Анализатор спектра Советский патент 1989 года по МПК G01R23/16 

УТ

&о

ю

ЭО ЭО

СО

Изобретение относится к радиоизерительной технике и может быть спользовано для анализа спектров игналов, в том числе внеполосных с пектров излучений радиопередатчиков других источников излучений.

Цель изобретения - расширение функиональных возможностей устройства.

На чертеже представлена структур- Ю ая электрическая, схема предлагаемого анализатора спектра.

Анализатор спектра содержит широкополосный тракт 1, вход которого является входом анализатора спектра, смеситель f5 2, усилитель 3 промежуточной частоты, детектор 4, детектор 5 огибающей, первый 6,1 и второй 6.2 цифровые частотомеры, блок 7 дифференцирования, выполненный, например, в виде дифферен- 20 цирующего усилителя, частотно-модулированный гетеродин 8, генератор 9 развертки, индикатор 10, первый 11.1, второй 11.2 и третий 11.3 запоминающие блоки, цифровой элемент 12 сравне-25 ния, цифровой запоминающий блок 13, переключатель 4, первый 15.1 и второй 15.2 функциональные усилители, первый 16.1, второй 16.2 и третий 16.3 электронные ключи, первый 17.1 -jo и второй 17.2 вычитающие усилители, RS-триггер 18, сумматор 19, пороговый элемент 20, экстрематор 21, при этом последовательно соединены широкополосный тракт 1, смеситель 2, усилитель 3 промежуточной частоты, детектор 4 и индикатор 10, к второму входу которого подключен первый выход генератора 9 развертки, последовательно соединены первый функциональ-.- ный усилитель 15.1, вход которого подключен к второму выходу генератора 9 развертки, первый электронный ключ 16,1, первый запоминающий блок 11.1, сумматор 19, переключатель 45 14, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора 9 развертки, частотно-модулированный гетеродин 8, выход которого подключен также к второму входу смесителя 2, пер- ,-п вый цифровой частотомер 6.1, цифровой элемент 12 сравнения и RS-триггер 18, инверсный выход которого соединен с управляющими входами первого 16.1 и второго 16.2 электронных ключей, последовательно соединены вто- t рой электронный ключ 16.2, вход которого подключен к второму выходу гене- ратора 9 развертки, второй запоминаю35

5 0 5 o - 5 п

5

щий блок 11.2, первый вычитающий усилитель 17.1, неинвертирующий вход которого соединен с вторым выходом генератора 9 развертки, и второй функциональный усилитель 15.2, выход которого подключен к второму входу сумматора 19, последовательно соединены второй цифровой частотомер 6.2, вход которого подключен к выходу частотно- модулированного гетеродина 8, и цифровой запоминающий блок 13, выход которого соединен с вторым входом цифрового элемента 12 сравнения, последовательно соединены детектор 5 огибающей, вход которого подключен к выходу детектора 4, экстрематор 21 и третий электронный ключ 16.3, выход которого соединен с управляющим входом второго цифрового частотомера 6,2, последовательно соединены третий запоминающий блок 11.3, вход которого подключен к выходу детектора 5 огибающей, второй вычитающий усилитель 17.2, инвертирующий вход которого соединен с выходом детектора 5 огибающей, и пороговый элемент 20, инверсный выход которого подключен к управляющему входу третьего электронного ключа 16.3, причем вход блока 7 дифференцирования соединен с вторым выходом генератора 9 развертки, i выход подключен к управляющим дх дам цифрового запоминающего блока 13, первого 11.1, второго 11.2 и третьего 11.3 запоминающих блоков и R-входу RS-тригге- ра 18.

Анализатор спектра работает следующим образом.

