Анализатор спектра Советский патент 1988 года по МПК G01R23/16 

19 ° с zetf ротора 7 разбертки ф

Изобретение относлтс.ч к радиоизмерительной технике и предназначено для спектрального анализа периодических электрг-тчески х сигналов, измерения амплитудно-частотньп;: харак- теристик (АЧХ) и фазо-чйстотных характеристик (ФЧХ) четырех по.гаосни- ков.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей анализатора спектра (АС) путем измерения фазовых сдвигов на фг ксированной частоте,

На фиг. I представлена функцио- нальная схема предлагаемого АС; на фиг. 2 структурная схема блока у;п- равления и обработки.

Анализатор спектра содержит преобразователь 1 частоты, детектор 2, блок 3 управления и обра.ботки,. инди-- катор А, гетеродин 5, фазовьк детект 6|, генератор 7 разверткиj прео6ра; о- ватель 8 частоты и опорный генератор 9,

Вход АС соединен с первым входом преобразователя 1 ,, а выход - с выходом преобразователя 8„ К вторьм входам преобразователей 1 и 8 подсо - единены выходы гетеродина 5„ вход которого подключен к первому выходу генератора 7 развертки. К вькоду преобразователя 1 подключень: детектор 2 и фазовь Й детектор 6, второй вход которого соединен с выходом опорного

„-

генератора 9 и первы - входом преоора зователя 8, Выходы детектора 2 фазового детектора 6 и генератора 7 со динены с входами блока 3., вькод которого подключен к входу индикатора 4

Блок 3 управления и обработки содержит разъем О, паследовательно соединенные коммутатор 1 , аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2« оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) I3j цис роаналоговый преобразо- ватель ( JAII) 14, блок 15 .синхронизации, операционный усилитель (ОУ) 165 коммутаторы 17 и 18 и разъень; 19-22,

Анализатор спектра иняет три режи ма работы:, спектральной анализ электрических сигналов измврание АЧХ четырехполюсников,, а также измерение ФЧХ четырехполюсников ,,

Первый режим работы спектральный анализ электрическрк сигналов происходит при включении коммутаторов i 7 и 18 блока управления и обработки в положение Т,, Сигналы в

рабочем диапазоне частот поступают на вход преобразователя 1, содержащего входные фильтры, смесители, усилители и ф1-1. ТТЧ. В преобразователе 1 происходит преобразование сигнала с частотой COg,j в сигнал с фиксированной ПЧ СОпц в соотзетстяии с - выражением

, - 03 г

СЭ

вх

где частота сигнала гетеродина 5.,

Сигнал ПЧ поступает на детектор 2, с выхода которого видеосигнал поступает на блок 3 и далее на вертикально отклоняющие пластины индикатора 4.

Второй режим работы - измерение четь рехпо,г,тосНИКОВ происходит при включении KONfMyTaторов 17 и 18 (фиг. 2) в положение I с использованием СГ АС, состоящего из опорного генератора 9 и преобразователя 8, к второму входу которого подключен гетеродин 5.

Опорный генератор 9 вьфабатьшает сигнал частоты Од,.. Преобразователь 8 преобразует сигнал частоты CJ в сигнал частоты ражением

Qer в

соответствии с вы СОг

СО

ог

(2)

При условии, соответствии с (1)

ITO частота W,. О пм

(2)

/ справедливо утверждение C0ff со е,х , т.е. частота сигнала СГ равна частота настройки АС. Уровень выходного сигнала СГ стабилизирован в диапазоне частот АС При измерении АЧХ четырехполюсников исследуемьм четырехполюсник включается между выхчодом СГ и входом АС. АЧХ к ( 03 ) четырехполюсника на частоте 03 определяется следующим образом

Cj)/Uj, ((О;(3:

где и,

Up, ил,.

iSK

амплитуда сигнала, про- и-адшего через четырех- п о Л10 с н ик н п входе АС; .МП,л г--: т уд а сигна.ча СГ ия входе четырехполк1сн1 ка . -: го амплитуда сигиллл ;-,i дклпл-чоне частот , спря

143

Третий режим работы АС - измерение ФЧХ четырехполюсников осуществляется при включении коммутатора 1 7 (фиг, 2) в положение IT. Остальные коммутаторы АС ставятся в определенное положение в зависимости от режима работы АС npti измерении ФЧХ.

