Анализатор спектра

(5 т)М. Кл.н с прмсоедммеммем заявки йо 6 01 К 23/16 Государственный комнтет СССР по делам нзобретеннй н открытнй(53) УДК 621,317. .757 088.8) ОпублмковамО 25.01.80. Бюллетень М 3 Дата опублмкоэамня описания 2 5.01.8 0(72) Авторы изобретеиия М,И.Глухимчук, В,И.Губарь и Ю,И.Туэ Киевский ордена Ленина политехнический институтимени 50-летия Великой Октябрьской социалистическойреволюции(54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА Изобретение относится к областирадиоизмерительной техники и предназначено для точного измерения ампли.тудного спектра исследуемого сигнала. 5Известны анализаторы, содержащие.преобразователь сигнала, генераторлинейно-ступенчатого напряжения,детектор, коммутатор, усилители ииндикатор 11 .Их недостатком являются низкиеметрологические характеристики измерения амплитуд спектральных составляющих исследуемых сигналов,Наиболее близким решением изизвестных является анализатор, содержащий аттенюатор, усилители, смесители, фильтры, аналого-цифровыепреобразователи, блок цифровой памятии индикатор, и следящийгенератор.для определения частоты входных сигналов 2) .Его недостатком является недостаточная точность измерения амплитудыспектральных составляющих,Цель данного изобретения - повышение точности измерения амплитудспектральных составляющих исследуемых сигналов.Эта цель достигается за счет того,что в анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные входной аттенюатор, широкополосныйусилитель, смеситель, усилитель про"межуточной частоты, кварцевый фильтр,преобразователь переменного напряжения в постоянное, аналого"цифровойпреобразователь масштаба амплитуд,блок цифровой памяти, а также гетеродин, выход которого подключен ко вто"рому входу смесителя и одному иэ входов второго смесителя, другой входкоторого подсоединен к выход кварцевого фильтра через коммутатор, второйвход которого подключен к выходугенератора промежуточной частоты,при эта выход второго смесителясоединен с последовательно соединенными вторым усилителем промежуточнойчастоты, вторьм широкополосным усилителем и выходным аттенюатором, счетчик-частотомер, подключенный к выходу второго широкополосного усилителя,блок управления гетеродина, подключенный к управляющему входу гетеродина и входу аналого-циФрового преобразователя масштаба частот, выходкоторого подсоединен к индикатору,дополнительно введены входной переклю"чатель, устройство стабилизацииамплитуды, 1 цифроаналоговый преобразов атель, выч ислит ель ное устройств ои устройство запоминания частот,,причем один вход входного переключателя подсоединен к источникувходного сигнала, другой вход соеди"нен с выходным аттенюатором, а выход(подсоединен к входному аттенюатору,один вход устройства стабилизацииамплитуды подсоединен к выходувторого широкополосного усилителя,второй вход через цифроаналоговый: 1 Опреобразователь соединен с входомблока цифровой памяти, а выход соединен с управляющим входом второгоширокополосного усилителя, входывычислительного устройства подсоединены соответственно к входу и выходублока цифровой памяти, а выход подключен к индикатору, нри этом устрой-ство запоминания частот включеномежду счетчиком-частотомером и блоком управления гетеродином.2 ОНа чертеже представлена структурная схема анализатора.Он содержит последовательно соединенные входной аттенюатор 1,. широкополосный усилитель 2, смеситель 3, 2 Бусилитель 4 промежуточной частоты,кварцевые Фильтры 5, преобразователь6 переменного напряжения в постоянное. (линейный, квадратический,логарифмический), аналого-цифровой преобразователь 7 масштаба амплитуд, блок8 цифровой памяти,Вычислительное устройство 9 содержит, например, последовательно соединенные блок 10 деления, входы 35которого подсоединены ко входу и выходу блока 8 цифровой паМяти, выходблока 10 деления подсоединен к одномуиз входов блока 11 умножения, другой.вход которого соединен с выходом4 Облока 8 цифровой памяти, а выходсоединен с одним из входов индикатора 12.