Способ измерения ширины спектра сигнала Советский патент 1980 года по МПК G01R23/00 

циаграммы, поясняющие принцип его работы.

Устройство для измерения ширины спектра содержит смеситель 1, на вход которого .подается исследуемый сигнал. Управляющий вход смесителя подключен к выходу частотно-модулированного гетеродина 2, вход модулирующего напряжения которого соединен с выходом генератрора 3 треугольно-пилообразного напряжения. К .выходу смесителя 1 подключены два узкополосных фильтра 4 и 5, выходы которых соединены с детекторами огибающих 6 и 7, причем полосы пропускания фильтров смещены относительно друг друга по частоте на ширину элементарного участка анализа, которая мала по сравнению с шириной анализируемого спектра. Выходы детекторов б и 7 соединены со входами устройства сравнения огибающих 8, выход которого подключен ко входу порогового устройства 9. Далее в состав устройства входит генератор 10 тактовых импульсов, соединенный через ключ 11 со входом счетчика 12 обратного счета, а также генератор 13 синхроимпульсов, выход которого соединен со входом открывания ключа 11 непосредственно, а через делитель на два числа импульсов 14 - со входом начальной установки счетчика 12 обратного счета. Второй выход генератора 13 синхроимпульсов подключен ко входу генератора треугольно-пилообразного напряжения 13. Кроме того, выход счетчика 12 обратного счета соединен со входом цифрового индикатора 15, а выход порогового устройства 9 подключен ко входу закрывания ключа 11.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал (диаграмма а) в смесителе 1 смешивается с сигналом частотно-модулированного гетеродина 2. В момент времени t генератор 13 синхроимпульсов формирует импульс (диаграмма г), который запускает генератор 3 треугольно-пилообразного напряжения, и начинает вырабатывать модулирующее напряжение треугольнойформы, поступающее на вход модуляции частотно-модулирова.нного гетеродина 2 (диаграмма и). По закону модулирующего напряжения начинает изменяться частота гете. родина 2.

По такому же закону частотный диапазон анализируется сначала в одну сторону, например, в сторону повышения частоты (интервал времени ) затем в обратную сторону (интервал t;,-tj). При прямой перестройке частота гетеродина 2 изменяется так, что анализируются частоты от f до fJ.., а при обратной перестройке от f-, до f .

Таким образом, осуществляется двух-кратный последовательный анализ исследуемого спектра. С выхода смесителя 1 сигнал поступает на входы узкополосных фильтров 4 и 5, выход каждого из которых подключен к детектору огибающей 6 и 7. Средние частоты полос пропускания фильтров 4 и 5 соответствуют границам элементарного участка анализируемой полосы частот. Огибающие, выделенные

детекторами 6 и 7, сравниваются между собой по величине в устройстве сравнения 8. Сигнал с выхода устройства сравнения 8, равный разности огибающих, поступающих на его входы (диаграмма б), подается на пороговое устройство 9, которое вырабатывает сигнал постоянного уровня, когда сигнал на его входе превосходит заданный порог (диаграмма в). При перестройке гетеродина 2 происходит непрерывное сравнение по амплитуде огибающих спектров на границах элекментарного участка, перемещающегося в пределах полосы анализа. При этом величина напряжения на выходе устройства сравнения пропорциональна крутизне нарастания уровня спектра, если с помощью такого устройства анализируется равномерный или медленно меняющийся спектр, то разность в амплитуде огибающих на выходе устройства сравнения 8 будет небольшой, так как сравниваются два участка спектра с небольшим разносом по частоте, когд же встречается участок спектра с большой крутизной спектра, амплитуд огибающих на выходе детек.торов б и 7 начинают существенно различаться, и уровень сигнала на выходе устройства сравнения начинает превышать пороговый уровень порогового устройства 9.

