Анализатор спектра Советский патент 1980 года по МПК G01R23/165 

Изобретение относится к электрорадиоизмерительной технике и может быть использовано для анализа спектров радиосигналов. Известны анализаторы, содержащие смеситель, перестраиваемый гетероди полосовой фильтр и индикатор 13 Однако точность анализа их недостаточна, Известны также анализаторы, .соде х а1дие преспектор, смесители, гетеро дины, фильтр сжатия и индикатор 1.2 В указанных анализаторах имеют место искажения фазочастотного спектра, что снижавт точность анализа импульсных сигналов. Цель изобретения - повышение точности анализа. Указанная цель достигается за сче того, что анализатор спектра, содерж щий последовательно соединенные пре селектор, первый смеситель,полосовой фильтр и второй смеситель, а та же синхронизатор, выход которого под ключен одновременно через линейно- частотно-модулированный (ЛЧМ) гетеродин ко второму входу первого смесителя, через линейный гетеродин ко второму входу второго смесителя непосредственно ко входу индикатора ко второму входу которого подключен фильтр сжатия, дополнительно содержит второй полосовой фильтр и сумматор, один вход которого подключен через второй полосовой фильтр к выходу первого смесителя, другой вход подключен к выходу второго смесителя, а выход соединен со входом фильтра сжатия. На фиг. 1 представлена структурная схема анализатора; на фиг. 2 даны диаграммы, поясняющие его работу. Анализатор содержит преселектор 1, первый смеситель 2, первый полосовой фильтр 3, сумматор 4, фильтр сжатия 5, индикатор 6, синхронизатор 7, ЛЧМ гетеродин 8, линейный гетеродин 9, второй полосовой фильтр 10 и второй смеситель 11. Преселектор 1 и смеситель 2 включены последовательно. К другому входу смесителя -2 подключен ЛЧМ гетеродин, а к выходу - первый полосовой фильтр 3, выход которого соединен с сумматором 4. Кроме того, к выходу смесителя 2 подключены последовательно соединенные второй полосовой фильтр 10 и второй- смеситель 11, к другому входу которого подключен гетеродин 9. Выход второго смесителя 11 соединен со вторым входом сумматора 4, Вы-ход сумматора 4 через фильтр 5 сжатия соединен с индикатором б. Выход синхронизатора .7 соединен со входами ЛЧГ гетеродина 8, гетеродина 9 и дру гим входом индикатора.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемые сигналы (в частотновременной области - фиг. 2а) через преселектор 1 поступаю на сигнальный вход смесителя 2. На гетеродинный вход смесителя 2 поступает напряжение ЛЧМ гетеродина 8, частота которого периодически меняется по линейному закону (фиг. 26) .. В смесителе 2 гармонические составляющие исследуемого сигнала в полосе анализа Пд , равной частотной девиации ЛЧМ гетеродина if , преобразуются в ЛЧМ радиоимпульсы, образующие на плоскости t , f параллелограмм aBcd (фиг. 2 В результате этого преобразования полоса частот, занимаемая преобразованными в ЛЧМ радиоимпульсы гармоническими составляющими исследуемого сигнала, расширяется в два раза и становится равной 2Пд{фиг. 2в). С помощью первого и второго полосовых фильтров 3 и 10, имеющих полосу пропускания Af Пд, полоса частот преобразованных сигналов на выходе смесителя 2 расфильтровывается на две полуполосы Af,n{ фиг. 2в) .

Из рассмотрения диаграмм на фиг. 2в видно, что в каждой из частотно-временных полос дf,

П

полоА

,1

вина площади свободна от сигналов и шумов (треугольники вида dec в полосе uif, например). Это позволяет без проигрыша в отношении сигнал/шум произвести совмещение полосы с полосой Af (с целью дальнейшей обработки в фильтре сжатия) путем простого гетеродинирования. С этой целью к выходу второго полосового фильтра 10 подключен второй смеситель 11, на второй вход которого подается гармоническое колебаниегетеродина 9 с частотой fp5 uf Пд.

Для суммирования сигналов с выхода первого полосового фильтра и второго смесителя используется сумматор 4. Частотно-временная диаграмма, соответствующая выходу сумматора, приведена на фиг.. 2г. При этом когерентное фазирование гармонических составляющих исследуемого сигнала в смежных периодах изменения частоты гетеродина (точка в фиг. 2г) обеспечивается за счет синхронного запуска синхронизатором 7 ЛЧМ гетеродина 8 и гетеродина 9, е также выполнением условия

2ТС T, k,

где к - целое число.

Это условие обеспечивается соответствующим выбором периода модуляции ге.теродина. 8. С выхода сумматора 4 преобразованные в радиоимпульсы гармонические составляющие исследуемого сигнала, занимая полосу частот равную Пд, поступают на фильтр сжатия 5. При этом производные по времени от частотыколебаний импульсной характеристики фильтра сжатия и колебаний, в которые преобразуются гармоники исследуемого сигнала, имеют одинаковые абсолютные величины и противоположные знаки (фиг. 2е) При выйолнении этого условия преобразован;ные в ЛЧМ радиоимпульсы гармонические составляющие сжимаются в фильтре во времени.

С выхода фильтра сжатия 5 выходные сигналы непосредственно поступают на индикатор 6, развертка которого запускается синхронно с запуском ЛЧМ гетеродина В, где путем амплитудного и фазового детектирования могут быть получены амплитудно-частотный и фазочастотный спектры исследуемого сигнала соответственно.

В предлагаемом анализаторе точность воспроизведения фазочастотнбго спектра выше,чем в известном устройстве.Это объясняется тем,что преобразованные сигнс1лы на выходе сумматора занимают одинаковую полосу частот равную Пд,а не вдвое большую. Вследствие этого сжатые импульсы от всех гармонических составляющих исследуемого сигнала имеют одинаковую частоту заполнения fg (фиг.2а) и дополнительного их гетеродинирования для получения фазочастотного спектра уже не требуется, что исключает siro искажения, вносимые при повторном гетеродинировании.,

Кроме этого за счет когерентного фазирования гармонических составляющих в смежных периодах изменения частоты ЛЧМ гетеродина одинаково точно воспроизводятся сиектры как непрерывных, так и импульсных сигналов со случайным временем прихода на вход анализатора, т. е. точность анализа по сравнению с известным устройством повышается.

Полоса пропускания фильтра сжатия в предлагаемом aHajiH3aTope должна быть равна , а произведение TIP Пд;Т , что в четыре раза меньше, чем в известном устройстве. Это упрощает конструкцию фильтра сжатия, а следовательно, и конструкцию анализаторов, в целом.

Формула изобретения

Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные преселек 0 тор, первый смеситель, полосовой фильтр и второй смеситель, а также синхронизатор, выход которого подключен одновременно через линейно-частотно-модулированный гетеродин ко второму входу первого смесителя, через

тганеинЬгй гетеродин - ко второму входу второго смесителя и непосредственно ко входу индикатора, ко второму .входу которого подключен фильтр сжатия, отличающийся тем, что с целью повышения точности ана:Лиза, он дополнительно содержит второй полосовой фильтр и сумматор, один вход которого подключен через второй полосовой фильтр к выходу первого смесителя , другой вход подключен к выходу

второго смесителя, а выход соединен со входом фильтра сжатия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мартынов р. А., Селихов Ю. И. Панорг1мные приемники и анализаторы спектра. М., Сов. радио, 1964, с. 336-337.

2 . Ширман Я. Д. Разрешение и сжатие сигналов. М., Сов. радио. 1974, с. 178-179.