Анализатор комплексного спектра Советский патент 1982 года по МПК G01R23/16 

(5) АНАЛИЗАТОР КОМПЛЕКСНОГО СПЕКТРА

Изобретение относится к электрои радиоизмерительной технике и может быть использовано при определении спектральных характеристик ( амплитудного и фазового спектров) элек трических и радиосигналов произвольной формь, а также в системах распоз навания, программируемой фильтрации сигналов и сокращения избыточности сообщений, Известны анализаторы спектра, основанные на ортогональности тригонометрических функций, содержащие мне гоканальную систему, каждый канал ко торой включает в себя балансные модуляторы, балансные детекторы, фильтры, сумматор,- генератор синусоидальных колебаний, квадратор, интеграторы О Недостатками данных анализаторов являются сложность практической реал зации, невозможность микроминиатюризации анализатора, сложность практической реализации и трудности получения стабильных характеристик .анализатора . Наиболее близким к предлагаемому является анализатор комплексного спектра дискретного действия, содержащий блок Формирования и распределения отсчетных значений анализируемого сигнала с функциональными умножителями, выполненный в виде входного электронного коммутатора, связанного с группой запоминающих конденсаторов, подключенных к первым входам функциональных умножителей, сумматор, амплитудный и фазовый детекторы, генератор сетки дискретных . частот и группу электронных коммутаторов, причем выходы функциональных умножителей подключены к входам сумматора, а его выход - к входу амплитудного и первому входу фазового детектора , выходы которых являются выходами анализатора, выходы.генератора сетки дискретных частот подключены ко вторым входам функциональных 391 умножителей через группу электронных коммутаторов, второй вход фазово го детектора подключен к выходу генератора начальной частоты. Генерато сетки дискретных частот содержит ген ратор гармоник, генератор начальной частоты и однополосные модуляторы, причем выходы генератора гармоник подключены к соответствующим первым входам однополосных модуляторов, ВТО рые входы которых подключены к выход генератора начальной частоты, .выход генератора начальной частоты и выходы однополосных модуляторов являются выходами генератора сетки дискретных част от L 2 . Недостатками известного анализатора комплексного дискретного действия являются сложность технической реализации при повышении стабильноети, что определяется необходимостью использования N, где N - число отсчет ных значений анализируемого сигнала , однополосных модуляторов и N синхронных коммутаторов , отличающихся один от другого установкой начальной фазы. Флуктуации ( нестабильности и неточности установки коэффициентов передачи однополосных модуляторов передаются на соответствующие OTсчеты анализируемого сигнала и создают за счет этого аппаратурную погрешность анализа. Кроме того, известный анализатор не обеспечивает микроминиатюризацию за счет необходимости использования N однополосных модуляторов, которые должны обладать частотной селективностью, а также N электронных коммутаторов на N положений каждый, т.е. каждый электрон ный коммутатор имеет М выходов. Цель изобретения - .повышение стабильности и обеспечение микроминиатю ризации анализатора. Поставленная цель достигается тем, что в анализатор комплексного спектра, содержащий блок формирования и распределения отсчетных значений анализируемого сигнала, выполненный в виде входного электронного коммутатора, связанного с группой .запоминающих конденсаторов, подключенных к первым входам функциональных умножителей, а также сумматор, входы которого подключены к выходам функциональных .умножителей .амплитудный и фазовый детекторы, выходы которых связаны с выходами ана./ лизатора, а его вход - с входом электронного коммутатора, включены частотный фильтр и соединенные последовательно генератор линейно-частотно-модулированного сигнала и аналоговый регистр сйвига с зарядовой связью, соответствующие выходы которого подключены ко вторым входам функциональных умножителей , выходы частотного подключены ко входу амплитудного и первому входу фазового детекторов, его вход - к выходу сумматора, а второй вход фазового детектора подключен к выходу генератора линейно-частотномодулированного сигнала. На чертеже представлена структурная схема анализатора комплексного спект ра. Анали-затор комплексного спектра содержит блок 1 формирования и распределения отсчетных значений анализируемого сигнала с функциональными умножителями 2-1-2-N, выполненный в виде входного электронного коммутатора 3, связанного с группой запоминающих конденсаторов (-N, подключенных к первым входам функциональных умножителей 2-1-2-N, сумматор 5, амплитудный 6 и фазовый 7 детекторы, причем выходы функциональных умножителей 2-1-2-N подключены к входам сумматора 5, выходы амплитудного 6 и фазового 7 детекторов являются выходами анализатора, а его входом вход электронного коммутатора 3, частотный фильтр 