Устройство для измерения ширины спектра сигнала радиопередатчиков на различных уровнях Советский патент 1990 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть ис- пользовано для автоматических измерения и регистрации ширины спектра сигнала радиопередатчиков и других источников излучений на различных уровнях .

Целью изобретения является повышение быстродействия измерений.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры напря- жений, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения ширины спектра сигнала радиопередатчиков на различных уровнях содержит цифровой блок 1 вычитания, регистратор 2, вы- полненный, например, в виде цифропе- чатающего устройства, аналого-цифровой преобразователь 3, элемент 4 задержки, выполненный, например, в виде линии задержки, цифровой запоми- нающий блок 5, электронные ключи 6. -6.п+1,цифровой частотомер 7, элемент НЕ 8, направленный ответвитель 9, блок 0 согласования, управляемый аттенюатор 11, радиоприем-пик 12, блок 3 выработки управляющего сигнала вычитающего усилителя, инвертирующий вход которого является первым входом блока, и ограничителя снизу, формирователь 14 опорного сигнала, выполнен- ный, например, в виде источника напряжения, эквивалент 5 антенны, блок 16 запуска, RS-триггер 17, усилитель 18, первый 19.1 и второй 19.2 элементы ИЛИ, амплитудный компаратор 20, экстрематор 21, аналоговый запоминающий блок 22, функциональный усилитель 23, (п+2)разрядный сдвигающий регистр 24, n-ступенчатый делитель 25 напряжения, блок 26 дифференцирова- нияs также исследуемый радиопередатчик 27, при этом последовательно соединены направленный ответвитель 9, вход которого подключен к выходу исследуемого радиопередатчика 27, а второй выход соединен С входом эквивалента 15 антенны, блок 10 согласования, управляемый аттенюатор 11 и радиоприемник 12, последовательно

соединены формирователь 14 опорного сигнала, блок 13 выработки управляющего сигнала, к второму входу которого подключен информационный выход радиоприемника 12, усилитель 18, выход которого соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора 11, экстрематор 21, первый элемент ИЛИ

19.

выход которого подключен также

к управляющему входу цифрового частотомера 7, (п+2)-разрядный сдвигающий регистр 24, элемент 4 задержки, выход которого соединен с управляющим входом цифрового запоминающего блока 5, и элемент ПЕ 8, выход которого подключен к управляющему входу первого электронного ключа 6.1, последовательно соединены блок 16 запуска и RS-триггер 17, выход которого подключен к входу управления настройкой радиоприемника 12 по частоте, последовательно соединены цифровой частотомер 7, вход которого подключен к выходу гетеродина радиоприемника 12, цифровой запоминающий блок 5, цифровой блок 1 вычитания, второй вход (вход уменьшаемое) которого соединен с информационными разрядами цифрового частотомера 7 непосредственно, ас управляющим разрядом - через первый электронный ключ 6.1, и регистратор 2, к второму входу которого подключен выход аналого-цифрового преобразователя 3, последовательно соединены аналоговый запоминающий блок 22, выход которого подключен к выходу усилителя 18, и п-ступенчатый делитель 25 напряжения, первый, второй,... и n-й выходы которого соеди- ны с входами соответственно второго 6.2, третьего 6.3,.,, и (п+1)-го 6. (п+1) электронных ключей, объединенные выходы которых подключены к входу функционального усилителя 23, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 3, последовательно соединены блок 26 дифференцирования, вход которого подключен к (п+2)-му выходу (п+2 разрядного сдвигающего регистра 24, и второй элемент ИЛИ 19.2, второй вход которого соединен с выходом конпевого выключателя перестройки радиоприемника 12, а выход подключен к R-входа RS-триггера 17 и (п+2)разрядного сдвигающего регистра 24 и к управляю щему входу аналогового запоминающего блока 22, первый и второй входы амплитудного компаратора 20 соединены соответственно с выходом усилителя 18 и объединенными выходами второго 6.2, третьего 6.3,... и (п+1)-го б.п+1 электронных ключей, а выход подключен к второму входу первого элемента ИЛИ 19,1, причем- второй, третий,... и (п+1)-й выходы (п+2)- разрядного сдвигающего регистра 24 соединены с управляющими входами соответственно второго 6.2, третьего 6.3,... и (п+1)-го б.п+1 электронных ключей.

Устройство работает следующим образом.

Радиоприемник 12 настраивают (с помощью ручной перестройки) на нижнюю границу f заданного диапазона частот анализа спектра. На выходе формирователя 14 опорного сигнала устанавливают напряжение U,, равное напряжению сигнала U на выходе радиоприемника 12, соответствующему чувствительности этого радиоприемника. При этом на выходе блока 13 выработки управляющего сигнала напряжение Uj равно нулю.

