Панорамный анализатор спектра

ОП ИСАНИЕ уИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУЪ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик,(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 13.07.79 (21) 2795376/13-21 (51)М. Кл. 6 01 й 23/16 с присоединением заявки йо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621. 317.757(088.8) Опубликовано 15,04.81,Бюллетень МЯ 14 Дата опубликования описания 150481(71) Заявител енинградский институт авиационно(54) ПАНОРАМНЫ ЛИЗАТОР СПЕКТРА 3 Изобретение относится к измери-тельной радиотехнике и может бытьиспользовано для экспериментальногоопределения спектра мощности в анализаторах спектральных характеристикдетерминированных и случайных про-.цессов,Известен многоканальный анализатор спектра мощности содержащий входное устройство, к выходу которогопараллельно подключены М цепей, состоящих иэ последовательно соединенных полосового фильтра, детектора иусредняющего устройства, выходы которых подключены к соответствующим 15входам кольцевого коммутатора, блокразвертки и индикатор 13.Несмотря на высокую скорость анализа подобные измерители спектра мощности обладают рядом недостатков. Вэтих устройствах возможна потеря информации, если спектр исследуемогопроцесса оказывается шире, чем полосачастот, перекрываемых набором фильтров. Иэ-за трудностей, связанных смикроминиатюриэацией фильтров, с понижением области исследуемых частот,возрастают габариты и вес фильтров.Кроме того, возникает необходимостьвыполнения противоречивых требований О по обеспечению высокой разрешанхцей способности и выбору количества фильтров, используемых для анализа.Известен также панорамный анализатор спектра, содержащий посЛедова" тельно соединенные входное устройство смеситель, полосовой фильтр, блок управления, генератор развертки и генератор качающейся частоты, выход которого подключен ко второму входу смесителя, индикатор, первый вход которого подключен к выходу детекто" ра, а второй вход подключен к дру" гому выходу генератора развертки 12.Основным недостатком данного уст.ройства является низкая точность анализа спектра сигналов с изменяю щейся шириной спектра. Несмотря на то,что в.момент времени, когда на индикаторе появляется спектр исследуемого сигнала, скорость анализа изменяется, разрешающая способность анализатора, определяемая полосой пропускания полосового Фильтра, остается постоянной для спектра с любой шириной полосы. Поэтому точность анализа спектра узкополосных сигналов существенно ниже, чем у широкополосных сигналовЦель изобретения - повышение точности анализа.Поставленная цель достигается тем, что в панорамный анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные входное устройство, смеситель, полосовой фильтр, .детектор и индикатор, генератор качающейся частоты, выход которого подключен к второму входу смесителя генератор развертки, первый выход которого подключен ковторому входу индикатора, блок управления, вход которого подключен к выходу детектора, введены последовательно соединенные фазовращатель на 90 д, вход которого подключен к выходу входного устройства, первый .квадратор, блок суммирования, блок дифференцирования, первый интегратор, блок деления и блок формирования регулирующего напряжения, второй вход которого подключен к выходу блока управления, второй квадратор, вход которого подключен к выходу входного устройства, а выход подключен ко второму входу блока суммирования, второй интегратор, вход которого подключен к выходу блока суммирования, а выход подключен ко второму входу блока деления,регулируемый усилитель, первый вход которого подключен ко второму выходу генератора развертки, второй вход подключен к выходу блока Формирования напряжения, а выход подключен к входу генератора качающейся частоты, блок регулирования полосы пропускания, вход которого подключен к выходу блока формирования регулирующего напряжения, а выход подключенко второму входу полосового фильтра, блок регулирования частоты развертки, вход которого подключен.к выходублока Формирования регулирующего напряжения,а выход подключен к входугенератора развертки.На чертеже представлена структурная электрическая схема панорамногоанализатора спектра.Анализатор содержит входное устройство 1, смеситель 2, полосовойфильтр 3, детектор 4, генератор 5качающейся частоты, блок 6 регулирования полосы пропускания, индикатор7, блок 8 управления, регулируемыйусилитель 9, генератор 10 разверткиблок 11 регулирования частоты раз".вертки, блок 12 формирования регулирующего напряженйя, Фазовращатель13 на 90 , квадраторы 14-1 и 14-2,блок 15 суммирования, блок 16 дифФеренцирования, интегратор 17-1 и17-2, блок 18 деления.