В начальный момент времени информация в первом 11.1, втором 11.2 и третьем 11.3, а также в цифровом запоминающем блоке 13 отсутствует. В результате при любом значении частоты частотно-модулированного гетеродина 8, которая измеряется первым цифровым частотомером 6.1 и поступает в виде кода на первый влод цифрового элемента 12 сравнения, на выходе этого элемента будет вырабатываться напряжение U, соответствующее 1 (значение частоты на первом входе больше значения частоты на втором входе). Напряжение 1} ц поступает на S-вход RS-триггера 18 и обеспечивает нахождение его в положении 1, при котором на инверсном выходе RS-триггера 18 напряжение U2 соответствует О. При этом первый 16.1 и

второй 16,2 электронные ключи закры- ты. Пилообразное напряжение с выхода генератора 9 развертки поступает на неинвертирующий вход первого вычитающего усилителя 17.1, на выходе которого вырабатывается такое же пилообразное напряжение U3 (напряжение на выходе второго запоминающего блока 17.2 и на инвертирующем входе перво- го вычитающего усилителя 17.1 равны нулю). Напряжение U3 в° втором функциональном усилителе 15.2 (с показательной амплитудной характеристикой) преобразуется в напряжение 1)45 кото- рое на выходе сумматора 19 обеспечивает выработку такого же напряжения U5 (напряжение на выходе первого запоминающего блока 1i.1 и первом входе сумматора 19 равно нулю). Напря- жение Uj- поступает через переключатель 14 на вход частотно-модулированного гетеродина 8 и осуществляет перестройку его частоты и соответственно перестройку анализатора спектра в заданной полосе частот по показательному закону.

Напряжение ий огибающей спектра исследуемого сигнала с выхода детектора 5 огибающей поступает на вход экстрематора 21, инвертирующий вход и через третий запоминающий блок 11,3 на неинвертирующий вход второго вычитающего усилителя 17.2, на выходе

матором 21 в момент выделения второго максимума, также пройдет на управляющий вход второго цифрового частотомера 6.2, который зафиксирует частоту частотно-модулированного гетеродина 8, соответствующую этому большему максимуму. Если следующий максимум огибающей спектра исследуемого сигнала меньше предыдущего, то на выходе второго вычитающего усилителя 17.2 будет вырабатываться напряжение U7 0, которое переводит пороговый элемент 20 в положение 1, поэтому на его инверсном выходе напряжение становится соответствующим О, что приводит к закрытию третьего электронного ключа 16.3. В результате импульс U$, вырабатываемый экс- трематором 21 в этом случае, на управляющий вход второго цифрового частотомера не поступает. Таким образом, во втором цифровом частотомере

6.2 фиксируется частота частотно-мо- дулированного гетеродина 8, соответствующая настройке анализатора спектра на наибольший максимум спектральных составляющих.

В момент окончания первого цикла перестройки анализатора спектра по частоте путем дифференцирования обратного хода пилообразного напряжения генератора 9 развертки на выхо- , де блока 7 дифференцирования вырабатыва

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Анализатор спектра содержит широкополосный тракт 1, смеситель 2, усилитель 3 промежуточной частоты, детектор 4, детектор 5 огибающей, цифровые частотометры,блок 7 дифференцирования, частотно-модулированный гетеродин 8, генератор 9 развертки, индикатор 10, запоминающие блоки 11.1-11.3, цифровой элемент 12 сравнения, цифровой запоминающий блок 13, переключатель 14, функциональные усилители 15.1 и 15.2, электронные ключи, вычитающие усилители 17.1 и 17.2, RS - триггер 18, сумматор 19, пороговый элемент, экстрематор 21. Введение последовательно соединенных первого функционального усилителя, первого электронного ключа, первого и второго запоминающего блока, сумматора переключателя первого и второго цифрового частотомера, элемента сравнения, триггера, детектора огибающей, экстрематора позволяют расширить функциональные возможности. 1 ил.

которого напряжение U7 будет равно нулю, если текущее значение напряжения U6 спектральных составляющих больше их предыдущего значения (напряжение на выходе третьего запоми нающего блока 11.3 Ua равно напряжению U анализируемого спектра), При этом пороговый элемент 20 находится в исходном состоянии О, на его инверсном выходе вырабатывается напряжение, соответствующее 1, поэтому третий электронный ключ 16.3 открыт, что обеспечивает прохождение импульса Ug, вырабатываемого экстре- матором 21 в мохент настройки анализатора спектра ка первый максимум огибающей спектра исследуемого сигнала, на управляющий вход второго цифрового частотомера 6,2, который и фиксирует частоты частотно-модулируемого гетеродина 8, соответствующую частоту этого максимума. Если следующий максимум огибающей спектра исследуемого сигнала больше предыдущего то импульс Ugэ вырабатываемый экстре

ется импульс U(t, который поступает на

управляющий вход цифрового запоминающего блока 13 и осуществляет в нем запись значения частоты частотно-модулированного гетеродина 8, зафиксированного

вторым цифровым частотомером 6.2, и на управляющий вход третьего запоминающего блока 11,3, а также на R-вход КЗ-триггера 18, возвращая их в исходное состояние.

