Анализатор спектра Советский патент 1988 года по МПК G01R23/16 

л-.

4i 4

СХ)

со

Изобретение предназначено для применения в радиотехнике. Цель изобретения - увеличение разрешающей способности анализатора спектра за счет устранения, влияния низкочастотных компонент в спектрах девиации частоты его гетеродинов и исследуемых генераторов. Устройство содержит смеситель 1, усилитель 2 промежуточной частоты, узкополосный фильтр 3, индикатор 4, гетеродин 5 с управляющим частотой входом, генератор 6 пилообразного напряжения, ограничитель 7, фильтр 8 нижних частот, полосовой фильтр 9, делитель 10 напряжения, фазовый детектор II, фазовра- иатель 12, частотно-независимую цепь 13, частотно-зависимую цепь 14суп- равляюрдим входом. Фазовый детектор 11, фазовращатель 12, частотно-независимая цепь 13 и частотно-зависимая с управляющим входом вместе представь ляет из себя частотный дискриминатор 15. Эффективность применения анализатора спектра позволяет расширить область использования, в т.ч. и для исследования относительно мало стабильных генераторов с высоким уровнем составляющих сетевых компонент, а также за счет возможности отказа от дополнительных блоков синхронизации. 1 ил. I ( (Л

12 - 13

Анализатор спектра предназначен для применения в радиотехнике, например для спектрального анализа электрических колебаний на выходе генераторов.

Цель изобретения - увеличение ррешающей способности анализатора спектра за счет устранения влияния низкочастотных компонент в спектра девиации частоты его гетеродинов и исследуемых генераторов.

На чертеже представлена структуная схема предлагаемого анализатор спектра.

Анализатор спектра содержит смеситель 1, усилитель 2 промежуточно частоты, узкополосный йильтр 3, индикатор 4, гетеродин 5 с управляющим частотой входом, генератор 6 пилообразного напряжения, ограничитель 7, фильтр нижних частот 8, полосовой фильтр 9, делитель 10 напржения, фазовый детектор 11, фазовращатель 12, частотно-независимую цепь 13, частотно7зависимую цепь 1 с управляющим входом.

Входом устройства является перв

из входов смесителя 1, на второй вход которого-поступают колебания от гетеродина 5, а выход смесителя 1 через усилитель 2 промежуточной частоты соединен с входами узкополосного фильтра 3 и ограничителя 7, причем выход узкополосного фильтра 3 соединен с входом индикатора 4, другой вход которого соединен с выходом генератора 6 пилообразного напряжения и через делитель 10 напряжения с управляющим входом частотно- зависимой цепи 14, выход ограничителя 7 через полосовой фильтр 9 подключен к входам частотно-зависимой 14 и частотно-независимой 13 цепей, а их входы к первому и второму входам фазового детектора 11, выход которого через фильтр нижних частот 8 соединен с управляющим входом гетеродина 5,

Фазовый детектор 11, фазовращатель 12, частотно-независимая цепь 13 и частотно-зависимая цепь 14 с управляющим входом вместе с описанными связями между ними составляют частотный дискриминатор 15.

Анализатор спектра работает следующим образом.

Исследуемые колебания подаются на один из входов смесителя 1, на

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

другой вход которого подаются колебания гетеродина 5 с. управляющим входом. Колебания разностной частоты с вьпсода смесителя 1 после усиления в усилителе 2 промежуточной частоты, ограничения по амплитуде в ограничителе 7 и фильтрации в полосовом фильтре 9 поступают на входы частотно-независимой 13 и частотно- зависимой 14 цепей частотного дискриминатора 15, Электрические колебания, проходя по частотно-независимой 13 и частотно-зависимой 14 цепям, получают фазовые сдвиги в цепи 13 с помощью регулируемого при настройке фазовращателя 12, а в цепи 14 - в соответствии с ее фазочастотной характеристикой, управляемой напряжением, поступающим на ее управляющий вход от источника 6 пилообразного напряжения через масштабный делитель 10. На выходе фс13ового детектора 11 образуется напряж€шие, пропорциональное разносу ти фаз колебаний на его входах, за- висяп1ей от величины напряжения на управляющем входе частотно-зависимой цепи 14. При установке разности фаз в результате предварительной настройки на входах фазового детектора 11 с помощью фазовращателя 1 2 при нулевом напряжении на управляющем входе частотно-зависимой цепи 14, равной 90 , обеспечивается линейная амплитудно-частотная характеристика частотного дискриминатора 15. Напряж:ение с вьгхода фазового детектора 11 через фильтр 8 нижних частот поступает на управляющий вход гетеродина 5 и приводит к изменению его частоты в сторону уменьщения расстройки колебаний промежуточной частоты относительно переходной частоты частотного дискриминатора, т.е. устанавливается соответствие частот колебаний промежуточной частоты и частоты настройки частотного дискриминатора 15 с высокой степенью точности. Остаточная расстройка определяется коэффициентом передачи кольца от управляющего входа гетеродина 5 до выхода фильтра 8 нижних частот по контуру элементов 5, К 2, 7,9,13,1.,14,11,8. Этот коэффициент передачи может быть сделан достаточно большим, порядка 10 , и, соответственно, достаточно малым рассогласование промежуточной и перр.ходной