В .панорамном анализаторе спектрапоследовательно соединены входноеустройства 1, смеситель 2, полосовой фильтр 3, детектор 4, блок 8управления, блок 12 Формированиярегулирующего напряжения, блок 11регулирования частоты развертки,генератор 10 развертки регулируемый усилитель 9, генератор 5 качающейся частоты, выход которого подключен ко второму входу смесителя 2. Выход входного устройства 1 через последовательно соединенные фазовращатель 13 на 90 , первый квадратор 14-1, блок 15 суммирования, к второму входу которого через второй квадратор 14-2 подключен выход входного устройства 1, блок 16 дифференцирования, первый интегратор 17-1 и блок 18 деления, к входу делителякоторого через второй интегратор 17-2подключен выход блока 15 суммирования, подключен к другому входу блока 12 формирования регулирующего напряжения, выход которого подключен также ко второму входу регулируемого усилителя 9 и через блок 6 регулированияполосы пропускания - ко второму входуполосового фильтра 3. Индикатор 7 двумя входами подключен к выходу де" тектора 4 и к другому выходу генератора 10 развертки.Панорамный анализатор спектра работает следующим образом.25 Напряжение исследуемого процессачерез входное устройство 1 поступает одновременно на первый вход смесителя 2, на вход Фазовращателя 13 на 90, и на вход второго квадратора 14-2. На второй вход смесителя 2 подводится постоянное по амплитуде напряжениес частотой Г / (от генератора 5 ка-. чающейся частоты), средняя частота которого устанавливается близкой кЗ 5 средней частоте спектра исследуемогосигнала. Частотная модуляция (линейное качание частоты) достигается врезультате воздействия на генератор5 качающейся частоты напряжения свторого выхода генератора 10 развертки, которое проходит на вход генератора 5 качающейся частоты через регулируемый усилитель 9. Одновремен-но с первого выхода генератора 10развертки пилообразное напряжение 45 поступает на второй вход индикатора7 для создания горизонтальной развертки электронного луча трубки. Вэтом случае перемещение луча трубкипо горизонтали пропорционально час тоте и горизонтальная ось служитосью частот. Частота развертки генератора 10 развертки регулируетсянапряжением, поступающим с выходаблока 11 регулирования частоты раз вертки. Напряжение с выхода смесителя 2 поступает на вход полосовогофильтра 3, имеющего центральную частоту настройки Г и узкую полосупропускания ь, величина которой регулируется напряжением с выхода бло- Ю ка 6 регулирования полосы пропускания. Через полосовой фильтр 3 проходит участок исследуемого спектра.шириной Г, для составляющих которо-;го в данный момент выполняется усло вие Г - Г. = Г + 1/2. Напряжениеспособность анализатора, обеспечивающую малую относительную погрешностьанализа. Для узкополосных анализируемых спектров полоса пропускания полосового фильтра 3. Устанавливается боле узкая, чем для широкополосныхспектров. При этоф относительнаяпогрешность анализа широкополосных иузкополосных спектров остается постоянной, что повышает точность их анализа. Одновременйо с регулированиемполосы пропускания полосового фильтра 3, т.е. регулированием разрешающей способности анализатора, осуществляется,пропорциональное регулирование частотыразвертки генератора 10 развертки и частотный масштабизображения на экране индикатора 7.Блок 11 регулирования частоты развертки под действием регулирующегонапряжения устанавливает частотуразвертки такой величины, чтобы времяанализа было обратно пропорциональноотрегулированной полосе пропусканияполосового Фильтра 3, т.е. пропорционально измеренной среднеквадратичес-.кой ширине спектра, для реализацииустановленной разрешающей споеобности анализатора. Благодаря этому одно"временно задается необходимая. скорость изменения частоты колебанийгенератора 5 качающейся частоты. Одновременно с этим регулирующее напряжение с выхода блока 12 формирования регулирующего напряжения устанавливаетчастотный масштаб изображения пропорциональным измереннойсреднеквадратической ширине спектраисследуемого сигнала путем регулирования коэффициента усиления регулируемого усилителя 9 по второму входу.Амплитуда пилообразного напряжения,поступающего со второго выхода генератора 10 развертки на вход генератора 5 качающейся частоты регулиру"ется в регулируемом усилителе 9 таким образом, что диапазон качаниячастоты генератора 5 качающейся час- .