Анализатор спектра Советский патент 1991 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для анализа и обработки спектров шумовых сигналов, например, в гидроакустике,

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей анализатора спектра путем обеспече- ния коррекции спектра источника сигнала.

На чертеже представлена функциональная схема анализатора спектра.

Анализатор спектра содердит входной блок 1, смеситель 2, перестран- i ваемый гетеродин 3, узкополосный фильтр 4, усилитель 5, управляемый аттенюатор 6, вычислитель 7 блок 8 установки и управления, детектор 9, интегратор 10, показывающий или регистрирующий блок 11.

Анализатор работает следующим образом.

Усилитель 5 совместно с управляемым аттенюатором 6 предназначены для изменения величины сигнала, выделяемого узкополосным фильтром 4, как в сторону уменьшения, так и в сторону -увеличения в соответствии с сигналом управления с вычислителя 7. Последний вырабатывает сигнал управления в соответствии с зависимостями, определяющими изменение величины сигнала за счет расширения фронта волны и поглощения сигнала средой, в которой он распространяет- ся.

Рассмотрим работу анализатора спектра на гримере коррекции сигнала для случая гидроакустики при сферическом расширении фронта волны звука

Работа анализатора с коррекцией анализируемого спектра сигнала, т.е. в режиме, обеспечивающем приведение анализируемого спектра к другой дистанции, на том же направлении осущес твляется следующим образом.

Перед анализом сигналов анализатором спектра на блок 8 установки и управления устанавливаются дистанция г до источника сигнала и раз ность дистанций Дг между введенной и той, на которую необходимо откорректировать спектр. При приведении спектра в сторону малых дистанций дополнительно к значению &г вводится знак минус, генератор развертки показывающего блока или синхронизатор регистрирующего блока 11 вырабатывает сигнал управления на изме5

0

ij 0

30 35

40

45

50 5

нение частоты перестраиваемого гетеродина 3.

В соответствии с сигналом управле4- ния перестраиваемый гетеродин 3 синхронно с разверткой сигнала показывающего или регистрирующего блока изменяют свою частоту. Напряжение гетеродина 3 поступает на блок 8 установки и управления, где преобразуется к виду, необходимому для ввода в вычислитель 7. Установленные на блоке 8 установки и управления величины в виде сигналов управления также подаются на вход вычислителя 7, в котором в виде константы заранее выставлена центральная частота узкополосного фильтра 4„

Вычислитель 7, таким образом, непрерывно вычисляет коэффициент коррекции в соответствии с перестраиваемой частотой гетеродина 3 и вырабатывает сигнал управления на аттенюатор 6,

При аналиье напряжение исследуемого сигнала через входной блок 1 поступает на смеситель 2, где смешивается с напряжением гетеродина 3, которое имеет постоянную амплитуду во всем диапазоне перестройки гетеродина по частоте.

Напряжение на выходе смесителя 2 представляет собой сумму напряжений комбинационных частот, Узкополос- ный фильтр 4 выделяет напряжение с

частотой f + , где Af - ширина полосы пропускания узкополосно- го фильтра, для которого выполняется соотношение ЈQ f K + yt/2 и - - ff. (f c - частота исследуемого сигнала) . Сигнал с выхода узкопрлосного фильтра 4 усиливается усилителем 5, а затем ослабляется управляемым аттенюатором 6. Коэффициент усиления усилителя 5 выбирается таким, чтобы обеспечить возможную корректировку сигнала в сторону уменьшения дистанции для максимальных значений fc.

При вычисленном значении коэффида- ента коррекции спектра, равном единице управляемый аттенюатор 6 обеспечивает величину затухания сигнала, равную коэффициенту усиления усилителя 5, В результате этого общий коэффициент усиления цепочки усилитель 5 - управляемый аттенюатор 6 равен единице.

При коррекции спектра в Сторону малых дистанций, т.е. когда К,,.1, (К к - коэффициент преобразования цепи усилитель 5 - аттенюатор 6), по рассчитанному вычислителем 7 сигналу управления управляемый аттенюатор 6 уменьшает свой коэффициент затухания , что приводит к увеличению общего коэффициента усиления цепочки усилитель 5 - управляемый аттенюатор 6.

Коррекция спектра в сторону больших дистанций (К к 1 ) происходит, когда величина коэффицента затухания управляемого аттенюатора 6 станет больше, чем величина коэффициента усиления усилителя 5.

Откорректированное напряжение, соответствующее каждому значению частоты перестраиваемого гетеродина 3, детектируется детектором 9, усредняется интегратором 10 и поступает на вход показывающего блока (регистрирующего блока 11). Запись анализируемого спектра регистрирующим блоком обеспечивает поспедующую возможность сравнения спектров. Когда в качестве регистратора используется самописец уровня, регистрацию спектра можно произвести на диаграммную бумагу, где уже записан первый из сравниваемых спектров, Зто повышает точность сравнения спектров исследуемых сигналов.

Для работы анализатора спектра без коррекции на блок 8 установки и

управления устанавливается значение разности дистанции Дг 0. В этом случае рассчитанный вычислителем 7 управляющий сигнал устанавливает коэффициент затухания сигнала управляемого аттенюатора 6, равный коэффициенту усиления усилителя 5. В результате общий коэффициент преобразования цепочки усилитель 5 - управляемый аттенюатор 6 равен единице, т.е. анализатор спектра коррекции спектра не производит.

15

Ф

р м у л а изобрете ния

5

0

5

Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные входной блок, смеситель и узкополосный фильтр, последовательно соединенные детектор, интегратор, регистрирующий блок и перестраиваемый гетеродин, подключенный ко второму входу смесителя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможлостей за счет коррекции (спектра источника сигнала, в него введены усилитель, вход которого соединен с выходом узкопопогного фильтра, послецовательно соединенные блок установки и управления, вычислитель и управляемый аттенюатор, второй вход которого подключен к выходу усилителя, выход управляемого тттенюатора соединен с входом детектора, а вход блока установки и управления - с выходом перестраиваемого гетеродина.

Изобретение может быть использовано для анализа и обработки спектров шумовых сигналов, например, в гидроакустике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей анализатора спектра путем обеспечения коррекции спектра источника сигнала - достигается введением в анализатор спектра усилителя 5, блока 8 установки к управления, вычислителя 7 и управляемого аттенюатора 6„ Анализатор спектра содержит таюте входной блок 1, смеситель 2, узкополосный фильтр 4, детектор 9, интегратор 10, регистрирующий блок 11 и перестраиваемый гетеродин 3. 1 ил.