Измерение ФЧХ tf (со) четырехполюсника происходит в два этапа: измеря- ется ФЧХ СГ и тракта АС и результаты измерения заносятся в память ОЗУ 13 (таким образом, проводится калибровка ФЧХ АС и СГ), производится измерение совместной ФЧХ четырехполюс- Ника, СГ и тракта АС, из результата измерения вычитается ФЧХ СГ и тракта АСJ занесенная в ОЗУ, а результат вычитания, т.е. ФЧХ четырехполюсника, индицируется индикатором АС.

Таким образом, на входы фазового детектора при измерении ФЧХ СГ и тракта АС подаются сигналы

-

U(t} ,t +tpo, + М пр,

lUj,(t) - cos( +4)0 ).

Фазовый детектор вырабатьшает сигнал иф| , пропорциональный разности фаз входных сигналов

Ь, Ггр,+ пра

где , - набег фазы в преобразователь ,

Ч прб набег фазы в преобразователь 8,

В данном случае сигнал фазового детектора характеризует совместную ФЧХ СГ и АС, который заносится в память ОЗУ блока 3 управления и обработки.

При измерении ФЧХ четырехполюсника, когда он включается между выходом СГ и входом АС, сигнал на выходе преобразователя может быть предста лен Е виде

и (t) cos (О opt +tfor 4 np,

+ tf

прв

Cf (Q,,),

где (J () - значение ФЧХ четырехполюсника на частоте о)

.

Фазовый детектор при этом вырабатьшает сигнал

f А

СГ.рЛ Ррр8 - (Осг). (8)

. 5

14324

евляеен

сря- Ю аты 13 ове- 15 та та и20

го

- 25

6)

35

ооопааниоодестав

40

45

7)

50

хе

55

а8)

5

Сигнал и поступает на вход блока 3 управления и обработки, где из него. происходит вычитание сигнала характеризующего совместную ФЧХ, АС и СГ. Разностньм сигнал

и - - u,-c(c.v)

поступает с блока 3 управления и обработки на вертикально отклоняющие пластины индикатора 4.

При перестройке гетеродина 5 по частоте, осуществляемой посредством генератора 7 развертки, происходит измерение ФЧХ четырехполюсника в диапазоне частот, и на экране индикатора АС индищ1руется функция cf (со) - ФЧХ-четырехполюсника.

Блок 3 управления и обработки в режиме измерения ФЧХ работает следующим образом.

При проведении калибровки ФЧХ АС коммутатор 11 включен в положение II, что обеспечивает запись ФЧХ в память ОЗУ. Коммутатор 18, коммутирующий пилообразный сигнал генератора 7, также включен в положение II и сигнал

7развертки, поступающий на разъем

19 (фиг. 2), не проходит.на индикатор 40 т.е. индикатор отключен. Генератор 7 создает пилообразный сигнал, производящий перестройку гетеродина 5 по частоте в заданном диапазоне.

8момент начала развертки генератор 7 формирует сигнал, поступающий на разъем 19 и блок 5 синхронизации, импульсы которого запускают АЦП 12, в результате чего он производит 256 отсчетов своего входного сигнала, которые в двоичном коде поступают на входу ОЗУ 13.

Таким образом, за время развертки в режиме калибровки ФЧХ происходит запоминание 256 значений в памяти ОЗУ 13.

После одного сканирования по частоте и записи в ОЗУ результатов измерения процесс калибровки ФЧХ СГ и АС считается завершенным.