тоты устанавливается пропорциональным измеренной среднеквадратическойширине спектра. Это позволяет производить анализ и индикацию только тойчасти частотного диапазона, в которой расположен спектр анализируемого сигнала. Все это приводит в конечном итоге к повышению точностианализа спектра исследуемой реализации. формула изобретения Панорамный анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные входное устройство, смеситель, полосовой фильтр; детектор и индикатор, генератор качающейся частоты, выход которого подключен к второму входу смесителя, генератор развертки,с выхода полосового Фильтра 3 детектируется квадратичным детектором4 и подается на первый вход индикатора 7 для отклонения луча трубки повертикали. Отклонение луча по вертикали пропорционально среднему значению мощности соответствующего участка5спектра, заключенного в полосе.частот д Ф. Одновременно сигнал с выхода детектора 4 поступает на входблока 8 управления, который работаетв пороговом режиме и формирует прямоугольный сигнал, длительность которого определяется передним и задним скатами огибающей спектра мбщности исследуемой реализации по появлению и пропаданию сигнала на выходе.полосового фильтра 3 и, соответственно, детектора 4. Сигнал исследуемой реализации с выхода входногоустройства 1 одновременно поступаетна вход второго квадратора 14-2 и 2 рферез фазовращатель 13 на 90 наовхоц первого квадратора 14-1, возводящие мгновенные значения сигналовв квадрат, выходные сигналы которыхпоступают на входы блока 15 суммирования. Сигнал с выхода блока 15суммирования, пропорциональный квад. рату огибающей входного сигнала,одновременно поступает на второй интегратор 17-2 и через блок 1 б дифференцирования в . на первый интегратор 17-1. Сигнал с выхода первогоинтегратора 17-1 поступает на входделимого блока 18 деления, навходделителя которого поступает сигналс выхода второго интегратора 17-2.С выхода блока 18 деления напряжение,пропорциональное среднеквадратической ширине спектра исследуемого процесса, поступает на первый входблока 12 Формирования регулирующего 4 Онапряжения, который вырабатывает напряжение регулирования, соответствующее измеренной среднеквадратической ширине спектра анализируемогосигнала, поступающее на второй входрегулируемого усилителя 9, для регулировки коэФФициента-усиления, навход блока 6 регулирования полосыпропускания и на вход блока 11 регулирования частоты развертки. Регулирующее напряжение с выхода блока 12 формирования регулирующего напряжения поступает на входы блоков .регулирования только в те моменты,когда на выходе блока 8 управлЕнияимеется прямоугольный управляюший . 55сигнал, соответствующий тому, что впросматриваемый участок спектра по.пал спектр анализируемого сигнала.При этом под действием регулирующегонапряжения уменьшается до оптималь- Яной ширина полосы пропускания полосового Фильтра 3, пропорциональнаясреднеквадратической ширине спектраисследуемого сигнала, до величины,определяющей необходимую разрешающую 6582067 Составитель Е. ДанилинаС. Тимохина Техред М.кощтура Корректор Г. Назаро К Заказ 1840/63 Тираж 732 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Ж, Подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна первый выход которого подключен ко второму входу индикатора, блок управления, вход которого подключен к выходу детектора, о т л н ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности анализа, в него введены последовательно соединенные фазовращатель на 90 , вход которогооподключен к выходу входного устройства, первый квадратор, блок суммирования, блок дифференцирования, первый интегратор, блок деления и блок формирования регулирующего напряжения, второй вход которого подключен к выходу блока управления, второй квадратор, вход которого подключен к выходу входного устройства, а выход подключен ко второму входу блока суммирования, второй интегратор, вход которого подключен к выходу блока суммирования, а выход подключен ко второму входу блока деления, регулируемый усилитель, первый вход которого подключен ко второму выходу генератора развертки, второй входподключен к выходу блока Формирования напряжения, а выход подключенк входу генератора качающейся частоты, блок регулирования полосы пропускания, вход которого подключен к выходу блока формирования регулирующего напряжения, а выход подключен ковторому входу полосового филтра,блок регулирования частоты развертки, вход которого подключен к выходублока формирования регулирующего напряжения, а выход подключен к входугенератора развертки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе15 1. Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайныхпроцессов. М., "Энергия", 1972,с.244-246.2. Мартынов В. А. и Селихов Ю. И,щ Панорамные приемники и анализаторыспектра. М., "Сов. радио", 1964,с.379, рис. 8.10.