Выход гетеродина 13 подключенк смесителю 3 и к одному из входоввторого смесителя 14, второй вход которого подсоединен через коммутатор 4515 к выходу кварцевых фильтров 5, авыход второго смесителя 14 соединенс последовательным соединением второго усилителя 16 промежуточной частоты, второго широкополосного усилителя 17, выходного аттенюатора 18,одним из входов входного переключателя 19. Второй вход входного переключателя подсоединен к источникувходного сигнала, а выход - ко входу 55входного аттенюатора 1.Генератор 20 промежуточной частотыподсоединен ко второму входу коммутатора 15, счетчик - частотомер 21подсоединен к выходу второго широкополосного усилителя, блок управления22 гетеродина подключен к управляющим входам гетеродина 13 и аналогоцифрового преобразователя 23 масштабачастот, выход которого подсоединен к,индикатору 12.65 К выходу втооого широкополосного усилителя 17 подсоединен счетчик- частотомер 21, соединенный через устройство 24 запоминания частот с блоком 22 управления гетеродином.Блок управления гетеродином соединен с управляющим входом гетеродина 13 и через аналого-циФровой преобразователь 23 масштаба частот соединен с блоком 12 индикации.,К выходу второго широкополосногО усилителя 17 подсаединено устройство25 стабилизации амплитуды, содержащее,например, последовательно соединенные детектор 26, устройство 27 сравнения и усилитель 28 некомпенсации. Вход детектора 26 подсоединен к выходу второго широкополосного усилителя, а выход устройства 28 не- компенсации соединен с управляющим входом второго широкополосного усилителя. На один из входов устройства 27 сравнения подается сигнал через цифроаналоговый преобра.зователь 29 с выхода блока 8 цифровой памяти.Анализатор спектра работает следующим образом.В первый такт измерения источник исследуемого сигнала через входной переключатель 19 соединен со входом анализатора спектра, который осуществляет преобразование Фурье входного сигнала по методу последовательного анализа. Амплитуды спектральными составляющих преобразуются в постоянное напряжение преобразователем 6, затем преобразуются в цифровую Форму преобразователя 7 масштаба амплитуд и запоминаются в блоке 8 цифровой памяти.Точное определение частоты спектральных составляющих входного сигнала осуществляется в канале .фследящего генератора, на вход которого, т.е. на второй смеситель 1 4 через коммутатор 15 поступает сигнал с выхода кварцевого фильтра 5, на выходекоторого находится счетчик-частотомер21, соединенный с устройством 24запоминания частоты, в котором происходит запоминание значений частотыспектральных составляющих входногосигнала.; Ьо второй такт измерения вход анализатора через входной переключатель19 подключен к выходу следящегогенератораканала, т.е. к выходномуаттенюатору 18.Вход канала следящего генератора, т,е, вход смесителя 1 4 через коммутатор 15 соединен с генератором20 промежуточной частоты, со стабильными характеристиками по уровню и частоте.Работой гетеродина 13 управляет блок 22 управления гетеродином, кот- " рый настраивает гетеродин на Фиксированные частоты, соответствующие настройке приемной части анализатора.и канала фследящего генераторана частоты, равные частотам спектральЬых составляющих, определенным в первый такт работы системы и запомненнымв блоке 24 запоминания частот.Таким образом, последовательно во 5времени, на выходе канала следящего генератора устанавливается сигнал,по частоте равный определеннымзначениям частот спектральных составляющих входного сигнала, проаяализи" 10рованного в первый такт измерения, апо уровню устанавливаются равньч 4 изначениями амплитуд соответствующихспектральных составляющих, измеренных приемной частью анализатора в пер-звый такт работы, преобразованныхв цифровую Форму в АЦП 7 масштабаамплитуд, запомненных в блоке 8цифровой памяти и использующихся дляУПранления величиной выходного сигнала в канале " следящего генераторауправляя системой 25 стабилизации,подавая сигнал на один нз входов уст"ройства 27 сравнения через цифроаналоговый преобразователь 29,То есть. во второй такт работыанализатор спектра измеряет значениясигналов, поступающих с каналафследящего генераторан с Фиксированными значениями частот и амплитуд.Сигналы с выхода канала следяще- ЗОго генератора, т,.