В исходном состоянии на прямом выходе RS-триггера 17 напряжение И соответствует логическому нулю, напряжение на первом выходе (п+2 разрядного сдвигающего регистра 24 соответствует логической единице, а на

тальных его выходах напряжения U

ос-, (п-и)

U

(ги-г

5 соответствуют логическому нулю При этом все электронные ключи 6.1- б.п+1 закрыты (на выходе элемента НЕ 8 напряжение также соответствует логическому нулю, а на управляющий вход цифрового запоминающего блока 5 через элемент 4 задержки поступает напряжение и логической единицы, включающее режим записи информации.

Нажатием кнопочного выключателя в блоке 16 запуска импульс напряжения Ug со значением, соответствующим логической единице, подается на S-вход RS-триггера 17, переводя его в положение 1. При этом на прямом выходе RS-триггера 17 вырабатывается напряжение U., соответствующее логической

576868

единице, которое перестраивает радиоприемник 12 (с помощью встроенного в него сервопривода) по частоте. При ( попадании спектра сигнала исследуемого радиопередатчика 27 в полосу пропускания радиоприемника 12 напряжение

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

U j на его выходе, поступающее на второй вход блока 13 выработки управляющего сигнала, становится больше напряжения U., поступающего с формирователя 14 опорного сигнала на ег.о первый вход. В результате этого на выходе блока 13 выработки управляющего сигнала напряжение U} становится--больше нуля. Напряжение U3 усиливается усилителем 18, и усиленное напряжение U7 поступает на управляющий вход управляемого аттенюатора 11 и увеличивает его затухание до величины, при которой выходное напряжение U2 радиоприемника 12 становится равным опорному сигналу U,. При этом управляющее напряжение U7 и соответственно затухание управляемого аттенюатора 1 1 соответствует уровню спектральной составляющей радиопередатчика 27, находящейся в полосе пропускания радиоприемника 12. При перестройке последнего по частоте изменение напряжения U7 во времени соответствует спектру сигнала исследуемого радиопередатчика 27 (фиг. 2, а).

Напряжение U7 поступает на вход экстрематора 21, на выходе которого в момент настройки радиоприемника 12 на максимальную спектральную составляющую сигнала (момент максимума напряжения U7) вырабатывается импульс напряжения Ug, который через первый элемент ИЛИ 19.1 поступает на управляющий вход цифрового частотомера 7, который измеряет частоту гетеродина радиоприемника 12, соответствующую частоте настройки радиоприемника 12 на максимальную спектральную составляющую сигнала. Код этой частоты поступает на вход цифрового запоминающего блока 5 и запоминается по сигналу Конец измерений, поступающему с выхода цифрового частотомера 7 на цифровой запоминающий блок 5 по общей шине вместе с кодом частоты. После запоминания код измеренного значения частоты поступает на первый вход, (вход Вычитаемое) цифрового блока 1 вычитания. При этом максимум напряжения U

7, соответствующий уровню максимальной спектральной составляющей спектра сигнала, запоминается в ана10

15

20

л овом тг поминающем блоке 22 и поступает на п-ступенчатый делитель 25 напряжения. Одновременно импульс с выхода первого элемента ИЛИ 9.1 поступает на С-вход (п+2)-разрядного сдвигающего регистра 24. В результате этого напряжения U 5 на первом выходе (п+2)-ратрядного сдвигающего регистра 24 становится равным логическому нулю, а на его втором выходе врабатывается напряжение U , соответствующее погической единице. При этом открываются первый 6.1 и второй 6.2 электронные ключи на входе элемента НЕ 8 напряжение становится соответствующим логическому нулю, что приводит к выработке на выходе элемента НЕ 8 напряжения, соответствующего логической единице), а цифровой запоминающий блок 5 через промежуток времени, необходимый для измерения частоты цифровым частотомером 7 и запоминания ее значения и который устанавливается элементом 4 задержки, 25 переводится в режим считывания информации .

Напряжение IK , соответствующее первому уровню спектральных составляющих, на котором измеряется ширина спектра- сигнала (например, на 3 дБ меньше уровня максимальной спектральной составляющей сигнала), с первого выхода n-ступенчатого делителя 25 напряжения через второй электронный ключ 6,2 поступает на второй вход амплитудного компаратора 20. При дальнейшей перестройке радиоприемника 12 по частоте в момент времени, когда управляющее напряжЈние уменьшается до значения U , на выходе амплитудного компаратора 20 вырабатывается импульс напряжения , который через первый элемент ИЛИ 19,1 поступает на

