Анализатор спектра

(51)5 6 01 В 23 ЕНИ ИСАН ЗОБР К ЕНТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР(57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для спектрального анализа периодическихэлектрических сигналов, измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фаза-частотных характеристик (ФЧХ) Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть использовано при разработке анализаторов спектра последовательного действия, измерительных приемников и селективных вольтметров и предназначено для спектрального анализа периодических электрических сигналов, измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фазо-частотных характеристик (ФЧХ) четырехполюсников.Цель изобретения - повышение точности, расширение частотного диапазона и увеличение диапазона измеряемых значений фазы.На чертеже приведена структурная схема предлагаемого анализатора спектра,Анализатор содержит преобразователь частоты 1, амплитудный детектор 2, блок 3 управления и обработки, индикатор 4, нелинейный функциональный преобразователь иков. Цель изобретения - ности расширения частотно- увеличение диапазона измечений фазы, Эта цель дением в устройство преобод-напряжение, функциораэователей, интегратора, , блока управления частоователь частоты, амплитудлок управления и обработки, еродин, фазовый детектор, ертки, преобразователь часгенератор. Устройство сопреобразователь частоть 1. етектор, блок управления и икатор, гетеродин, фазовый атор развертки, преобразои опорный генератор, 1 ил,четырехполюсн повышение точ го диапазона и ряемых зна достигается вве разователей к нальных преоб фазовращателя той. Преобраз ный детектор, 6 индикатор, гет генератор раэв тоты, опорный держит также амплитудный д обработки, инд детектор, генер ватель частоты 5, гетеродин 6, фазовый детектор 7, интегратор 8, нелинейный функциональный преобразователь 9, управляемый фазовращатель 10, преобразователь 11 код - напряжение (ПКН), генератор развертки 12, преобразователь 13 частоты,опорный генератор 14, блок 15 управления частотой, преобразователь 16 код - . напряжение (ПКН),Анализатор спектра (АС) имеет три режима работы: спектральный анализ электрических сигналов, измерение АЧХ и ФЧХ четырехполюсников,Спектральный анализ электрических сигналов происходит при включении коммутатора блЬка 3 управления и обработки в положение, при котором сигналы в рабочем диапазоне частот аЬх поступают на вход преобразователя 1, где преобразуются всигнал с фиксированной промежуточной частотой (ПЧ) впчо)пч = мг О)вх (1)и, - частота сигнала гетеродина 6.Сигнал АЧ поступает на детектор 2, затем на блок 3 и далее на вертикально отклоняющие пластины индикатора 4,Измерение АЧХ четырехполюсниковпроисходит при включении коммутатора вположении с использованием следящего генератора(СГ), состоящего из опорного генератора 14 и преобразователя 13, к второмувходу которого подключен гетеродин 6,Опорный генератор 14 вырабатывает сигнал частоты в,г, преобразуемый преобра-.зователем 13 в сигнал частоты о)сг всоответствии с выражением;аэсг = мг - Й)ог (2)При условии, что частота в= ванч всоответствии с (1) и (2) справедливо утверждение всг = авх. т.е, частота сигнала СГравна частоте настройки АС, Уровень выходного сигнала СГ стабилизирован в диапазоне частот АС.При измерении АЧХ четырехполюсникэон включается между выходом СГ и входомАС, АЧХ четырехполюсника на частотеи оп ределяетсяК(о =.ОвхМИсг(в) (3)где О,(о - .амплитуда сигнала, прошедшегочетырехполюсник нэ входе АС,Осг(в) - амплитуда сигнала СГ на входчетырехполюсника,Учитывая, что О(в = сопзт= А, выражение (3).принимает видК(го) = О,х(о/АПеред измерением ФЧХ четырехполюсникаосуществляется калибровка АС при включении коммутатора 17 в положении 1,.Блок 3 управления вырабатывает циф:ровой код, по которому генератор развертки12 устанавливает частоту гетеродина б равной начальной частоте частотного обзора.Производится калибровка собственнойФЧХ измерительного тракта АС, С этойцелью выход СГ подключается нэ вход АС,блок управления и обработки 3 измеряет изапоминает цифровой код, соответствующий выходному сигналу детектора 2, Затемизменяется частота опорного генератора 14и фиксируется код управления, при подачекоторого на преобразователь 15 частотаопорного генератора соответствует максимальному уровню выходного сигнала детектора 2. Этот код запоминается блоком 3 иопределяет равенство частот опорного генератора и ПЧ, что обеспечивает минимальный фазовый набег входного сигнала припрохождении через фильтр ПЧ преобраэователя 1. Затем коммутатор устанавливается в положение, при котором блок 3 измеряет