частот. При изменении амплитудно- частотной характеристики частотно- зависимой цепи 14 частотного дискриминатора с noMODibro изменения напряжения на его управляющем входе переходная частота частотного дискриминатора, а следовательно, и частота гетеродина будет соответственно изменяться и обеспечивать тем самым сви- пирование частоты гетеродина 5.

Одновременно, замкнутое кольцо по вьЕчеупомянутому контуру 5-8 обеспечивает отрицательную частотно-зависимую обратную связь по модулиру- юп1ей функции, определяющей ширину спектра на промежуточной частоте, а следовательно, и разрешающую способность анализатора спектра. Характер этой частотно-зависимой отрицательной обратной связи определяется амплитудно-фазово-частотными характеристиками фильтра 8 нижних частот Так, для простейшего фильтра 8 нижних частот, вьшолненного в виде интегрирующей RC-цепи, на частотной оси можно выделить три области. В первой, - ближайшей к нулевой частоте, глубина обратной отрицательной связи имеет наибольшее значение, соответствующее коэффициенту К передачи кольца по контуру 5 - 8. В этой области эффективно подавляются составляющие, обусловленные низкочастотными нестабильностями, такими, например, как дрейф, девиация частоты от вибрации и пульсации источников питания и т.п. В третьей области частот

F nr a-iTRC

глубина отрицательной обратной связи мала, подавление составляющих отсутствует.и спектр исследуемого колебания воспроизводится анализатором спектра без искажения. Во второй, промежуточной, области имеет место зависимость глубины отрицательной обратной связи от частоты F модулирующей функции и имеет место частичное подавление составляющих спектра.

Таким образом, для неискаженного воспроизведения спектра исследуемых колебаний необходимо устанавливать постоянную времени интегрирующую RC- цепи так, чтобы вьшолнялось условие

т/

RO п;г;;. При этом все составляющие, л II г

образованные за счет низкочастотных

компонент, будут значительно подавлены, а полезные высокочастотные составляющие, подлежащие измерению, будут воспроизводиться на экране анализатора спектра без искажений, вызьшаемых низкочастотными составляющими .

Эффективность применения анализатора спектра позволяет расширить область использования, в т.ч. и для исследования относительно мало стабильных генераторов с высоким уровнем составляющих сетевых компонент, а также за счет возможности отказа от дополнительных блоков синхронизации.

Формула изобретения

Анализатор спектра, содержащий гетеродин с управляющим входом, генератор пилообразного напряжения и последовательно соединенные смеситель, усилитель промежуточной частоты, узкополосный фильтр и индикатор, причем первый вход смесителя является входом анализатора спектра, выход гетеродина подключен к второму входу смесителя, а выход генератора пилооб- разного напряжения - к входу горизонтальной развертки индикатора, отличающийся тем, что, с целью улучшения разрешающей способности, дополнительно введены делитель напряжения, ограничитель переменного напряжения, полосовой фильтр, фильтр нижних частот и частотный дискриминатор , соотиящцй из частотно- зависимой с управяАющим входом и частотно-независимой, ic..,фазовращателем цепей, а также фазО|ВОго детектора, причем выход усилителя промежуточной частоты через последовательно соедин енные ограничитель переменного напряжения и полосовой фильтр подключен к входам частотно-зависимой и частотно-независимой цепей, а их выходы - к первому и второму входам фазового детектора соответственно, выход которого через фильтр нижних частот соединен с уп- равляюпщМ входом гетеродина, а выход генератора пилообразного напряжения через делитель напряжения соединен с управляющим входом частотно- зависимой цепи.