15768688

запоминающего блока 5 подается код частоты гетеродина радиоприемника 12, которая измеряется, когда радиоприемник 12 настроен на частоту максимальной спектральной составляющей сигнала. По команде Конец измерений, поступающей с выхода цифрового частото1- мера 7 через открытый первый электронный ключ 6.1 по общей шине на второй вход цифрового блока 1 вычитания, в последнем осуществляется определение разности между частотами, коды которых поданы на его входы, т.е. осуществляется вычисление значения половины ширины спектра сигнала на установленном первом уровне отсчета. Это значение ширины спектра регистрируется регистратором 2 по команде Конец вычислений, поступающей по общей шине на его первый вход. Одновременно регистрируется установленное значение уровня, на котором произведено измерение этого-значения ширины спектра сигнала, вырабатываемое функциональным усилителем 23 при подаче на его вход управляющего напря30

35

40

жения, преобразуемого затем в цифровой код аналого-цифровым преобразователем 3.

В результате поступления импульса на С-вход (п+2)-разрядного сдвигающего регистра 24 на его втором выходе напряжение U - становится соответствующим логическому нулю, а на третьем

ft) выходе вырабатывается напряжение Ug ,

соответствующее логической единице. При этом второй электронный ключ 6.2 закрывается, а третий электронный ключ 6.3 открывается. На второй вход амплитудного компаратора 20 со второго выхода n-ступенчатого делителя 25 напряже Г- через третий электронный ключ 6.3 поступает напряжение uf ,

управляющий вход цифрового частотоме- .,. соответствующее второму уровню, на

ра 7 и-С-вход (п+2)-разрядного сдвигающего регистра 24. При этом цифровым частотомером 7 измеряется частота гетеродина радиоприемника 12, соответствующая частоте настройки последнего на первую спектральную составляющую сигнала с уровнем, по которому производится измерение ширины спектра сигнала.

Код измеренного значения частоты с выхода цифрового частотомера 7 поступает на второй вход ( вход.Уменьшаемое цифрового блока 1 вычитания, на первый вход которого с цифрового

50

55

котором измеряется ширина спектра сигнала (например, на 5 дБ меньше уровня максимальной спектральной со тавляющей спектра сигнала). При дал нейшем перестройке радиоприемника 1 по частоте весь указанный процесс и мерения и регистрации ширины спектр на вновь установленном уровне повто ряется, и в результате поступления следующего импульса на С-вход (п+2)-разрядного сдвигающего регист ра 24 напряжение на его третьем выходе становится соответствующим лог ческому нулю, а на четвергом выходе

жения, преобразуемого затем в цифровой код аналого-цифровым преобразователем 3.

В результате поступления импульса на С-вход (п+2)-разрядного сдвигающего регистра 24 на его втором выходе напряжение U - становится соответствующим логическому нулю, а на третьем

ft) выходе вырабатывается напряжение Ug ,

соответствующее логической единице. При этом второй электронный ключ 6.2 закрывается, а третий электронный ключ 6.3 открывается. На второй вход амплитудного компаратора 20 со второго выхода n-ступенчатого делителя 25 напряже Г- через третий электронный ключ 6.3 поступает напряжение uf ,

соответствующее второму уровню, на

котором измеряется ширина спектра сигнала (например, на 5 дБ меньше уровня максимальной спектральной составляющей спектра сигнала). При дальнейшем перестройке радиоприемника 12 по частоте весь указанный процесс измерения и регистрации ширины спектра на вновь установленном уровне повторяется, и в результате поступления следующего импульса на С-вход (п+2)-разрядного сдвигающего регистра 24 напряжение на его третьем выходе становится соответствующим логи- ческому нулю, а на четвергом выходе

вырабатывается напряжение U, соответствующее логической единице. При этом третий электронный ключ 6.3 закрывается, а четвертый электронный ключ 6.4 открывается. В результате на второй вход амплитудного компаратора 20 подается напряжение ui , соответствующее третьему уровню, на котором измеряется ширина спектра сигнала (например, на 5+5 дБ меньше уровня максимальной спектральной составляющей сигнала), и весь указанный процесс измерений ширины спектра сигнала повторяется до тех пор, пока не будет измерена ширина спектра сигнала на всех установленных п уровнях отсчета с заданной дискретностью (например, через 5 дБ) и на (п+2)-м выходе (п+2)-разрядного сдвигающего регистра 24 не выработается напряжение U

(п+2)

соответствующее логической

единице (фиг.2,г, с tw). Перепад напряжения UJ. на выходе блока 26 дифференцирования вырабатывает импульс напряжения (фиг.2,д, t t), который через второй элемент ИЛИ 19.2 поступает на , R-входы RS-триг- гера 17 и (п+2)-разрядного сдвигающего регистра 24, а также на управляющий вход аналогового запоминающего блока 22. При этом RS-триггер 17 и (п+2)- разрядный сдвигающий регистр 24 возвращаются в исходное состояние (фиг. 2,г, t tw+.,). Напряжение U4 на выходе RS-триггера 17 становится соответствующим логическому нулю, и перестройка радиоприемника 12 по частоте прекращается, а информация в аналоговом запоминающем блоке 22 стирается.

