Анализатор спектра Советский патент 1992 года по МПК G01R23/16 

вход

ё

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах,с помощью которых можно наблюдать на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) спектр исследуемых импульсных сигналов. Цель изобретения - повышение помехозащищенности и разрешающей способности - достигается введением в устройство фильтра 16, квадратичного детектора 17 и ключа 18. Анализатор спектра содержит также входной блок 1, калибратор 2, генератор 3 развертки, генератор 4 качающейся частоты, смеситель 5, усилитель 6 промежуточной частоты, квадратичный детектор 7, частотный детектор 8, блок 9 дифференцирования, вентиль 10, блок 11 совпадения, усилитель 12 постоянного тока, ключ 13 и ЭЛТ 14. 5 фиг.

VI vj

ь Ю 00

Фиг1

го

Изобретение относится к радиоизмери- телыюй технике и может быть использовано в устройствах, с помощью которых можно наблюдать на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) спектр исследуемых сигналов

Целью настоящего изобретения является повышение помехозащищенности и разрешающей способности.

На фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 - частотная диаграмма, поясняющая образование дополнительных каналов приема, на фиг.3-5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройст- оа.

Анализатор спектра содержит входной блок 1, калибратор 2, генератор 3 разверг- ки, i оператор 4 качающейся частоты, смеситель 5, второй вход которого соединен с выходом калибратора 2, усилитель 6 промежуточной частоты, квадратичный детектор 7, частотный детектор 8, блок 9 дифференцирования, вентиль 10, блок 11 совпадения, второй вход которого через квадратичный детектор 7 соединен с выходом усилителя 6 промежуточной частоты, усилитель 12 постоянного тока, ключ 13, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 14, горизонтально-отклоняющие пластины которой соединены с первым выходом генератора 3 развертки. Третий вход смесителя 5 через генератор 4 качающейся частоты соединен со вторым выходом генератора 3 развертки. К выходу входного блока 1 последовательно подключены перемножитель 15, второй вход которого соединен с выходом .силите- ля G промежуточной частоты, полосовой Фильтр 16, квадратичный детектор 17, ключ 18, второй вход которого соединен с выходом квадратичного детектора 7, и усилитель

12постоянного тока, выход которого соединен со вторым входом ключа 13. Анализатор спектра работает следующим образом.

Просмотр заданного диапазона частот Df осуществляется с помощью генератора 3 развертки, который периодически с периодом Тп по пилообразному закону изменяет частоту генератора 4 качающейся частоты. Одновременно генератор 3 развертки формирует горизонтальную развертку ЭЛТ 14, которая используется как ось частот. Ключи

13и 18 в исходном состоянии всегда закрыты.

Принимается импульсный сигнал

Uc(t) Uc cos(2 я fct + рс), 0 t г и , где Uc, fc. , ти - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала.

0

5

0

5

0

5

0

5

у.

- скорость изменения

0

5

с выхода входного блока 1 поступает на первый вход смесителя 5, на второй вход которого подаются частотные метки с выхода калибратора 2, а на третий вход подводится напряжение генератора 4 качающейся частоты

Ur(t) UrCos( 2 7Tfr t -f-yryi t2 ),

О t Tn

где Ur, fr, pr Tn - амплитуда, начальная частота, начальная фаза и период повторения напряжения генератора; Df Affl Tn Tn частоты генератора;

Дтд - девиация частоты.

На выходе смесителя 5 образуются напряжения комбинационных частот:

fd fr+ У11 fnp +/1 1 ,

fc2 2fr + Yl t fc ,

где первый индекс обозначает канал, по которому принимается сигнал, второй индекс обозначает номер гармоники частоты генератора, участвующей в преобразовании несущей частоты принимаемого сигнала

2fr, уг - вторая гармоника частоты генератора и скорость ее изменения (fi 2 у{).

Частоты настройки fHi, W и полосы пропускания Д f i, Д f2 усилителя 5 и полосового фильтра 16 соответственно выбраны следующим образом:

fH2 fr, A fc 2fnp

fHi fnp, Afi 2fnp.

Однако в полосу пропускания Д f-i усилителя 5 промежуточной частоты попадает только напряжение с частотой fci

Unpi(t) Unp cos(2 rfnp t + яу t2 + + pnp ) ,0 t ти

Unp - KiUcUr,

где Ki - коэффициент передачи смесителя; fnp fr fc - промежуточная частота ;

(fhp (fir - (pc .

Это напряжение представляет собой преобразованный по частоте сигнал с линейной частотой модуляцией (ЛЧМ). Напряжение Unp(t) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты подается на второй вход перемножителя 15, на первый вход которого поступает принимаемый сигнал Uc(t) с выхода входного блока 1. На выходе перемножителя 15 образуется напряжение

Ui(t) Ui cos(2jrfrt +луч t2 4+ pr),0 t Tn,

где Ui у K2 Uc Unp j

«2 - коэффициент передачи перемножителя:

которое выделяется полосовым фильтром 16. детектируется квадратичным детекто ром 17 и поступает на управляющий вход ключа 18, открывая его.

