Анализатор спектра Советский патент 1980 года по МПК G01R23/16 

зователь, вычислительное устройство и устройство запоминания частот, I причем один вход входного переключателя подсоединен к источнику входного сигнала, другой вход соединен с выходным аттенюатором, а выход подсоединен к входному аттенюатору, один вход устройства стабилизации амплитуды подсоединен к выходу второго широкополосного усилителя, второй вход через цифроаналоговый: преобразователь соединен с входом блока цифровой памяти, а выход соединен с управляющим.входом второго широкополосного усилителя, входы вычислительного устройства подсоединены соответственно к входу и выходу блока цифровой памяти, а выход подключен к индикатору, при этом устройство запоминания частот включено между счетчиком-частотомером и блоком управления гетеродином.

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Он содержит последовательно соедивенные входной а ттенюатор 1,. широкополосный усилитель 2, смеситель 3, усилитель 4 промежуточной частоты, кварцевые фильтры 5, преобразователь б переменного напряжения в постоянное- (линейный ,квадратический,логарифмический) , аналого-цифровой преобразователь 7 масштаба .амплитуд, блок 8 цифровой памяти.

Вычислительное устройство 9 содержит, например, последовательно соединенные блок 10 деления, входы которого подсоединены ко входу и выходу блока 8 цифровой памяти, выход блока 10 деления подсоединен к одному из входов блока 11 умножения, другой вход которого соединен с выходом блока 8 цифровой памяти, а выход соединен с одним из входов индикатора 12.Выходгетеродина 13 подключе к смесителю 3 и к одному из входов второго смесителя 14, второй вход которого подсоединен через коммутатор 15 к выходу кварцевых фильтров 5, а выход второго смесителя 14 соединен с последовательным соединением второго усилителя 16 промежуточной частоты, вторюго широкополосного усилителя 17, выходного аттенюатора 18, одним из входов входного переключателя 19. Второй вход входного переключателя подсоединен к источнику входного сигнала, а выход - ко входу входного аттенюатора 1.

Генератор 20 промежуточной частоты подсоединен ко второму входу коммутатора 15, счетчик - частотомер 21 подсоединен к выходу второго широкополосного усилителя, блок управления 22 гетеродина подключен к управляющим входам гетеродина 13 и аналогоцифрового преобразователя 23 масштаб частот, выход которого подсоединен к .индикатору 12.

К выходу второго широкополосногс усилителя 17 подсоединен счетчикчастотомер 21, соединенный через устройство 24 запоминания частот с блоком 22 управления гетеродином 5 Блок управления гетеродином соединен с управляющим входом гетеродина 13 и через аналого-цифровой преобразователь 23 масштаба частот соединен с блоком 12 индикации.

.К выходу второго широкополосно.го усилителя 17 подсоединено устройство 25 стабилизации амплитуды, содержащее например, последовательно соединенные детектор 26, устройство 27 срав нения и усилитель 28 некомпенсации. Вход детектора 26 подсоединен к выходу второго широкополосного усилителя, а выход устройства 28 некомпенсации соединен с управляквдюи входом второго широкополосного уси

0 лителя. На один из входов устройства 27 сравнения подается сигнал через цифроаналоговый преобразователь 29 с выхода блока 8 цифровой пеалятн, Анализатор спектра работает сле5 дукхдим образом.

В первый такт измерения источник исследуемого сигна гс1 через входной переключатель 19 соединен со входом анализатора спектра, который осущесг0 вляет преобразование Фурье входного сигнала по методу последовательного анализа. Амплитудал спектральных соС тавляющих преобразуются в постоянное напряжение преобразователем 6, затем

с преобразуются в цифровую форму преобразователя 7 масштаба амплитуд и запоминаются в блоке 8 цифровой памяти.

Точное определение частоты спектральных составлякщих входного сигнала

следящего

осуществляется в канале

генератора , на вход которого, т.е.„ на второй смеситель 14 через коммутатор- 15 поступает сигнал с выхода кварцевого фильтра 5, на выходе

45 которого находится счетчик-частотомер 21, соединенный с устройством 24 запоминания частоты, в котором проис ходит запоминание значений частоты спектральных составляющих входного

«Q сигнала.

;, бо второй такт измерения вход анализатора через входной переключатель

19подключен к выходу следящего генератора канала, т.е. к выходном:;

55 аттенюатору 18.

Вход канала следящего генератс-° ра, т.е. вход смесителя 14 через коммутатор 15 соединен с генератором

20промежуточной частоты, со стабильными характеристиками по уровню и

О частоте.

