Анализатор спектра Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения спектральной плотности мощности случайных сигналов. Известны анализаторы спектра, содержащие входной переключатель, первый вход которого соединен со входным зажимом анализатора, -входное устройство, группы последовательно соединенных анализирующих фильтров, детекторов, интеграторов, коммутатор, индикатор и блок управления, а также второй коммутатор и формирователь опорного периодического сигнала, вклю чающий в себя формирователь интервала времени, ключ, делитель частоты, генератор импульсов, два счетчика, элемент совпадения, триггер, прерыватель и источник опорного напряжения, причем выходы анализирующих фильтров через второй коммутатор соединены со входом формирователя опорного периоди ческого сигнала, вход которого соединен со вторым входом переключателя |. Однако в таких устройствах калибровка .осуществляется периодическим напряжением прямоугольной формы, полученным с помощью формирователя, подключаемого входом к выходу соответствующего анализирующего фильтра. При этом частота калибровочного напряжения находится в полосе пропускания фильтра. Кроме того, при измерении спектральной плотности мощности случайных процессов такая калибровка не учитывает нестабильность полосы пропускания анализирующих фильтров, что снижает точность измерения. Цель изобретения - повыщение точности анализа. Эта цель достигается тем, что в анализатор спектра, содержащий П каналов измерения, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фильтра, детектора и интегратора при этом входы фильтров всех ка-

налов объединены через входной блок к выходу входного переключателя, выходы всех,интеграторов через первый коммутатор подключены к индикатору, выходы всех каналов подключены через второй коммутатор « формирователю опорного сигнала, а управляющие входа обоих коьмутаторов и входного переключателя связаны с блоком управле11ия, дополнительно введены два источника шума, два пороговых элемента, два счетчика, элемент И-НЕ, элемент И, триггер, формирователь биполярных импульсов и формирователь коротких импульсов, причем выход каждого источника шума подключен через пог следовательно соединенные пороговый элемент и счетчик к одному из входов элемента И-НЕ, выход которого соединен со входом элемента И, второй вход которого подключен через формирователь коротких импульсов к выходу формирователя опорного сигнала, выход элемента И подключен через триггер ко входу формирователя биполяр1ШХ импульсов, вы ход которого соеда нен с одним из входов входного переключателя.

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Анализатор спектрй содержит входной переключатель 1, входной ок 2, группы последовательно соединеншлх анализирукяцих фильтров 3, квадратичных детекторов 4 и интеграторов 5, коммутаторы 6 и 7, индикатор 8, форМиро- 35

ватель 9 опорного сигнала, формирователь 10 коротких импульсов, источники П и 12 широкополосного .шума, пороговые элементы 13 и 14, счетчики 15 и 16, элемент И-НЕ 17, элемент И 18, триггер 19, формирователь 20 биполярных импульсов, блок 21 управления.

Анализатор работает следующим образом. .

Напряжение исследуемого случайного процесса поступает через переключатель 1 и входной блок 2 одновременно на все П полосовых анализирувящх фильров 3. Напряжения вщделеиных участков спектра детектируются квадратичными детекторами 4, усредняются интеграторами 5 и поступают на входы коммутатора 6, выход которого соединен с индикатором 8, измерягацим среднюю мощность соответствующих участков спектра.

В предлагаемом анализаторе калибровка осуществляется дискретным случайным сигналом, в качестве которого используется квазислучайный телеграфный сигнал.

Непрерывные случайные сигналы с выходов источников 11 и 12 шума с помощью соответствующих пороговых элементов 13 и 14 преобразуются в импульсы стандартной амплитуды, но слу 1айной длительности, определяемой временем, в течение которого напряжение шума превышает величину порога срабатывания этих элементов. С целью исключения влияния гистерезиса,.которым обладают Пороговые элементы 13 и 14, прямоугольные импульсы с их выходов подаются соответственно на входы счетчиков 15 и 16, выходы которых подключены ко входам элемента И-НЕ 17, выхо которого, в свою очередь, соединен с одним из входов элемента И 18. В этом случае вероятность того, что на выходе элемента 17 появится высокий потенциал О, , равна 0,75. На второй вход элемента 18 поступают короткие тактовые импульсы, частота которых f равна центральной частоте полосового фильтра.

Формирование этих импульсов осуществляется следующим образом.

Выходные напряжения фильтров 3 подаются на входы коммутатора 7. Выходное напряжение фильтра, выбранное с помощью коммутатора 7, поступает на вход формирователя 9, вырабатывающего

формы, частота которого совпадает с центральной частотой соответствующего фильтра, что достигается также (как и в прототипе) путем преобразования периода в код, усреднения нескольких периодов и обратного преобразования кода S непрерывный периодический сигнал прямоугольной формы. С помощью формирователя 10 этот сигнал преобразуется в последовательность коротких импульсов, следующих с частотой f и поступающих на второй вход элемента 18, через элемент 18 - на вход триггера 19, выход которого соединен со входом формирователя 20, с помощью которого при изменении состояния триггера 19 изменяется полярность выходных прямоугольных импульсов.

Таким образом, на выходе формирователя 20 образуется дискретный случайный сигнал, спектр которого лежит в полосе пропускания анализирующего фильтра, причем в этой полосе сигнал периодический сигнал прямоугольной

имеет равномерную спектральную плотность. Этот сигнал после переключения с помощью блока 21 управления переключателя через входной блок 2 подается на входы шьтров 3. Посредством коммутатора 6, управляемого блоком 21 управления синхронно с коммутатором 7 вход индикатора 8 подключается к выходу выбранного канала анализатора.Система калибровки настраивается до тех пор, пока индикатор 8 не будет показывать то же экачеш1е средней мощности, что и при градуировке каналов анализатора. Затем переключатель I переключается, и на вход фи{1ьтров 3 вновь поступает исследуемое напряжение. При этом по индикатору 8 определяется значение спектральной плотности мощности исследуемого сигнала.в полосе, определяемой полосой пропускания данного фильт ра.

Таким образом в предлагаемом анализаторе калибровка осуществляется формируемым опоршш сигналом большой интенсивиостй, тлмеш м равномерную спектральную плотность в полосе фильтра, что позволяет повысить точность определения спектральной плотности мощности случайных процессов .

Формула изобретения

Анализатор спектра, содержащий П каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фильтра.

детектора и интегратора, при этом входы фильтров всех каналов объединены и подключены через входной блок к выходу входного переключателя, выходы всех интеграторов через первый коммутатор подключены к индикатору, выходы фильтров всех каналов подключены через второй коммутатор к формирователю опорного сигнала, а управля1ощие входы обоих коммутаторов и входного пере- . ключателя связаны с блоком управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, в него введены два источника шума, два пороговых элемента, два счет-: чика, злемент И-НЕ, элемент И, триггер, формирователь биполярных импульсов и формирователь коротких импуль- , сов,причем выход каждого источника шума подключен через последовательно соединеншле пороговый элемент и счетчик к одному из входов элемента И-НЕ, выход которого соединен со входом элемента И, второй вход которого подключен через формирователь коротких импульсов к шлходу формирователя опорного сигнала, выход элемента И подключеи через триггер ко входу формирователя биполярных импульсов, выход которого соединен с одним из входов входного Переключателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР цо заявке Г 2539072/18-21, 29.05.78.