Анализатор спектра Советский патент 1977 года по МПК G01R23/00 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах автоматического спектрального анализа сигналов паиорамного приемяика и других радиосигналов.

Известен анализатор спектра, содержащий частотно-модулированный гетеродин, генератор пилообразного напряжения, смеситель и узкополосный фильтр.

Такой анализатор дает возможность оператору получить представление о спектре исследуемого сигнала путем многократного наблюдения его на визуалыном индикаторе.

Ручной характер измерения связан с большими потреями времени, субъективностью анализа и невозможностью использования результатов в автоматических системах, в том числе при анализе сигналов на выходе автоматически перестраиваемого панорамного приемника.

Известен анализатор спектра, который позволяет автоматически определять среднюю частоту спектра широкого класса сипналов. Этот анализатор содержит частотно-модулированный гетеродин, генератор -пилообразного напряжения, смеситель и уз-кополосный фильтр, к выходу которого подключено пороговое устройство, соединенное с управляющими входами электронного ключа и триггера, подключенного к управляющему входу другого электронного ключа. Через эти ключи (и через делитель на два) выход генератора имнульсов подключен к счетчику числа импульсов.

При использовании его для определения щирины спектра нестационарных npoueccoB, т. е. для определения изменяющейся во времени щирины спектра, точность измерения недостаточная.

Цель изобретения - повыщение точности определения щирины спектра нестационарных сигналов.

Это достигается тем, что в предлагаемый анализатор спектра введены щирокополосный

фильтр, п триггеров, второй дещифратор, второй счетчик, элемент антисовпадений, ждущий генератор импульсов регулируемой длительности и п элементов перестройки, причем щирокополосный фильтр включен между входом

смесителя и входом анализатора, к которому подключен также первый вход элемента антисовПадений, второй вход которого соедине(Н с выходом ждущего генератора, один вход которого подключен К выходу второго счетчика,

входом подключенного к пороговому элементу, а другой вход через п элементов перестройки соединен с выходами второго дещифратора, вход считывания которого и вход запирания генератора пилообразного напряжения подключены к второму счетчику, а п других входов второго дешифратора подключены к п выходам триггеров, сигнальными входами подключенных к выходам первого дешифратора, а входами сброса - к выходу л дущего генератора.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого анализатора спектра.

Входной сигнал через широкополосный фильтр 1, частота настройки которого отличается от средней частоты анализатора примерно на одну четверть полосы анализатора, подается на смеситель 2, к второму входу которого подключен частотно-модулироваеный гетеродин 3, управляемый от автоколебательного генератора 4 пилообразного напряжения. Выход смесителя 2 через узкополосный фильтр 5 и пороговый элемент 6 подключен к управляющему входу электронного ключа 7, к основному входу ключа 7 подключен выход генератора 8 счетных импульсов, выход ключа 7 соединен со счет1ным входом счетчика 9 числа импульсов. Выходы разрядов счетчика 9 присоединены к входам дешифратора 10 на п выходов (л - число градаций ширины полосы анализируемых сигналов; для упрош,ения п выбрано равным 3). Каждый выход дешифратора 10, соответствуюший оиределенной ширине ПОЛОСЫ, от минимальной до максимальной, подключен к установочному входу одного из п трИПгеров 11. Единичный выход каждого из триггеров 11 подключен к одному из входов дешифратора 12, выполненного таким образом, что в нем реализуется функция выбора наибольшего из входных сигналов. Вход считывания дешифратора 12 присоединеи к выходу счетчика 13; выходы дешифратора 12, являюш,иеся выходами анализатора, подключены к конденсаторам 14, вторая обкладка которых подключена к входу перестройки ждущего генератора 15 имшульсов регулируемой длительности. Вход запуска генератора 15 соединен с выходом счетчика 13, а выход генератора подключен к входам сброса триггеров 11 и к входу запрета элемента 16 антисовпадений. Вход разрешения элемента 16 подключен к входу анализатора, а выход через полосовой фильтр 17 - к входу первоначального запуска генератора 4. Вход запирания генератора 4 подключен к выходу счетчика ,13, счетный вход которого соединен с выходом элемента 6.

Анализатор ра-ботает следующим образом.

На вход анализатора подается сигнал с .выхода автоматически перестраиваемого панорамного приемника (на чертел е не показан). В процессе перестройки приемника частота сигнала, попавшего в полосу приемника, изменяется и какой-то момент оказывается равной средней частоте тракта. Так как именно на эту частоту настроен полосовой фильтр 17, го сигнал с входа анализатора через обычно открытый элемент 16 антисовпадений и фильтр 17 проходит на выход последнего, фильтр может быть использован для остаеовки перестройки приемника. Полоса ф-ильтра должна быть достаточной для формирования отклика на сигнал При заданной скорости перестройки.