и запоминает цифровой код, соответствующий выходному сигналу фазового детектора 7,пропорциональный фаэовому набегу сигнала СГ в измерительном тракте на данной частоте,Поскольку вторая составляющая выходного сигнала фазового детектора 7 фильтру ется интегратором 8, то этот сигналпропорционален фазовому набегу р сигнала СГ в измерительном тракте на даннойчастотеКФД О 11,)О 2 ( 1 )2Х (Ф с 1 ) КОЛ О 1(б 11) О 2 (г 1.) ХХ соэ с/)сг (11) + дт(11) (4)20 Далее блок 3 генерирует цифровые коды иподает их нэ преобразователь 11, что приводит к изменению фазы фазовращателя 10 и изменению уровня сигнала на выходе фазового детектора 7. Нелинейный функцио нальный преобразователь 9 обеспечиваетпри этом постоянство уровня сигнала на опорном входе (Вх 2) фазового детектора 7О 2(1) = О 2 = соп 31 (5) Определяется и запоминается блоком 3 30 цифровой код, при котором выходной сигнал фазового детектора 7 равен нулю, При этом обеспечивается компенсация набега фазы сигнала при прохождении измерительного тракта, а установленное значение 35 фазы фазовращэтеля определяет этот набегРФВР) = ДсгИ 1) + ф 11) (6) Затем производится перестройка гетеродина 6 по частоте и определяются цифровые коды, позволяющие установить 40 значения фазоврэщателя для компенсациифазового сдвига в тракте на каждой частоте настройки АС. После одного сканирования.по частоте и записи в блок 3 цифровых кодов процесс калибровки собственной ФЧХ 45 тракта считается законченным, Калибровкапроизводится с периодичностью, определяемой стабильностью фазовых характеристик измерительного тракта АС, а также стабильностью фазыфазовращэтеля. Диа пазон изменения фазы фэзовращателя должен быть не менее максимального значения фазового набега в тракте в диапазоне частотПосле выполнения калибровки произво дится подключение четырехполюсника между выходом СГ и входом АС и измерение его ФЧХ в диапазоне частот путем перестройки гетеродина 6. При этом напряжение на входе (вх, 1) фазового детектора 7 будет поддер. живаться постоянным с помощью .каз 793 ВНИИП Тираж ПодписноГосударственного комитета по изобретениям и открь 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КЧТ ССС мп оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 нелинейного функционального преобразователя 5 (т.е. О 1(1) = О 1 = сопзт) и дополнительной погрешности зэ счетнеравномерности АЧХ измеряемого четырехполюсника не возникнет.Поскольку на каждой частоте измерения блок 3 генерирует извлеченный из памяти и определенный в процессекалибровки цифровой код, устанавливающий фазу фазовращателя в положении, прикотором происходит компенсация фазовогонабега в измерительном тракте, то при измерении будет использоваться полный раскрыв характеристики фазового детектора.т,е. ограничений частотного диапазона, вызываемого фазовым сдвигами в тракте, небудет, т,е,Оиэм.фД - соз Ьсг Щ+ рт (0КФ О 1 О 2- рфв Ю+ ь Ю 3 х сов срхЩ Р)где рхЩ - ФЧХ измеряемого четырехпо: люсника,Формула изобретенияАнализатор спектра, содержащий последовательно соединенные с его входомпервый преобразователь частоты, амплитудный детектор, блок управления и обработки и индикатор, последовательносоединенные опорный генератор и второйпреобразователь частоты, выход которогосоединен с выходом анализатора спектра,гетеродин. первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами соответственно первого и второго преобразователей частоты, а вход - выходом генератора развертки.5 своим входом подключенного к первому выходу блока управления и обработки, а также фазовый детектор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с целью повышения точности, расширения частотного диапазона и увеличения ди апазона измеряемых значений фазы, в неговведены первый и второй функциональные преобразователи, управляемый фазовращатель, первый и второй преобразователи код - напряжение, блок управления частотой и 15 интегратор, выход которого подключен квторому входу блока управления и обработки, а вход - выходу фазового детектора, входы которого соединены с выходами функциональных преобразователей соот ветственно, вход первого из которых соединен с выходом первого преобразователя частоты, а вход второго функционального преобразователя через управляемый фазовращатель подключен к выходу опорного ге нератора, вход которого через блокуправления частотой соединен с выходом второго преобразователя код - напряжение, подключенного к третьему выходу блока управления и обработки, четвертый 30 выход которого соединен с входом первогопреобразователя код - напряжение, подключенного своим выходом к второму входу управляемого фазовращателя,