8, соединенные последовательно генератор 9 линейночастотно-модулированного сигнала и аналоговый регистр 10 сдвига с зарядовои связью, причем вторые вхо/:1ы функциональных умножителей 2-1-2-N подключены к соответствующим выходам аналогового регистра 10 сдвига, выход частотного фильтра 8 подключен к входу амплитудного 6,и первому входу фазового 7детекторов, а его вход к выходу сумматора 5, второй вход фазового детектора 7 подключен к выходу генератора 9 линейно-частотно-модулированного сигнала. Анализатор комплексного спектра работает следующим образом. С помощью входного электронного коммутатора 3 имеющего N положений, через каждые Т секунд из анализируемого сигнала выбираются его от счетные значения в виде коротких импуль5сов (за время длительности короткого импульса значение анализируемого сигнала практически остаётся неизменным), которые заряжают N запоминающих конденсаторов 4-1- -N. Время одного полного оборота коммутатора составляет NT секунд, ив течение этого времени постоянные напряжения на конденсаторах, пропорциональные последовательному ояду отсчетных значений сигнала, приложены к функци ональным умножителям 2-1-1-N. По ис течении NT секунд входной коммутатор возвращается в исходное положени С момента времени NT+Tg начинается. новый цикл последовательной перезарядки конденсаторов , где То- время воспроизведения спектра анализируемого сигнала. Ко вторым входам функциональных у ножителей 2-1-2-N подводятся напряже ния с выходов аналогового регистра 10 сдвига с зарядовой связью в виде пачки равноотстоящих по времени t коротких импульсов, являющихся выборочными значениями линейно-частотно-модулированного сигнала, поступающего на аналоговый регистр 10 сдвига от генератора 9. Длительность пачки коротких импульсов равна Tg а короткие импульсы в пачке отстоят друг от друга на время Tg/(N-l). На соседних выходах аналогового регистра 10 сдвига пачки коротких Им пульсов сдвинуты на время Tn/(N-l). В результате перемножения напряжений , подведенных к функциональным умножителям 2-1-2-N,суммировании результатов перемножения сумматором 5 и частотной фильтрации фильтром 8 формируется амплитудно-фазомодулированНый сигнал. При этом огибающая амплитуд выходного сигнала частотного фильтра адэкватна амплитудному спектру, а его фа-за - фазовому спектру анализируемого сигнала. I Для раздельного амплитудного и фа зового спектров.амплитудно-фазомодулированный сигнал подводится -к амплитудному 6 и фазовому 7 детекторам причем для фазового детектора в каче стве опорного колебания используется выходное напряжение генератора 9 линейно-частотно-модулированного сигнала. При условии , где средняя частота и девиация частоты линейно-частотно-модулированного колебания, на выходах амплитудно96го и фазового детекторов образуются сигналы, форма которых в выбранном масштабе совпадаеГ с амплитудным и фазовым спектрами анализируемого сигнала. Предлагаемый анализатор отличается от известного тем, что он упрощает техническую реализацию, повышает его стабильность и обеспечивает микроминиатюризацию, что достигается исключением из схемы анализатора N однополосных модуляторов и N синхронных электронных коммутаторов на N положений каждый, где N - число отсчетов анализируемого сигнала, и введенТ1ем в схему анализатора генератора линейно-частотно-модулированного сигнала и аналогового регистра сдвига с зарядовой связью. Существующая в настоящее время технология изготовления приборов с зарядовой связью позволяет технически реализовать аналоговый регистр сдвига с зарядовой связью в микроминиатюрном исполнении и с достаточно стабильными характеристик ками. Формула изобретения Анализатор комплексного спектра, содержащий блок.формирования и распределения отсчетных значений анализируемого сигнала , выполненный в виде входного электронного коммутатора, связанного с группой запоминающих конденсаторов, подключенных к первым входам функциональных умножителей, а также сумматор, входы которого подключены к выходам функциональных умножителей, амплитудный и фазовый детекторы, выходы которых связаны с выходами анализатора, а его вход - с входом электронного коммутатора, о т ли ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения стабильности и обеспечения микроминиатюризации анализатора, в него включены частотный фильтр и соединенные последовательно генератор линейно-частот но-модулированного сигнала и аналоговый регистр сдвига с зарядовой связью, соответствующие выходы которого подключены ко вторым входам функциональных умножителей, выходы частотного фи7льтрд подключены ко входу амплитуд ного и первому входу фазового детекторов, его вход - к выходу сумматора, а второй вход фазового детектора подключен к выходу генератора линеймо-часютно-модулирова Н.ОГО сигнала. 9 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Воллернер Н.Ф. Аппаратурный спектральный анализ сигналов. М., Советское радио, 1977, с. 2. 2.Авторское свидетельство СССР If 2806 1, кл. G 01 R 23/00, 19б9.