Направление перестройки приемника по частоте выбрано таким, что сигналы перемещаются по оси частот справа налево в процессе перестройки. В этом случае полоса пропускания фильтра 1 должна размещаться

правее средней частоты тракта приемника, равной средней частоте анализатора спектра, ширина полосы пропускания фильтра 1 должна быть примерно равна половине полосы обзора анализатора, тогда средняя частота

фильтра 1 оказывается cмeщeннoй примерно на V4 полосы обзора от средней частоты анализатора. При выполнении указанных условий спектр силнала, частично попавший в фильтр 17 и вызвавший остановку приемника, оказывается после остановки в пределах полосы пропускания фильтра 1 и проходит через него в тракт анализа - на смеситель 2. В то же время сигналы, имеющие близкие к анализируемому частоты, но проанализированные ранее, оказываются за пределами полосы пропускания широкополосного фильтра 1 благодаря указанному выше выбору его параметров.

Первоначальный запуск анализатора производится в результате воздействия сигнала с выхода фильтра 17 на вход генератора 4, который затем ра-ботает в автоколебательном режиме до прихода сигнала запирания на вход. Благодаря такой работе генератора 4

происходит многократный анализ входного сигнала, и на выходе узкополосного фильтра 5 вдоль временной оси вырисовывается спектр этого сигнала. Па выходе порогового элемента 6 образуется имп1ульс, длительность которого пропорциональна ширине спектра. Этот импульс открывает ключ 7, счетные импульсы от генератора 8 попадают в счетчик 9. Сброс счетчика 9 производится передним фронтом каждого импульса с выхода порогового элемента 6, поэтому к КОнцу на выходах счетчика оказывается число, соответствующее ширине спектра измеренного во время данного цикла анализа. Это число преобразуется, в дешифраторе 10 в одну из выбранных заранее

градаций ширины спектра. На соответствующем выходе дешифратора 10 появляется единичный сигнал, и задним фронтом импульса с порогового элемента 6 производится запись этого сигнала в соответствующий триггер И

памяти.

После первоначального запуска генератор 4 работает в автоколебательном режиме до момента прихода сигнала на вход запирания. Поэтому анализ входного сигнала повторяется, и каждый раз устанавливается в единичное состояние один из триггеров И. Если в процессе многократного анализа полоса сигнала не меняется, то только один триггер дает единичный сигнал. Если полоса менялась, то такие сигналы оказываются на выходе нескольких триггеров. Дешифратор 12 выполнен таким образом, что единичный сигнал присутствует только -на том его выходе, который соответствует наибольшей из зафиксированных полос спектра. Способы такого выполнения дешифратора хорошо известны. Считывание информации с дешифратора 12 производится по сигналу со счетчика 13, который рассчитан на определенное число откликов на выходе порогового элемента 6. При заполнении счетчика 13 появляется сипнал на одном из выходов дешифратора 12, являющийся выходным сигналом анализатора. Кроме того, запирается генератор 4 до прихода следующего сигнала с фильтра 17 и запускается ждущий генератор 15, прекращающий подачу сигнала через элемент 16 антисовпадений и фильтр 17. Сигнал со счетчи-ка 13 может быть также использован для пуска перестройки приемника. Задний фронт импульса генератора 15 производит установку триггеров -11 в нулевое состояние. Длительность импульсов генератора 15 определяется емкостью подключенного к входу перестройки конденсатора 14, т. е. максимальной шириной спектра проанализированного сигнала. Конденсаторы 14 выбираются исходя из скорости перестройки приемника таким образом, чтобы длительность импульса генератора 15 соответствовала времени перестройки приемника на полосу сигнала. При таких условиях следующий запуск анализатора (и остановка приемника) -происходит только при попадании в полосу фильтра 17 нового сигнала. б Формула изобретения Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения, частотно-модулированный гетеродин, смеситель, узкополосный фильтр, пороговый элемент, электронный ключ, первый счетчик числа импульсов с дешифратором на п выходов, а также полосовой фильтр, выход которого соединен с входом первоначального запуска генератора пилообразного напряжения, при этом к второму входу ключа присоединен генератор счетных импульсов, отличаюшийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены широкополосный фильтр, п триггеров, второй дешифратор, второй счетчик, элемент аятисовпадений, ждущий генератор импульсов регулируемой длительности и п элементов перестройки, причем широкополосный фильтр включен между входом смесителя и входом анализатора, к которому подключен также первый вход элемента антисовпадений, второй вход которого соединен с выходом ждущего генератора, однн; вход которого подключен к выходу второго счетчика, входом подключенного к пороговому элементу, а другой вход через п элементов перестройки соединен с выходами второго дешифратора, вход считывания которого и вход запирания генератора пилообразного напряжения подключены к второму счетчик:}, а п других входов второго дешифратора подключены к п выходам триггеров, сигнальными входами подключенных к выходам первого дешифратора, а входами сброса - к выходу ждущего генератора.

/4 /4 /4