Если уровень сигнала исследуемого радиопередатчика 27 не достаточен для проведения измерений на всех установленных уровнях отсчета /уровень спектральных составляющих сигнала становится меньше чувствительности радиоприемника 12 раньше, чем вырабатывается напряжение ) , соответствующее логической единице), то в момент настройки радиоприемника 12 на верхнюю границу f заданного диапазона частот анализа спектра на выходе концевого выключателя перестройки радиоприемника 12 вырабатывается импульс напряжения , который поступает на второй вход второго элемента ИЛИ 19.2. При этом аналогично ранее описанному действию импульса напрнше ния Uм перестройка радиоприемника 12 по частоте прекращается и соответст- вующие элементы устройства приводятся в исходное состояние.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет повысить быстродействие устройства при одновременном увеличении достоверности

регистрации результатов измерения за счет автоматического измерения в процессе непрерывной перестройки радиоприемника по частоте его гетеродина соответствующих настройке этого ра-

диояриемника на частоте спектральных составляющих заданных уровней и ав- -оматического вычисления.

20

Формула изобретения

5

0

5

Устройство для измерения ширины спектра сигнала радиопередатчиков на различных уровнях, содержащее после5 довательно соединенные направленный ответвитель, вход которого подключен к выходу исследуемого радиопередатчика, блок согласования, управляемый аттенюатор и радиоприемник, а также

Q эквивалент антенны, вход кото-рого

соединен с вторым выходом направленного ответвителя, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства при одновременном увеличении достоверности регистрации результатов измерения, в него введены последовательно соединенные формирователь опорного сигнала, блок выработки управляющего сиг. нала, усилитель, амплитудный компаратор, первый элемент ИЛИ, (п+2)-разрядный сдвигающий регистр, элемент задержки, цифровой блок памяти, цифровой блок вычитания и регистрирую5 щий прибор, последовательно соединенные блок дифференцирования, второй элемент ИЛИ, аналоговый блок памяти и n-ступенчатый делитель напряжения, а также функциональный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок запуска, RS-триггер, экстрема- тор, цифровой частотомер, элемент НЕ и п+1 электронных ключей, выход и первый вход первого из которых соединен с выходом цифрового частотомера и вторыми входами цифрового блока вычитания и цифрового блока памяти, второй вход первого ключа через элемент НЕ подключен к выходу элемента

задержки, первые входы остальных электронных ключей подключены к выходам n-ступенчатого делителя напряжения-, вторые входы - к соответствующим выходам (п+2)-разрядного сдвигаю- щего регистра, (п+2)-й выход которого подключен к входу блока дифференцирования, второй вход (п+2)-разрядного сдвигающего регистра соединен с вьГхо- дом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому выходу радиоприемника, вторым своим выходом подключенного к входу блока выработки управляющего сигнала, а третьим - к второму входу цифрового частотомера, при этом выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом цифрового

0

5

частотомера, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом экс- трематора, управляющий вход которого и управляющий вход аналогового блока памяти соединены с вторым входом управляющего аттенюатора, объединенные выходы электронных ключей, кроме первого, подключены ко второму входу амплитудного компаратора и через функциональный усилитель и аналого-цифровой преобразователь - ко второму входу регистрирующего прибора, выход блока запуска подключен к S-входу RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а выход - со вторым входом радиоприемника .

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для автоматических измерений и регистрации ширины спектра сигнала радиопредатчиков и других источников излучений на различных уровнях. Целью изобретения является повышение быстродействия измерений. Устройство содержит цифровой блок 1 вычитания, регистратор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, элемент 4 задержки, цифровой запоминающий блок 5, первый 6.1, второй 6.2... и (N+1)-й 6.N+1 электронные ключи, цифровой частотомер 7, элемент НЕ 8, направленный ответвитель 9, блок 10 согласования, управляемый аттенюатор 11, радиоприемник 12, блок 13 выработки управляющего сигнала вычитающего усилителя, формирователь 14 опорного сигнала, эквивалент 15 антенны, блок 16 запуска, RS-триггер 17, усилитель 18, элементы ИЛИ 19.1 и 19.2, амплитудный компаратор 20, экстрематор 21, аналоговый запоминающий блок 22, функциональный усилитель 23, (N+2)-разрядный сдвигающий регистр 24, N-ступенчатый делитель 25 напряжения, блок 26 дифференцирования, исследуемый радиопередатчик 27. 2 ил.

. tt U t4 tm t

о

я

К {.- {