаратор 11, устройство 12 задержки, резонансный фильтр 13, фазовый детектор 14, устройство 15 выборки и хранения, функ- : циональный преобразователь 16. Быстродействие анализатора повышается за счет минимизации частотных интервалов реверса развертки. 1 ил. S

.Изобретение относится к радиоизмерительной технике, -в частности к анализаторам спектра j-последовательно- го действия.

Цель изобретения - повышение быстродействия анализа за счет минимизации частотных интервалов реверса развертки, а следовательно, частотных интервало в, проходимых разверткой с минимальной скоростью.

На чертеже изображена структурная схема анализатора спектра.

Анализатор спектра содержит смеситель 1, узкополосный тракт 2, детектор 3, аналого-цифровые преобразователи 4-6, индикатор 7, генератор 8 пилообразного напряжения, частотно- модулированный гетеродин 9, цифровое управляющее устройство 1.0, компаратор 11, устройство 12 задержки, резонансный фильтр 13, фазовый детектор 14, устройство 15 выборки и хранения, функциональный преобразователь 16.

Смеситель 1, узкополосный тракт 2 детектор 3, аналого-цифровой преобразователь 4 и индикатор 7 соединены последовательно.

Выход генератора 8 пилообразного нййряжения соединен через аналого- цифровой преобразователь 5 с другим входом индикатора. 7, а через частотно-модулированный гетеродин 9 - с вторым входоь смесителя 1. Цифровое управляющее устройство 10 включает интерфейс 17 связи и микроконтроллер 18, соединенные между собой шинами адреса, данных и управления. Вход интерфейса 17 связи через компаратор 11 соединен с выходом детектора 3, а выходы соединены один непосредственно, а другой через устройство 12 задержки с входами управления генератора 8 пилообразного напряжения. К выходу узкополосного тракта 2 последова тельно подключены резонансный фильтр 13, фазовый детектор 14, устройство 15 выборки и хранения, функциональный преобразователь 16, аналого-цифровой .преобразователь 6, выход которого подключен к второму входу интерфейса 17 связи, .причем выход узкополос- ного тракта 2 соединен также с вторым входом фазового детектора 14.. Выход устройства 12 задержки соединен также с управляющим входом устройства 15 выборки и хранения и третьим входом интерфейса 17 связи. Дополнительный

выход интерфейса 17 связи соединен с управляющим входом устройства. 12 задержки, а четвертый вход - с выходом аналого-цифрового преобразователя 5.

Анализатор работает следующим образом, I

В исходном состоянии при отсутствии сигнала на выходе компаратора скорость перестройки частоты ан.али- затора с/д,,цс повышена по сравнению с о.птимальной о( пт используемой для точного анализа tt

15

« мс,к.г .Ш/С, П2/С

ОПГ

0

5

0

5

0

5

0

5

где С, - коэффициенты пропорциональности, зависящие от допустимых динамических искажений при поиске и анализе сигналов и формы амплитудно- частотной характеристики узкополосного тракта,

Б предлагаемом анализаторе в ка- честве узкополосного тракта применен пятизвенный кварцевый фильтр.

Требуемый частотный интервал

,,. d.o

.реверса развертки f -о-

Информационным параметром, характеризующим отношение tF Ли (U с УРО- вень Сигнала; U - уровень обнаружения) в момент обнаружения сигнала в предлагаемом анализаторе, является разность фаз напряжений сигнала на входе и выходе резонансного фильтра, которая в конечном счете преобразуется в значение кода на выходе аналого- цифрового преобразователя (АЦП) 6. Читывая, что зависимость лX d.6 от UC/UG нелинейная, для получения линейной зависимости интервяла реверса развертки от значения кода АЦП 6 в предлагаемом анализаторе применяете; Й Ункциональньй преобразователь.

Полоса пропускания резонансного фильтра Пф 7П выбрана, исходя из допустимого смещения динамической фазы на.входе .и выходе резонансного фильтра, менее 1 .

