Анализатор спектра Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

1

Изобретение относится к радиоизмерительиой технике и предназначено для анализа сигналов в радиодиапазоне.

Известны анализаторы спектра последовательного действия, содержащие три каскада преобразования частоты, схему фазовой .автоподстройки частоты, блоки управления частотой гетеродина, детектор, генератор пилообразного напряжения и осциллографический индикатор 1. Им свойственна низкая точность настройки после стабилизации частоты первого гетеродина, составляющая ±20 КГц в диапазоне частот 0,1-110 МГц.

Цель изобретения - повыщение точности настройки анализатора.

Достигается это за счет того, что анализатор спектра, содержащий последовательно включенные три каскада преобразования частоты, каждый из которых состоит из смесителя, связанного с гетеродином и усилителем промежуточной частоты, детектор и вертикально-отклоняющие пластины осциллографического индикатора, при этом выход гетеродина первого каскада преобразования подключен одновременно к входу схемы управления фазовой автоггодстройки частоты, второй вход которой соединен с выходом опорного кварцевого генератора, а выход подключен через блок

управления к входу этого гетеродина, вход гетеродина второго каскада преобразования подключен к выходу второго блока управления, один из входов которого- соединен с горизонтально-отклоняющими пластинами индикатора и одновременно с выходом генератора пилообразного напряжения, дополнительно содержит блок измерения частоты настройки, блок сравнения,

цифро-аналоговый преобразователь и синхронизатор, выходы которого подключены к установочным входам блока сравнения, блока измерения частоты настройки и генератора пилообразного напряжения, причем

выходы гетеродинов всех каскадов преобразования подключены к соответствующим входам блока измерения частоты настройки, входы блока сравнения подключены к выходу введенного блока управления гетеродином первого каскада преобразования, а выход блока сравнения подключен через цифро-аналоговый преобразователь к второму входу блока управления второго каскада преобразования.

На чертеже представлена структурная схема анализатора спектра.

Он содержит смеситель 1, гетеродин 2, УПЧ 3, смеситель 4, гетеродин 5, УПЧ 6, смеситель 7, гетеродин 8, УПЧ 9, детектор

10, осдиллографический индикатор 11, блок

12 управления частотой гетеродина, опорный кварцевый генератор 13, схему 14 управления ФАПЧ, блок 15 измерения частоты настройки, синхронизатор 16, блок 17 сравнения, цифро-аналоговый преобразователь 18, блок 19 управления частотой гетеродина и генератор 20 пилообразного напряжения.

На один вход смесителя 1 подается исследуемый сигнал, а его другой вход подсоединен к выходу гетеродина 2. Выход смесителя 1 соединен с входом УПЧ 3, выход которого подключен к входу смесителя 4, другой вход которого подсоединен к выходу гетеродина 5. Выход смесителя 4 соединен с входом УПЧ 6, выход которого подключен к входу смесителя 7, другой вход которого подсоединен к выходу гетеродина 8. Выход смесителя 7 соединен с входом УПЧ 9, выход которого подключен к входу детектора 10. Выход детектора 10 соединен с входом канала вертикального отклонения осциллографического индикатора 11. Выход блока управления частотой гетеродина 12 подключен к управляющему входу гетеродина 2. Выход опорного кварцевого генератора 13 соединен с входом схемы управления ФАПЧ 14, выход которой подключен к входу блока управления частотой гетеродина 12. Входы блока 15 измерения частоты настройки подключены к выходам гетеродинов 2, 5 и 8. Управляющий вход блока 15 измерения частоты настройки соединен с входом синхронизатора 16. Выход блока 15 измерения частоты настройки соединен с входом схемы сравнения 17, другой вход которой подключен к второму выходу блока управления частотой гетеродина 12. Управляющий вход схемы 17 соединен с вторым выходом синхронизатора 16. Выход схемы 17 соединен с входом цифро-аналогового преобразователя 18, а выход последнего подключен к входу блока управления частотой гетеродина 19, другой вход которого подсоединен к выходу генератора пилообразного напряжения 20. Управляющий вход генератора пилообразного напряжения соединен с третьим выходом синхронизатора 16, а выход блока 19 управления частотой гетеродина соединен с управляющим входом гетеродина 5.

