Анализатор спектра Советский патент 1982 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использован при конструировании селективных микр вольтметров и анализаторов спектраль ной плотности и мощности шумовых и регулярных сигналов. Известны анализаторы спектра, содержащие усилитель, перемнолмтель, перестраиваемый генератор, фильтр, детектор, фильтр нижних частот и индикатор D1 и 121 о Недостатком зтих анализаторов спектра является малая точность изме рения, которая определяется точностью калибровки. При калибровке на вход анализатора подается регулярный сигнал эталонного уровня. Затем анализатор настраивается на частоту калибровочного сигнала по максимальному показанию индикатора. При ручной настройке трудно настроиться на максимум, особенно если полоса фильтра узкая или имеет несколько максимумов разного уровня. Кроме ТОГО, известные устройства калибруются в одной точке, т.е. калибровочный сигнал имеется только на одной частоте В этом случае возникает еще одна составляющая ошибки измерения за счет неравномерности частотной характеристики усилителя . Цель изобретения - повьш1ение точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные усилитель, перемножитель,фильтр, детектор, фильтр нижних частот и индикатор, перестраиваемый генератор, подключенный ко второму входу перемножителя, ключ, введены блок сдвига частоты и генератор сдвига, причем к первому входу блока сдвига частоты подключен выход генератора сдвига, выход перестраиваемого генератора подключен ко второму входу блока сдвига частоты, выход которого че3рез ключ подключен ко входу усилителя. На фиг. 1 приведена структурная схема анализатора спектра; на фиг. и 3 - амплитудно-частотные характеристикиУстройство состоит (фиг. 1) из усилителя 1, перемножителя 2, фильтра 3, детектора 4, фильтра 5 нижни частот, индикатора 6, перестраиваемого генератора 7, блока 8 сдвига частоты и генератора 9 сдвига, ключа 10 . Анализатор спектра работает следующим образом. Входной сигнал поступает на вход усилителя 1, с выхода которого поступает на первый вход перемножителя 2„ На второй вход перемножителя 2 приходит синусоидальный сигнал Рд перестраиваемого генератора 7 Участки анализируемого сигнала отстоящие от частоты Рд на величину ±f, где ftp - верхняя частота полосы пропускания фильтра 3, проходит через фильтр 3. Вьщеленный сигнал поступает на детектор 4, в нагрузке которого выделяется напряжение постоянного тока, пропорцио)альное мощности выделенного сигнала. Напряжение на выходе детектора 4 усредняется с помощью фильтра 5 нижних частот и фиксируется индикатором 6 о В релмме калибровки синусоидальный сигнал с выхода блока 8 сдвига поступает через замкнутый ключ 0 на вход усилителя . Сдвиг сигнала перестраиваемого генератор 7 по частоте производится на величину, равную частоте iоператора 9 сдвига tqft, которая выбирается из условия Еф 0-Рсро Точнее частота Ц выбирается из условия попадания сигнала блока 8 сдвига в точку мак симального подъема частотной харак теристики фильтра 3 (частота Fg , фиг. З)о при анализе регулярных сигналов и в точку EI , при анали зе шумового сигнала. Точка f соответствует среднему значению ам плитудной характеристики фильтра, т.е. услогию S( Sg , где S и Sg площади заштрихованных участков (фиг. 3)с Таким образом калибровоч ный сигнал будет автоматически попадать в полосу прозрачности фильтра 3 во всей полосе анализируемых частот. При этом точность калибров повышается, так как сигнал калибровки с точностью до стабильности частоты генератора 9 сдвига.автоматически попадает в одну и ту же точку частотной характеристики фильтра 3, Точность повышается также за счет того, что при учете характера анализируемых сигналов, расположение калибровочного сигнала относительно характеристики анализирующего фильтра изменяется (точки F - и Fg , фиг 3). Следует отметить, что выполнение фильтра 3 полосовым фильтром (фгг. 2) вместо фильтра нижних частот, приводит к дополнительному вьшгрышу по чувствительности, так как сигнал перестраиваемого генератора 7 F , просочившийся на вход усилителя 1 подавляется фильтром 3. Из взаимного расположения сигналов перестраиваемого генератора 7 FA, блока сдвига 8 и полосы пропускания фильтра 3 (фиг. 2) видно, что сигнал Рд , подавляется фильтром 3, а сигнал F. автоматически попадает в полосу прозрачности фильтра 3, В качестве устройства сдвига может быть применен балансный модулятор. Б случае, если перестраиваемый генератор выполнен, как генератор на биениях, сдвиг можно осуществить с помощью системы фазовой автоподстройки частоты. Изобретение позволяет повысить точность за счет того, чтокалибровочный сигнал от измерения к измерению находится в одной точке частотной характеристики фильтра по сравнению с ручной настройкой, при которой попадание калибровочного сигнала в ту или иную точку анализирукнцего фильтра зависит от оператора, производить автоматическую настройку на частоту калибровочного сигнала ро всей полосе анализируемых частот, что позволяет избавиться от ошибки за счет неравномерности частотной характеристики усилителя. Формула изобретения Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные усилитель, перемножитель,фильтр, детектор ильтр нижних частот и индикатор, 5 перестраиваемый генера-tup, подклю ченный ко второму входу перемножителя, ключ, отличающийс тем, что с цепью повышения точности, в него введены блок сдвига частоты и генератор сдвига, причем к первому входу блока сдвига частоты подключен выход генератора сдвига, выход перестраиваемого геиератора подключен ко второму входу бло 7 ка сдвига частоты, выход которого через ключ подключен ко входу усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертияе 1.Авторское свидетельство СССР 260006, кл. G 01 R 23/16, 1968. 2.Мирский Г.Я, Определение характеристик случайных процессов. м., Энергия, 1967, с. 361