В начале второго цикла перестройки анализатора спектра по частоте, когда частота частотно-модулированного гетеродина 8 меньше значения, зафиксированного после первого цикла

перестройки в цифровом запоминающем блоке 13, на выходе цифрового элемента 12 сравнения напряжение U соответствует О. Напряжение U, не изменяет состояния RS-триггера 18, На инверсном выходе этого триггера вырабатывается напряжение IL , соответствующее 1, которое открывает первый 16.1 и второй 16.2 электронные

ключи.

Пилообразное напряжение генератора 9 развертки поступает на первый функциональный усилитель 15,1 с логарифмической амплитудной характеристикой и неинверстирующий вход перво- го вычитающего усилителя 17.1, а через открытьф второй электронный ключ 16,2 и второй запоминающий блок 11.2 - на инвертирующий вход первого вычитающего усилителя 17,1 При этом напряжение U3 на выходе первого вычитающего усилителя 17,1 и, следовательно, напряжение и$ на втором входе сумматора 19 (на выходе второго функционального усилителя 15,2) будет равно нулю. На первый вход сумматора 19 через открытый первый электронный ключ 16.1 и первый запоминающий блок 11.1 поступает напряжение и{1 с выхода первого функционального усилителя 15,1. В результате на выходе сумматора 19 вырабатывается управляющее напряжение , изменяющееся по логарифмическому закону, которое через переключатель 14 посту- иает на частотно-модулированный гетеродин 8 и обеспечивает необходимое зменение (уменьшение) скорости перестройки анализатора спектра (при постоянной скорости развертки индикатора 10) по мере приближения частоты настройки анализатора к частоте максимальной составляющей спектра исследуемого сигнала.

При настройке анализатора спектра на частоте максимальной спектральной составляющей (,f), значение которой зафиксировано в цифровом запоми- нающем блоке 13,, на выходе цифрового элемента 13 сравнения вырабатываеся напряжение U, , соответствующее , которое поступает на S-вход RS-триггера 18 и переводит его в положение 3, На инверсном выходе этого триггера напряжение U2 становится соответствующим О, поэтому первый 36.1 и второй 16.2 электронные ключи закрываются, В результате в первом запоминающем блоке 11,1 запоминается и подается на первый вход сумматора 19 напряжение, соответствующее настройке анализатора спектра на час тоту наибольшей спектральной составляющей исследуемого сигнала. Во втором запоминающем блоке 11.2.запоминается и подается на инвертирующий вход первого вычитающего усилителя 17.1 значение напряжения генератора

5

0

5

0

5

0

5

0

5

9 развертки, также соответствующее настройке анализатора спектра на частоту наибольшей спектральной составляющей исследуемого сигнала. При этом на выходе первого вычитающего усилителя 17.1 будет вырабатываться пилообразное напряжение, поступающее на вход второго функционального усилителя 15.2 с показательной амплитудной характеристикой, Напряжение U4 (tff«t - t6), вырабатываемое на выходе второго функционального усилителя 15.2, в сумматоре 19 суммируется с постоянным напряжением Ц на выходе первого запоминающего блока 11.1 и образуется управляющее напряжение Uf, изменяющееся по показательному закону, которое через переключатель 14 поступает на вход частотно-модулированного гетеродина 8 и обеспечивает необходимое изменение (увеличение) скорое-1 (ти перестройки анализатора спектра по мере удаления частоты настройки от частоты наибольшей спектральной составляющей исследуемого сигнала. При этом аналогично описанному для первого цикла перестройки анализатора спектра по частоте вторым цифровым частотомером 6,2 регистрируется новое уточненной значение частоты частотно-модулированного гетеродина 8, соответствующее настройке анализатора спектра на частоту наибольшей спектральной составляющей исследуемого сигнала.

