Анализатор спектра Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для спектрального анализа и панорамного радиоприема сигн.алов.

Известен анализатор, содержащий входной преобразователь частоты, управляющие генераторы, второй смеситель, дисперсионный фильтр, детектор и индикатор {l Однако частотный диапазон его анализа недостаточен.

Цель изобретения - расширение диапазона анализируемых частот.

Эта цель достигается тем, что в анализатор спектра, содержащий входной преобразователь частоты, состоящий из п параллельно включенных каналов, каждый из которых состоит из избирательного фильтра, подключенного к смесителю и полосового фильтра, выход которого соединен со вторым входом смесителя, а вход подключен к выходу генератора сетки частот, последовательно соединенные второй смеситель, усилитель промежуточной частоты, дисперсионный фильтр и детектор, а также индикатор, один вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения и ко входу генератора линейно-частотномодулированного напряжения, выход которого соединен с управляющим входом второго смесителя, причем выходы смесителей входного преобразователя частоты объединены и подключены ко входу второго усилителя промежуточной частоты, дополнительно введены п вторых полосовых фильтров, п третьих смесителей, второй генераtoтор сетки частот, блок сравнения, формирователь, третий усилитель промежуточной частоты, сумматор, многоотводная линия задержки, два коммутатора и последовательно соединенные

ts четвертый смеситель, четвертый усилитель промеж-уточной частоты, второй дисперсионный фильтр и второй детектор, при этом первые входы третьих смесителей подключены к выходам из20бирательных фильтров входного преобразователя частоты, вторые входы подключены через вторые полосовые фильтры к выходу BTdporo генератора сетки частот, а объединенные выходы

25 соединены со входом третьего усилителя промежуточной частоты, подключенного ко входу первого коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя проме30жуточной частоты, один конец первого коммутатора соединен со входом второго смесителя, а другой выход подключен ко входу четвертого смесителя, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно-частотно-модулированного, напряжения, выходы обоих детекторов подключены ко .входам второго коммутатора, один шыход которого подключен ко входам блока сравненияг а другой соединен со входом многоотводной линии з.адержки, выходы которой соединены со вторьми входами блока сравнения, выходы блока сравнения подключены ко входам сумматора и одновременно ко входам формирователя, выходы которого объединены и соединены со вторым входом индикатора, третий вход которого подключен к выходу сумматора,

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Анализатор содержит входной преобразователь 1 частоты, избирательные фильтры 2, смесители 3, усилитель 4 промежуточной частоты (УПЧ), смеситель 5, усилитель 6 промежуточной частоты, дисперс,ионный фильтр 7 детектор 8, генератор 9 сетки частот первые полосовые фильтры 10, генератор 11 линейно-частотно-молулированного напряжения, генератор 12 пилообразного напряжения, индикатор 13, смесители 14, генератор 15 сетки частот, вторые полосовые фильтры 16, усилитель 17 промежуточной частоты, первый коммутатор 18, второй смеситель 19, усилитель 20 промежуточной частоты, дисперсионный фильтр 21, детектор 22, второй коммутатор 23, многоотводную линию 24 задержки, блок 25 сравнения, сумматор 26, формирователь 27.

Анализатор спектра работает следующим образом.

Анализируемые сигналы подают на входы избирательных фильтров 2, ко торые разделяют весь диапазон анализируемых частот на ряд частотных поддиапазонов. Избирательные фильтры2 имеют одинаковые полосы пропускания, но различные средние частоты,

В каждом частотном поддиапазоне сигналы с выхода избирательного фильтра 2 поступают на вход смесителя Зина вход смесителя 14. На другой вход смесителя 3 через пер-. вый полосовой фильтр 10 поступает одно из колебаний генератора 9 сетки частот. Под действием этого колебания анализируемый сигнал, преобразуется по частоте в смесителе 3 в промежуточную полосу частот. На другой вход смесителя 14 через втдрой полосовой фильтр 16 поступает одно из колебаний генератора 15 сетки чатот. Под действием колебания генератора 15, которое отличается по частоте от колебания генератора 9 «а некоторую величину, сигнал преобразуется по частоте во вторую промежуточную полосу частот, частоты которой совпадают с частотами перво полосы. В результате такого преобразования по частоте одних и тех же сигналов их промежуточные частоты на выходах смесителей 3 и 14 отличаются по частоте не некоторую величину, имеющую вполне определенное значение для данного частотного поддиапазона. Частоты колебаний генераторов 9 и 15 сетки частот выбирают таким образом, чтобы величина этой разности между промежуточными частотами сигналов на выходах смесителей 3 и 14 отличалась при переходе от одного частотного поддиапазон к другому.