е, с выходногоаттенсатора 18 через входной переключатель 19 поступают н приемный трактанализатора спектра, который в данномслучае работает н режиме настройки 35на Фиксированные частоты, Параметрыанализа так же,как полоса пропускания, постоянные времеви преобразователей,сохраняются теми же, которыеиспользовались н первый такт иэмере- ЩБиявАмплитуды входных сигналов преобразуются в постоянное напряжение нпреобразователе б, затем преобразуются в цифровую Форму в АцП 7 мас.штаба амплитуд и поступают на вычислительное устройство 9, в которомобрабатываются по определенному алгоритму результаты измерения, полученные н каждом иэ двух тактов работы,и скорректированный результат измерения поступает на блок индикации,Для каждой спектральной составляющей исследуемого спектра производится коррекри результата измерения амплитудыоАлгоритм получения скорректированного результата измерения в част-.ном случае применение алгоритма мультипликативной коррекции погрешностиниражаетсяа 60Уа. Ш у УХ,УтУт(1)где У " результат преобразованияв первый такт работы АС, т.е.результат преобразования амплитуцы спектральной составляющей аналмэируемогосигналаУ - результат преобразования вовторой такт работы АС, т.е.результат преобразованиятестового сигнала, сформированного в канале следящего генератора,уипр. - скорректированный результатизмерения, который используется для индикации илидля последующей обработки,Предложенная структура позволяеткорректировать системетические и медленно изменяющиеся случайные погреш"ности такта прямого преобразованияанализатора спектра, значительно уве.личнвая точность измерения амплитудспектральных составляющих исследуемого сигнала за счет минимальных аппаратурных затрат и применения алго 4.".итмов коррекции, что на этапе создания прецизионных моделей анализаторонспектра является очень актуальнойзадачей. Формула изобретенияАнализатор спектра, содержащий последовательно соединенные входной аттенюатор, широкополосный усилитель, смеситель, усилитель промежуточной частоты, кварцевый Фильтр, преообразователь переменного напряжения в постоянное аналого-цифровой преобразонатель масштаба амплитуд, блок цифровой памяти, а также гетеродин, ныход которого подключен ко второму входу смесителя и одному из входов второго смесителя, другой вход которого подсоединен к выходу кварцевого Фильтра через коммутатор, второй вход которого подключен к выходу генератора промежуточной частоты, прн этом выход второго смесителя соединен с последовательно соединенными вторым усилителем промежуточной частоты, вторым широкополосным усилителем и выходным аттенюатаром, счетчик- частотомер, поцключенный к выходу второго широкополосного усилителя, блок управления гетеродина, подключенный к управляющему входу гетеро- дина и входу аналого-цифрового преобразователя масштаба частот, выход которого годсоединен к индикатору, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения амплитуд спектральных составляющих исследуемых сигналов, дополнительно введены входной переключатель, устройство стабилизации амплитуды, циФроаналоговый преобразователь, вычислительное устройство и устройство запоминания частот, причем один вход входного переключателя подсоединен к источнику вход ного сигнала, другой вход соединен711490 Составитель А.ОрлоТехредН,Ковалева Редактор И.Петрашень ректор Я Веселовск каэ 9002/32 019омитетаоткрыткая наб ПодписноСССР Тираж Государственного елам изобретений осква, М, Рауш ЦНИИП по 113035, д. 4/ Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная,с выходным аттенюатором, а выходподсоединен к входному аттенюатору,один вход устройства стабилизацииамплитуды подсоединен к выходувторого широкополосного усилителя,второй вход через цифроаналоговый;преобразователь соединен с входомблока цифровой памяти, а выход соединен с управляющим входом второгоширокополосного усилителя, входывычислительного устройства подсое"динены соответственно к входу и выходу блока цифровой памяти, а выход подключен к индикатору, при этомустройство запоминания частот включено между счетчиком-частотомероми блоком управления гетеродином. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 9446844, кл. 6 01 й 23/16, 1974.2. Анализатор спектра типа ТР 2370 Фнры Магсоп 1 1 пв 1 гцвеп 1 в ЬМ, "Магсоп 1 1 пв 1 гф, 1973, 14, 9 3, р.50-бО (прототип) .