На втором этапе измерения ФЧХ при включении четырехполюсника между выходом СГ и входом АС коммутаторы 11 и 18 (фиг. 2) ставятся в положение I.

При этом фазовый детектор 6 вырабатьшает сигнал, определяемый выражением (7). Данный сигнал поступает на разъем 10 блока 3 управления и

5

обработки и через коммутатор 11 на первый вход ОУ 16, на второй вход которого поступает сигнал с ЦАП 14, подключенного к ОЗУ 13,

С выхода ОЗУ I 3 сн:я таттся данные об ФЧХ АС и СГ, представленные в двоичном коде,, и поступаюг на иДП 14 который преобразует эти даннь е в аналоговый сигнал, поступагощ яй на вто- рой (инверсный) вход СУ 16, на выходе которого формируе 1 ся разностный сигнал, представля оиг1Ф; собой ФЧХ четырехполюсника.

Сигнал и поступает на вертикально отклоняющие пластины индикатора 4 Сигнал генератора 7 развертки через разъем 19 и коммутатор 18 поступает на горизонтально отклоняющие плас- тины индикатора 4 При этом на эк- кране индикатора 4 индицируется ФЧХ четырехполюсника.

Применение фазового детектора и блока управления и обработки, а также их связей выгодно отлит гает предлагааемый АС от известного,так как дает возможность расширить функциональные возможности прибора, а именно введение в состав АС фазового детектора, измеряющего фазовые сдвиги на фиксированной частоте с высокой точностью, позволяет измерять ФЧХ четырехполюсн жов в широком диапазоне частоты (4-5)декад с той же точностью

156

Ф о р м у л 3 и 3 о б р е т е н и я

Анализатор спектра, с()держг и(ий первый преобразователь частоты, первый вход которого соединен с входом исследуемого четырехполюсника, амплитудный детектор, вход которого подключен к вьгхо,цу первого преобразователя, второй преобразователь частоты, выход, которого соединен с входом исследуемого четырехполюсника, опорный генератор, выход которого подключен к первому входу второго преобразователя частоты, гетеродин, первьн и второй выходы ко- 1-орого соединены с вторыми входами соответственно первого и второго преобразователей частоты, генератор развертки, первый вькод которого подключен к входу гетеродина, а также индикатор, о т л и ч а ю пд и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей , путем измерения фазовых сдвигов на фиксиро- ваньюй частоте, в него введены фазовый детектор и блок управления и обработки, причем 11ервый и второй входы фазового детектора соединены с выходами соответственно первого, преобразователя частоты, и опорного генератора, а выходы амплитудного детектора, фазового детектора и генератора развертки подключены соответственно к первому, второму и третьем входам блока управления и обработки, своим выходом соединенного с входом индикатора.

4

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для спектрального анализа периодических электрических сигналов, измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фазо-частотных характеристик (ФЧХ) четырехполюсников. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей анализатора спектра (АС) путем измерения фазовых сдвигов на фиксированной частоте. ю АС содержит преобразователь частоты, детектор, блок управления и обработки, индикатор, гетеродин, фазовый детектор, генератор развертки, преобразователь 8 частоты, опорный генератор. Блок управления и обработки содержит разъем 10, последовательно соединенные коммутатор II, аналого- цифровой преобразователь 12, оперативное запоминающее устройство 13, цифроаналоговый преобразователь 14, блок синхронизации 15, операционный усилитель 16, коммутаторы 17,18 и разъемы 19,20,21,22. Применение фазового детектора и блока управления и обработки, а также их связи дают возможность расширить функциональные возможности прибора. Введение в состав АС фазового детектора,измеряющего фазовые сдвиги на фиксированной частоте с высокой точностью, позволяет измерять ФЧХ четырехполюсников в широком диапазоне частот (4-5 декад) S сл оо ю 4 СЛ

5

-4

Фиг. 7