Генератор 9 сетки частот одновременно вырабатывает ряд гармонически колебаний, у которых разность часто между соседними колебаниями равна разности между средними частотами соседних по частоте избирательных фильтров 2.

Генератор 15 сетки частот отличается от генератора 9 тем, что формирует ряд гармонических колебаний, у которых частота каждого колебания отличается от частоты соответствующего колебания первого ряда на некоторую величину. Величина первоначального сдвига по частоте между колебаниями обоих рядов определяется величиной разрешающей способности .устройства по частоте. При переходе к последующим парам колебаний, которые преобразовывают сигналы одного частотного поддиапазона, этот частотный сдвиг наращивают на величину, равную первоначальному сдвигу частот колебаний.

Каждый полосовой фильтр 10 (полосовой фильтр 16) предназначен для выделения по частоте одного из колебаний, формируемых, генератором 9 сетки частот.

После одновременного преобразования сигналов всех частотных поддиапазонов в смесителях 3 они усиливаются в УПЧ 4 и через первый коммутатор 18 передаются на вход смесителя 5 . На второй вход смесителя 5 поступает линейно-частотно-модули- . рованное колебание с выхода генератора 11. В смесителе 5 сигналы преобразуются в линейно-частотно-модулированные колебания, а затем поступают в усилитель б. Усиленные сигналы подают в дисперсионный фильт 7. Так как импульсная характеристика фильтра 7 согласована с законом линейной частотной -модуляции сигналов, то он сжимает эти сигналы. С выхода дисперсионного фильтра 7 сжатые импульсы поступают на детектор 8, которым детектируются. Продетектированные сжатые импульсы подаются через второй коммутатор 23

на один из .входов блока 25 сравнения.

Аналогич чые действия производят, с сигналами, преобразованными по частоте в смесителях 14. Эти сигналы с выхода смесителей 1-4 поступают в УПЧ 17, где усиливаются, и через коммутатор 18 передаются на смеситель 19. На второй вход смесителя 19 поступает линейно-частотно-модулированное колебание генератора 11, под действием которого сигналы преобразуют по частоте. Затем преобразованные сигналы усиливают в УПЧ 20 и сжимают в дисперсионном фильтре 21, Сжатые импульсы детектируют детектором 22. Продетектированные сжатые импульсы с выхода детектора 22 поступают через второй коммутатор 23 на вход многоотводной линии 24 задержки.

Временное положение сжатых импульсов, которые образовались от .одних и тех же анализируемых сигналов, на выходах детекторов 8 и 22 не совпадает . Величина временного сдвига между этими сжатыми импульсами прямо пропорциональна величине частотного сдвига между гармоническими колебаниями генераторов 9 и 15, которые преобразователи по частоте эти сигналы в смесителях 3 и 14, В связи с тем, что для каждого частотного поддиапазона величина разности между частотами колебаний разная, то и временной сдвиг между выходными сих- Нсшами детекторов 8 и 22 для каждого частотного поддиапазона индивидуален.

Для того, чтобы выявить принадлежность сжатых импульсов к конкретному частотному поддиапазону, продетектированные детектором 22 сжатые импульсы задерживают в многоотводной линии 24 задержки на величину, равную разности между временными положениями сжатых сигналов на выходе детекторов 8 и 22 первого частотного поддиапазона, затем второго частотного поддиапазона и т.д. После каждой задержки во времни.сжатые . импульсы поступают на один из отводов линии 24 задержки, а затем на вход блока 25 сравнения. На другой вход блока 25 сравнения подают через коммутатор 23 сжатые импульсы с выхода детектора 8. Блок 25 сравнения предназначен для выделения сжатых импульсов, совпадающих по амплитуде и временному положению. Блок 25 сравнения вьщеляет сжатые импульсы, принадлежащие вполне определенному частотному поддиапазону.

С выходов блока 25 сравнения сжатые импульсы поступают на вход сумматора 26, который объединяет сжатые импульсы, а также на входы других устройств, которые используются при спектральном анализе сигналов.

С выхода.сумматора 26 сжатые импульсы поступают на вход управления яркостью луча индикатора 13. В результате воздействия сжатых импульсов на индикаторе наблюдаются яркостные метки, по яркост.и свечения которых судят о величине спектральной мощности сигнала.