Одновременно с запуском генератора треугольно-пилообразного напряжения 3 импульс, сформированный генератором синхроимпульсов 13, переводит ключ 11 в положение Открыт. При этом импульсы, поступающие от генератора тактовых импульсов 10 (диаграмма д) через открытый ключ 1 начинают поступать на вход счетчика обратного счета 12 (диаграмма е). В момент времени t счетчик 12, имеющий емкость N импульсов,.заполнен полностью. При поступлении на его вход каждого .тактового импульса из числа N вычитается единица. В момен времени t напряжение на выходе устройства сравнения огибающих 8 превысит установленный порог срабатывания порогового устройства 9, которое сформирует сигнал, фиксирующий нижнюю границу .спектра. Этим сигналом ключ 11 переводится в состояние Закрыт, Если за отрезотс времени от t до t прошло N импульсов, то в счетчике 12 останется зафиксированным число N-Ny,которое не изменяется до момента времени ц (диаграмма е ). В момент времени t. генератор синхроимпульсов 13 формирует следующий импульс (диаграмма г), по которому напряжение генератора треугольно-пилообрадного напряжения, а вместе с ней и частота гетеродина 2 изменяется по обратному закону, и исследуемый спектр анализируется в обратном порядке от частоты f до частоты f . Одновременно синхроимпульс от генератора 13 переводит ключ 11 снова в положение Открыт, при этом тактовые импульсы генератора 10 через ключ 11 снова поступают на счетчик 12 (диаграмма е)и число N-N, записанное в нем к моменту времени t с каждым тактовым импульсом уменьшается. Когда разность значений огибающих, определяемая устройством сравнения 8, превысит порог срабатывания порогового устройства 9, что будет соответствовать верхней границе спектра, выходной сигнал последнего в момент trзакроет ключ 11, К этому времени в счетчике 12 будет зафиксировано число N-N(| -N , которое не изменится до окончания времени анализа в обратном направлении, т.е. до момента t.

Импульсы синхрогенератора 13 поступают также через делитель на два числа импульсов на вход начальной установки счетчика обратного счета 12. В момент времени 12 заканчивается цикл двойной перестройки и очередной синхроимпульс, пройдя делитель 14 (диаграмма ж), производит считывание показаний счетчика 12 и установку его в исходное состояние. Количество импульсов в пачках N и Nj. соответствует частотнЕлм интервалам от начала и конца диапазона до границ спектра. Емкость счетчика обратного счета 12 рассчитана на число импульсов N, которое соответствует ширине всего частотного диапазона Число ., записанное в счетчике 12 к концу цикла анализа,соответствует ширине исследуемого спектра. Это число, считан, ное со счетчика 12, индицируется на цифровом индикаторе 15.

Описанный спосаб позволяет сократить время, затрачиваемое на измерение. Кроме того, вьщеление границ спектра путем сравнения уровней огибающих на границах элементарного участка анализа снижает влияние неравномерности напряжения шумов по диапазону, что позволяет повысить чувствите гьность устройств, реализующих предложенный способ.

Формула изобретения

Способ измерения ширины спектра

/j сигнала, основанный на последовательном спектральном анализе, отличающийся тем, что, с целью сокреидения времени измерения, выделяют огибающие спектра на границах

элементарного участка анализа при монотонном перемещении этого участка ot одной границы исследуемого диапазона частот до другой границы и обратно, производят непрерывное сравнение разности уровней указанных огибающих с пороговым уровнем, при перемещении элементарного участка анализа в каждом из направлений измеряют интервал от границы диапазона до первого превышения вышеуказанного порога, а величины измеренных интервалов вычитают из известной величины исследуемого диапазона частот.

Источники информации,

0 Принятые во внимание при экспертизе

1.Мартынов В.А. и др. Панорамные приемники и анализаторы, М., Советское радио, 1963.

2.Авторское свидетельство СССР 468175, кл. G 01 R 23/00,24.09.73

5

(прототип).

/0

//

/J

/5

/2