Работой гетеродина 43 управляет блок 22 управления гетеродином, котерый настраивает гетеродин на фиксированные частоты, соответствукяцие

65на,стройке приемной части анализатора. следящего генератора и канала на частоты, равные частотам спектрал )иых составляквцих, определенным в пер вый такт работы системы и запомненны в блоке 24 запо1 1Инания частоте Таким образом, последовательно во времени, на выходе канала следящего генератора устанавливается сигнал, по частоте равный определенным значениям частот спектральных состав ляквдих входного сигнала, проанализированного в первый такт измерения, а по уровню устанавливаются равныгли эначени и амплитуд соответствующих спектральных составлягадих, измеренных приемной частью анализатора в пе вый такт работы, преобразованных в цифровую форму, в АЦП 7 масштаба амплитуд, запомненных в блоке 8 . 1ЩФРОВОЙ памяти и использукяцихся для управления величиной выходного сигнала в канале следящего генератора управляя системой 25 стабилизации, подавая сигнал на один из входов уст ройства 27° сравнения через цифроаналоговый преобразователь 29, То есть. во второй такт работы анализатор спектра измеряет значения сигналов, поступающих с канала следящего генератора с фиксирои амплитудванными значениями частот (гпг.пяте Сигналы с ввгхода канала следяще го генератора;, с выходного tea тора 18 через входной переклю чатель 19 поступают & приемный тракт анализатора спектра,, который в данно случае работает в режиме настройки на фиксированные частоты. Параметры анализа так полоса пропусканйЯ;, постоянные времени преобразователей, сохраняются теми же, которые использовались в первый такт камере Амплитуды входных сигналов преоб разуются в постояннре напряжение в преобразователе 6, затем преобразуются в цифровую форму в А1Щ 7 мае .штаба амплх-ггуд и поступают на вычис лительное устройство 9, в котором обрабатываортся по определенному алго ритму результаты измерения, получен ные в каждом из двух тактов работы, и скорректированный результат измерения поступает на блок индикации, Для каждой спектральной составЛЯК5Щ6Й исследуемого спектра произво дится коррекщ я результата измерения амплитуды Алгоритм получения скорректированного результата измерения в час ном случае применение алгоритма мул типликатйвкой коррекции погрешности выражается Уидр. УТ где У - результат преобразования в первый такт работы АС, т результат преобразования амплитуды спектральной составлякядей анализируемого сигнала, результат преобразования во второй такт работы АС, т.е. результат преобразования тестового сигнала, сформированного в канале следящего генератора , скорректированный результат измерения, который используется для индикации или для последугацей обработки. Предложенная структура позволяет корректировать систематические и медленно изменякициеся случайные погрешности такта прямого преобразования анализатора спектра, значительно увеличивая точность измерения амплитуд спектральных составляющих исследуе.мого сигнала за счет минимальных апйаратурных затрат и применения алгоритмов коррекции, что на этапе создаия прецизионных моделей анализаторов спектра является очень актуальной задачей. Формула изобретения Анализатор спектра, содерхсащий последовательно соединенные входной аттенюатор, широкополосный усилитель, смеситель, усилитель промежуточной частоты, кварцевый Фильтр, преообразователь переменного напряжения в постоянное, аналого-цифровой преобразователь масштаба амплитуд, блок цифровой памяти, а также гетеродин, выход которого подключен ко второму входу смесителя и одному из входов второго смесителя, другой вход которого подсоединен к выходу кварцевого фильтра через коммутатор, второй вход которого подключен к выходу генератора промежуточной частоты, при этом выход второго смесителя соединен с последовательно соединенными вторым усилителем промежуточной частоты, вторым широкополосным усилителем и выходным аттенюатором, счетчикчастотомер, подключенный к выходу второго широкополосного усилителя, блок управления гетеродина, подключенный к управляющему входу гетеродина и входу аналого-цифрового преобразователя масштаба частот, выход которого подсоединен к индикатору, отл ичающийся тем, что, с целью повьаиения точности измерения ак плитуд спектральных составляющих исследуекмх сигналов, допол.нительно введены входной переключатель, устройство стабилизации ам плитуды, дифроаналоговый преобразователь, вычислительное устройство и устройство запсяиинания частот, причем один вход входного переключателя подсоединен к источнику вход- ного сигнала, другой вход соединен

с ВЕлходным аттенюатором, а выход подсоединен к входному аттенюатору, один вход устройства стабилизации амплитуды подсоединен к выходу второго широкополосного усилителя, второй вход через цифроаналоговый;, преобразователь соединен с входом блока цифровой памяти, а выход соединен с управляющим входом второго широкополосного усилителя, входы вычислительного устройства подсоединены соответственно к входу и выходу блока цифровой памяти, а выход

114908

подключен к индикатору, при этом устройство запоминания частот включено между счетчиком-частотомером и блоком управления гетеродином.

Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №446844, кл. G 01 R 23/16. 1974.

2.Анализатор спектра типа TF 2370 фиры Marconi Instruments Ltd,Mar coni Instr, 1973, 14, f 3, p.50-60 (прототип).