Анализатор спектра работает следующим образом. Исследуемый сигнал частоты FC подается на смеситель 1, где с помощью сигнала частоты Ffi, поступающего с гетеродина 2, преобразуется в промежуточную частоту , выделяемую с помощью УПЧ 3 и подаваемую на смеситель 4. На второй вход смесителя 4 поступает сигнал частоты Рг2 от гетеродина 5. Сигнал разностной частоты jFn42 -fn4i-PTZ с выхода смесителя 4 выделяется УПЧ 6 и подается на смеситель 7, на второй вход которого поступает сигнал частоты Fj-s с гетеродина 8. Сигнал разностной частоты Fn43 Fn42- гз выделяется УПЧ 9, детектируется детектором 10 и подается на вертикальные отклоняющие пластины осциллографического индикатора 11.

Процесс стабилизации частоты настройки анализатора осуществляется следующим образом. После установки начальной частоты настройки в блоке управления частотой 12 происходит стабилизация частоты гетеродина 2 с помощью системы ФАПЧ путем синхронизации его частоты ближайщей гармоникой опорного кварцевого генератора 13 через схему управления ФАПЧ

14 и блока 12 управления частотой. По заверщению процесса стабилизации частоты гетеродина 2 частота настройки анализатора в общем случае не соответствует заданной частоте настройки (за исключением

случая, когда заданная частота настройки совпадает с частотой гармоники опорного кварцевого генератора).

Реальная частота настройки анализатора определяется с помощью блока 15 измерения частоты настройки, выполняющего обратный (по отношению к основному тракту анализатора) трехкратный процесс преобразования частоты кварцевого генератора (входящего в состав блока 15), равной

РПЧЗ. В результате такого преобразования частота сигнала на выходе преобразовательного тракта, равная частоте настройки анализатора, измеряется с помощью электронно-счетного частотомера, входящего в

состав блока 15. Запуск частотомера осуществляется по команде от синхронизатора 16, поступающей на управляющий вход блока 15. Значение реальной частоты настройки анализатора с выхода блока 15

измерения частоты настройки в цифровом коде поступает на схему сравнения 17, на другой вход которой с блока 12 управления частотой подается в виде цифрового кода заданное значение частоты настройки.

По команде синхронизатора 16, поступающей на управляющий вход схемы 17, начинается процесс вычитания значений подаваемых кодов. В результате на выходе схемы 17 присутствует цифровой сигнал ошибки (с учетом знака) между заданным и реальным значениями частоты настройки анализатора. Затем цифровой сигнал ошибки с помощью цифро-аналогового преобразователя 18 преобразуется в аналоговый

сигнал и через устройство управления частотой 19 поступает на управляющий вход гетеродина 5, изменяя его частоту таким образом, чтобы свести к минимуму расхождение между заданной и реальной частотами настройки анализатора. После завершения процесса настройки анализатора спектра на заданную частоту, с синхронизатора 16 выдается команда на запуск генератора пилообразного напряжения 20,

осуществляющего перестройку частоты г.теродина 5 в заданной полосе обзора и одновременное сканирование луча на экране ЭЛТ осциллографического индикатора 11. Онерация подстройки анализатора спектра на заданную начальную частоту может осуществляться после каждого очередного сканирования для компенсации частотного дрейфа 2-го и 3-го гетеродинов. Использование автоматической периодической подстройки частоты настройки анализатора спектра обеспечивает не только высокую точность частоты настройки, но и ее долговременную стабильность.

Результаты экспериментального исследования анализатора спектра показывают, что точность настройки в диапазоне частот 0,1-110 МГц не ниже ±50 Гц, что существенно лучще, чем в прототипе (±20 КГц).

Формула изобретения

Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные три каскада преобразования частоты, каждый из которых состоит из смесителя, связанного с гетеродином и усилителем промежуточной частоты, детектор и вертикально-отклоняющие пластины осциллографического индикатора, при этом выход гетеродина первого каскада преобразования подключен одновременно к входу схемы управления фазовой автоподстройки частоты, второй вход которой соединен с выходом опорного кварцевого

генератора, а выход подключен через блок управления к входу этого гетеродина, вход гетеродина второго каскада преобразования подключен к выходу второго блока управления, один из входов которого соединен с горизонтально-отклоняющими пластинами индикатора и одновременно с выходом генератора пилообразного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности настройки анализатора, он дополнительно содержит блок измерения частоты настройки, блок сравнения, цифро-аналоговый преобразователь и синхронизатор, выходы которого подключены

к установочным входам блока сравнения, блока измерения частоты настройки и генератора пилообразного напряжения, причем выходы гетеродинов всех каскадов преобразования подключены к соответствующим

входам блока измерения частоты настройки, входы блока сравнения подключены к выходу введенного блока управления гетеродином первого каскада преобразования, а выход блока сравнения подключен через

цифро-аналоговый преобразователь к второму входу блока управления второго каскада преобразования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3482181, кл. 331-2, 1969.

бход