Напряжение Unp(t) (фиг.4а) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты одновременно поступает на входы квадратичного 7 и частотного 8 детекторов. Квадратичный детектор 7 выделяет огибающую импульса (фиг.4а), которая поступает на первый вход блока 11 совпадения. С выхода частотного детектора 8 видеосигнал (фиг.4г), форма которого соответствует закону изменения частоты fci импульса (фиг.46), поступает на вход блока 9 дифференцирования, выходной сигнал которого (фиг.4д) подается на вход вентиля 10. Вентиль 10 пропускает только положительные импульсы. Выходной импульс (фиг.4е) вентиля 10 поступает на второй вход блока 11 совпадения. Так как напряжения (фиг.4в,е), поступающие на два входа блока 11 совпадения, занимают на временной оси один и тот же интервал, то блок 11 совпадения (фиг.4ж) поступает на управляющий вход ключа 13, открывая его. При этом составляющие, частота которых лежит в полосе пропускания Afi усилителя 5 промежуточной частоты, усиливаются и после детектирования в квадратичном детекторе 7 и усиления в усилителе 12 через открытые ключи 18 и 13 поступают на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ 14, на экране которой наблюдается прямое изображение спектра принимаемого сигнала. Описанная выше работа анализатора спектра соответствует случаю приема импульсных сигналов по основному каналу на частоте fc (фиг,За).

Если ложный сигнал (помеха) принимается по зеркальному каналу на частоте fa (фиг.36)

Ua(t) Уз cos(2 я гз t + рз ), 0 t ти то в смесителе 5 он преобразуется в напряжения следующих частот:

fs1 fa-fr-- } 1 t t, fs2 2fr + У2 t - f3.

Однако, только напряжение с частотой fai попадает в полосу пропускания Afi усилителя 5 промежуточной частоты

Unpi(t) Unpi cos(2,Tfnpt +

), 0 t ГИ

где Unpi -r- Ki Уз Ur ,

fnp fa fr - промежуточная частотаj Vip1 fb - fi

Напряжение Unpi(t) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты поступает на второй вход перемножителя 15, на первый вход которого поступает принимаемый ложный сигнал (помеха) U -(t) с выхода входного блокя 1. На ПЫХОДР поромножитопч 15 образу ется напряжение

U2(t) - U сог,(2 л-frt .v) i t

-I f, ) . О t ГИ

где U2 -у К2 U3 Unpi,

которое выделяется полосовым фильтром 6. детектируется квадратичным детектором 17 и поступает на управляющий вход ключа 18,

0 открывая его. Напряжение Unpi(t) (фиг.Бэ) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты одновременно поступает на входы квадратичного 7 и частотного 8 детекторов. Квадратичный детектор 7 выделяет огибающую

5 сигнала (фиг.Бв), которая поступает на первый вход блока 11 совпадения. С выхода частотного детектора 8 видеосигнал (фиг.5г), форма которого соответствует закону изменения частоты f3i (фиг.56), поступа0 ет на вход блока 9 дифференцирования, выходной сигнал которого (фиг.бд) не пропускается вентилем 10. Ключ 13 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу на частоте ТЭ;подав5 ляется. Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому комбинационному каналу на частоте fKi (фиг.Зв),

UK1 (Т) Ык1 COS(2 ЯТк1 t + ),

О t ти

0 то в смесителе 5 он преобразуется в напряжения следующих частот fn тк1 - fr-yi t ; fi2 2fr + yat - fKi fnp + yat. Однако, только напряжение с частотой 5 fi2 попадает в полосу пропускания Afi усилителя 5 промежуточной частоты

Unp2 Unp2 COS(2 JT fnpt + ЯУ2Т.2 + + ), 0 t Ги

0 где Unp2 -г- Ki UK1 Ur;

fnp 2fr - тк1 - промежуточная частота,- (Pnp2 - fV - рк1 .

Напряжение Unp2 (t) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты поступает на вто- рой вход перемножителя 15, на первый оход которого поступает принимаемый ложный сигнал (помеха) UK1 (t) с выхода входного блока 1. На выходе перемножителя 15 образуется напряжение 0U3(t) U3 cos(4,-r frt + л-} t2 +

+ ). О t ТИ

где U3 -г- К2 UK1 Unp2,

которое не попадает в полосу пропускания Af2 полосового фильтра 16, Ключ 18 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте fKi,подавляется. По аналогичной причине подавляется и ложный

сигнал (помеха), принимаемый по второму комбинационному каналу на частого 1к2 (фиг.Зг).

Формула изобретения

Анализатор спектра по авт. св.

Мз 1187095, отличающийся тем, что, с

целью повышения помехозащищенности и

разрешающей способности, в него введены

К,яр

fni) i f/7D

ffff

fr

fr

2fr

7«

fr

jf

bfl fr

2f

}1

последовательно соединенные перемножитель полосовой фильтр, второй квадратичный детектор и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом первого квэд- рлтичного детектора, а выход - с входом усилителя постоянного тока, второй вход соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а вход перемножителя подключен к выходу входного блока.

f,

rffp

fnp

Zfr

fa

/

8a

fm 2f,

ftl

f3 fr

fc

Т -fr

;fc

Ж 2

т 2f.

/f,2

fi f

uf, fiif