В конце второго цикла перестройки анализатора спектра по частоте первый 11,1, второй 11.2 и третий И .3 запоминающие блоки, а также RS-триг- гер 18 возвращается в исходное состояние импульсом U|0 , сформированным блоком 7 дифференцирования из заднего фронта пилообразного напряжения генератора 9 развертки. Этим же импульсом в цифровой запоминающий блок 13 осуществляется запись нового, уточненного значения частоты гетеродина 8, зафиксированного вторым цифровым частотомером 6.2 во время второго цикла перестройки анализатора спектра, и весь процесс формирования напряжения управляющего частотой частотно-модулированного гетеродина 8, повторяется. Пилообразное напряжение генератора 9 развертки одновременно поступает на второй вход (вход развертки) индикатора- 10, обеспечивая перемещение по горизонтали луча злектронно-лучевой трубки индикатора 10 синхронно с перестройкой анализатора спектра по частоте.

|

С выхода детектора 4 напряжение, пропорциональное уровню выделенных анализатором спектра спектральных составляющих исследуемого сигнала, поступает на первый вход (вход вертикального отклонения) индикатора 10. В результате луч формирует на экране индикатора 10 изображение спектра исследуемого сигнала в выбранной полосе частот в логарифмическом масштабе по оси частотной расстройки относительно частоты наибольшей спектральной составляющей. При необходимости наблюдения спектра сигнала в линейном масштабе по оси частотной расстройки переключатель 14 переводится в положение, при котором вход частотно-модулированного гетеродина 8 подключается к второму вы- ходу генератора 9 развертки В этом случае работа предлагаемого анализатора спектра ничем не отличается от работы известных анализаторов спектра.

Предложенный анализатор спектра по сравнению с прототипом позволяет расширить его функциональные возможности.

Формула изобретения

Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные широкополосный тракт, вход которого соеди- нен с входом анализатора спектра, смеситель, усилитель промежуточной частоты, детектор и индикатор, частотно-модулированный гетеродин, выход которого подключен к второму входу смесителя, и генератор развертки, выход которого соединен с вторым входом индикатора, отличаю щий- с я тем, что, с целью расширения функциональных воз южностей за счет

одновременного анализа спектра сигнала как в заданной полосе частот, так

5

- r 5

0

0

5

« с

0

и за ее пределами, в него введены последовательно соединенные первый функциональный усилитель, первый электронный ключ, первый запоминающий блок, сумматор и переключатель, последовательно соединенные второй электронный ключ, второй запоминающий блок, первый вычитающий усилитель и второй функциональный усилитель, последовательно соединенные первый цифровой частотомер, цифровой элемент сравнения и триггер, последовательно соединенные второй цифровой частотомер и цифровой запоминающий блок, последовательно соединенные детектор огибающей, экстрематор и третий электронный ключ, последовательно соединенные третий запоминающий блок, второй вычитающий усилитель и пороговый элемент, а также блок дифференцирования, вход которого соединен с вторым выходом генератора развертки, а выход подключен к управляющим входам цифрового запоминающего блока, первого, второго и третьего запоминающих блоков и R-входу RS-тригге- ра, второй выход генератора развертки соединен с вторым входом первого вычитающего усилителя, входом первого функционального усилителя, вторым входом переключателя и первым входом второго ключа, вход Первого частотомера соединен с выходом гетеродина, вход детектора огибающей соединен с выходом детектора, второй вход второго вычитающего усилителя соединен с выходом детектора огибающей, выход RS-триггера соединен с вторыми входами первого и второго ключей соответственно, выход второго функционального усилителя соединен с вторым входом сумматора, выход переключателя соединен с входом гетеродина, выход цифрового запоминающего блока соединен с вторым входом элемента сравнения, выход третьего ключа соединен с вторым входом второго частотомера, его второй вход - с выходом порогового элемента, а вход экстрематора - с вторым входом третьего запоминающего

блока. I