В момент повышения сигналом порога срабатывания компаратора (уровня обнаружения) перепадом выходного напряжения компаратора через интерфейс связи запускается устройство задержки, на выходе которого формируется . импульс длительностью ut, который приводит к остановке генератора 8 пилообразного напряжения (ГПОН). В этот момент устройством выборки и хранен я производится выборка напряжения фазового детектора, которое после функционального преобразования и преобразования в цифровой код в АЦП 6 поступает на второй вход-интерфейса связи Цифрового управляющего устройства.Цифровое управляющее устройство производит считывание данных с вы- ходов АЦП 5 и 6 и вычисление значения напряжения (Up) ГПОН (код АЦП 5) до которого необходимо произвести реверс развертки.

р

Up U4fp/4f g,,

где и - текущее напряжение развертки ГПОН в момент обнаружения;и - полный размах напряжения

развертки;

Л .о5э- полоса обзора анализатора. Процесс вычислений производится 3 интервале времени At о и для приме- нелного микроконтроллера (МК-01) составляет несколько миллисекунд, что значительно меньйе общего выигрьш1а по времени, обеспечиваемого предлагаемым анализатором.

По окончании действия импульса to цифровое управляющее устройство . переключает ГПОН на режим реверса, который производится до тех пор, пока значение напряжения (кода АЦП 5) не достигнет вычисленного. После окончания реверса развертки .импульсом с выхода цифрового управляющего устройства осуществляется запуск устройства задержки , выходное напряжение которого вновь останавливает развертку на время, необходимое для гашения колебаний,.которые могут возникнуть в фильтре узкополосного тракта во время обнаружения сигнала. Время ос- .тановки 4t 01 1/П определяется полосой пропускания узкополосного тракта и устанавливается цифровым управляющим устройством по входу управления устройства задержки, В течение времени fltо, цифровое управляющее устройство устанавливает скорость развертки ГПОН, равную Vопт и по окончании действия импульса устрой- ства задержки развертка начинает движение,

Если в частотном интервале 1,2Jfр сигнал вновь не обнару-жен, цифровое устройство производит запись кода

5

5

0

5 0

0

АЦП 5, после чего-скорость развертки увеличивается до значения .иг .В случае повторного обнаружения сигнала последующий .реверс развертки не должен перекрывать последнего записанного кода АЦП 5. При рбнарухсенин сигнала в интервале 1, скорость развертки остается равной до тех пор, пока присутствует сигиа.п компаратора.

Когда уровень сигнала HI входе компаратора становится меньше установленного уровня обнаружения, циф- pq.Boe управляющее устройство производит запись кода АЦП 5, после чего скорость развертки увеличивается до «значения c(кc

Эффективность предлагаемого анализатора зависит от степени загрузки исследуемого частотного дт аггазона спектральным составляющими сигналов и отношения их уровней. Вьщгрыш по времени предлагаемого анализатора по сравнению с известным достигается , за счет сокращения ширины интервала . зоны .торможения, проходимого со скоростью fl/опт Б среднем для различ- . ных условий анализа выигрьш. по времё- ни coqтaвляeт примерно 1,5 раза.

Формула из обретен и я

Анализатор спектра, содержащий смеситель, гетеродинный вход которого соединен через частотно-модулированный гетеродин с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход его через последовательно соединенньш узкополосный тракт, детектор и первый аналого-цифровой преобразователь под- соедин н к одному из входов индикатора, другой вход которого через второй аналого-цифровой преобразователь подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а также г ифрсвое управляющее устройство, первьш вход JTOporo через компаратор соединен с. выходом детектора, первый выход - с первым входом управления т енерато- ра пилообразного напряжения, а второй выход через устройство задержки - с вторым входом управления генератора пилообразного напряжения, о т л и - ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия анализа, н него.введены последовательно включенные резонансный фильтр, фазовйй детектор, устройство выборки и хра513832196

нения, функциональный нреобразова-ства задержки соединен с управляютель, третий аналого-цифровой преоб-щим входом устройства выборки и храразователь, выход которого подключеннения и третьим йходом цифрового

к второму входу цифрового управляюще-управляющего устройства, третий выго устройства, причем выход узкополо-ход которого соединен с входом упсного тракта соединен с входом резо-равления устройства задержки, а четнансного фильтра и вторым входомвертый вход - с выходом второго анафазового детектора, а выход устрой-лого-цифрового преобразователя.