Кроме того, с выхода блока 25 сравнения сжатые импульсы поступают на входы соответствующих формирователей 27. Каждый формирователь в момент поступления сжатого импульсу формирует прямоугольный импульс, амплитуда которого прямо пропорциональна номеру схемы сравнения блока 25, т.е. номеру частотного поддиапазона. С выходов формирователей 27 импульсы поступают на вход вертикально отклоняющей системы индикатора 13.

0

На вход горизонтально отклоняющей системы индикатора 13 поступает пилообразное напряжение с выхода генератора 12 пилообразного напряжения.

В результате совместного воздействия на системы управления яркостью

5 и положением электронного луча индикатора 13 на его экране высвечены в виде яркостных меток сжатые импульсы (спектральные составляющие) , по положению которых по вертикали опреDделяют вервоначальную частоту частотного поддиапазона (номер поддианазона), а по положению на горизонтальной развертке определяют относительную частоту анализируемого сигнала.

5

Напряжение генератора 12 пилообразного напряжения поступает на вход генератора.11, который под действием этого напряжения вырабатывает линейно-частотно-модулированные ко0лебания.

В целях обеспечения возможности проведения спектрального анализа при возникновении неисправностей в смесителе 5, усилителе 6, фильтре 7, детекторе 8 или в смесителе 19, уси5лителе 20, фильтре 21, детекторе 22 в устройстве с помощью первого и в орого коммутаторов 18 и 23 производят следующие переключения. „.

В случае возникновения отказа в

0 смесителе 5, усилителе 6, фильтре 7, детекторе 8 с помощью первого коммутатора 18 выходы усилителей 4 и 17 промежуточной частоты подсоединяют ко входу смесителя 19, ас помо5щью второго коммутатора 23 выход детектора 22 подключают ко входам блока 25 сравнения и ко входу многоотводной линии 24 задержку.

Во втором случае, когда возникает

0 отказ в смесителе 19, усилителе 20, фильтре 21, детекторе 22 с помощью первого коммутатора 18 выходы усилителей 4 и 17 соединяют со входом смесителя 5, а с помощью второго коммутатора 23 выход детектора 8

5

подсоединяют ко входам блока 25 сравнения и ко входу многоотводной линии 24 задержки.

Работа устройства в первом и втором случаях аналогична.

Таким образом,- предлагаемая конструкцйя анализатора позволяет значительно расширить полосу частот одновременно анализируемых сигнгшов.

Так, например, ёслив анализаторе применить дисперсионные фильтры с длительностью импульсной характеристики С 34 МКС, и полосой пропускания Af 34 мГЦ, то полоса анализаруёмых частот будет примерно в 74 раза шире полосы частот известного анализатора.

Формула изобретения

Анализатор спектра,содержгиций входной преобразователь частоты, состоящий из п параллельно включенных каналов, каждый из которых состоит из избирательного фильтра, подключенного к смесителю и полосового фильтра, выход которого соединен со вторым входом смесителя, а вход подключен к выходу генератора сетки частот, последовательно соединенные второй смеситель, усилитель промежуточной частоты дисперсионный фильтр и детектор, а такжр индикатор, один вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения и ко входу генератора линейно-частотно-модулированного напряжения, выход которого соединен с управляющим входом второго смесителя, причем выходы смесителей входного преобразователя частоты объединены и подключены ко входу второго усилителя промежуточной частоты, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона анализируемых частот , в него дополнительно введены

п вторых полосовых фильтров, п третьих смесителей, второй генератор сетки частот, блок сравнения, формирователь, усилитель промежуточной частоты, сумматор, многоотводная линия згщержки, два коммутатора и последовательно соединенные четвертый смеситель, четвертый усилитель промежуточной частоты, второй дисперсионный фильтр и второй детектор, при этом первые входы третьих смесителей подключены к выходам избирательных фильтров входного преобразователя частоты, вторые входы подключены через вторые полосовые ф11льтры к выходу второго генератора сетки частот, а объединенные выходы соединены со входом третьего усилителя промежуточной частоты, подключенного ко входу первого коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, один выход первого коммутатора соединен со входом второго смесителя, а другой выход подключен ко входу четвертого смесителя, второй вход которого соедине с выходом генератора линейно-частотно-модулированного напряжения, выходы обоих детекторов подключены ко входам второго коммутатора, один выход которого подключен ко входаш блока срав1нения, а другой соединен со входом многоотводной линии задержки, выходы которой соединены со вторыми входами блока сравнения, выхода блока сравнения подключены ко входам сумматора и одновременно ко входам формирователя, выходы которого объединены и соединены со вторым входом индикатора, третий вход которого подключен к выходу сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Вартакесян В.А. Радиоэлектронная разведка, М., 1975, с. 158, 167 (прототип).