Анализатор спектра

Сфез Сов етскикСоциалистическиеРестублин ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет 3 Ъвударствнеы 11 квнитвт СССР вв делан иабрвтвии 11 и открытий(72) Авторы изобретения В. И. Зеленцов и В. П. Шиян Научно-исследовательский институт ядерной изики,электроники и автоматики при Томском политехническоминституте им. С.М. Кирова(54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА Изобретение относится к техникеСВЧ, а именно к измерению частотногоспектра одиночных СВЧ-импульсов наносекундной длительности,Известен анализатор одновременногодействия, представляющий собой набор5узкополосных фильтров-резонаторов,полосы пропускания которых перекрывают заданный частотный диапазон, и выходы которых подключены к детекторам,10подсоединенным к коммутатору и регистрирующему устройству 11.Недостаток анализатора одновременного действия заключается в том, чтоон, измеряя модуль спектральной функции, не дает возможности судить о временной зависимости амплитуды и несущей частоты измеряемого импульса, т.е.восстановить и зарегистрировать исходный импульс по отклику измерительной системы.Известно также устройство, позволяющее производить частотный анализ одиночного СВЧ-импульса и восстанавливать по отклику измерительной системыисследуемый сигнал, которое содержитдисперсионную линию задержки, тройник, СВЧ-детектор, усилитель, генератор напряжения развертки, источник калибрационного сигнала, калибрационныйсиеситель, блок формирования частотных отметок и осциллографический-индикатор 21. Однако при случайном характере генерируемого сигнала, когда заранее неизвестно приближенно несущая частота или спектр сигнала превьввает полосу пропускания,дисперсионной линии, измерение спектра сигнала известным устройством становится невозможным.Кроме того, известный анализатор на дисперсионной линии задержки, давая возможность восстановить исходный импульс при пропускании выходного отклика через линию с обратной дисперсией, не позволяет зарегистрировать вго временную зависимость для случая3 . 840764 4однократного режима с частотой запол- дают на блоки 5, 6 и 7 дискретногонения Ъ 3 ГГц преобразования импульсов и блок 8 изЦель изобретения - увеличение поло- мерения задержек. Блоки 5, 6 и 7 дис"сы анализируемых частот. кретного преобразований импульсов обесЭта ельцель достигается тем, что . 5 печивают представление входного видеов анализатор спектра, содержащий дис- импульса в виде серии нормализованперсионную линию задержки и детек- ных по длительности импульсов, амплитор, дополнительно введены два детек- туды которых соответствуют мгновеннымтоРа, три блока дискретного преобра- значениям амплитуды квантовой огибазования импульсов, три аналого-циф ющей импульса, т.е. каждый из блоковровых преобразователя, блок измерения 5, 6 и 7 дискретного преобразованиязадержек и блок преобразования вре- импульсов дает изображение огибающеймя-код, причем входы детекторов под- в виде точек, каждая из которых предключены к началу, средней точке и кон" атавляется импульсом фиксированнойцу дисперсионной линии задержки, а 15 длительности соответствующей амплиих выходы подсоединены соответственно тудой, Эти импульсы с определеннойко входу каждого из блоков дискрет- тактовой частотой поступают в анало.ного преобразования импульсов и входам го"цифровые преобразователи 9, 10 иблока измерения задержек, выход калдо, из которых результаты измеренияго из блоков. дискретного преобразова амплитуд этих импульсов в кодах падания импульсов соединен со входом со- ют через шины 13 связи в ЭВМ, тудаответствующего аналого-циФрового пре- же с выхода блока 12 подают резульобразователя, а выход блока измерения таты измерения задержек импульса отзадержек соединен со входом блока пре начала до средней точки, от начала дообразования время-код, выход которого 25 конца и от средней точки до конца диси выходы аналого-циФровых преобразова- персионной линии 1 задержки.телей подключены к выходу. устройства, Ключевым элементом в приведеннойНа Фиг. 1 представлена Функциональ- схеме анализатора спектра являетсяная схема анализатора спектра; на блок дискретного преобразования имфиг. 2 - схема блока дискретного пре пульсов, который обеспечивает преобобразования импульсов. разование огибающей одиночного видеоУстройство содержит дисперсионную импульса 1 получаемого после детектилинию 1 задержки, детекторы 2, 3 и 4, рования СВЧ"импульса) в форму, подбл 4 ки 5, 6 и 7 дискретного преобразо- ходящую для ввода в ЭВМ, С этой цельювания импульсов, блок 8 измерения за- З 5 может быть использован рециркулятордержек, аналого-цифровые преобразова- на сверхпроводящей линии задержки,тели 9, 1 О и 11, блок 12 преобразова- который преобразует анализируемый одиния время-код, шины 13 связи с ЭВМ. ночный импульс в серию идентичных поБлоки 5, 6 и 7 дискретного преоб- форме импульсов, каждый из которыхразования импульсов (фиг, 2) содержит 40 стробируется. Полученная последоватройник 14, линию 15 задержки, синх- тельность аналоговых выборок послеронизатор 16, полупроводниковый ди- расширения и усиления преобразуетсяод 17, сверхпроводящую линию 18 эа- в цифровой код с помощью стандартногодержки, смеситель 19, генератор 20 аналого-цифрового преобразователя,стробирующих импульсов, расширитель 21 45 Блок дискретного преобразованияи усилитель-формирователь 22. импульсов работает следующим обраАнализатор работает следующим обзом,разом. Видеоимпульс с детектора 2, предРадиоимпульс при распространении по ставляющий собой огибающую анализидисперсионной линии 1 задержки изме руемого СВЧ-импульса, поступает наняет свою форму в зависимости от час- тройник 14, запускает синхронизатор 16тотного заполнения. От частоты запол- и через линию 15 задержки проходитнения зависит также время, через ко- в систему полупроводниковый диод 17торое появляется отклик на входной им- сверхпроводйщая линия 18 задержки -пульс в средней точке и на конце дис смеситель 19. В результате циркуляперсионной линии 1 задержки. Эти вы- ции импульса в этой системе на входе,ходные импульсы, также как и входной, смесителя 19 создается входная сериядетектируют детекторами 2, 3 и 4 и по- импульсов. Выходные импульсы синхрония предыдущего импульса входнои серии обеспечивается разностью периодов 15 формула изобретенияй 16й Анализатор спектра, содержащийдисперсионную линию задержки и детек..тор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 20 что, с целью увеличения полосы анализируемых частот, в него введены дополнительно два детектора, три блокадискретного преобразования импульсов,три аналого"цифровых преобразователя, 25 блок измерения задержек н блок преобразования время-код, причем входы детекторон подключены к началу, среднейточке и концу днсперснонной линии задержки, а нх выходы подсоединены со ответственно ко входу каждого из блоков дискретного преобразования импульсов и входам блока измерения задержек, выход каждого из блоков дискретного преобразования импульсов со .едннен со входом соответствующего аналого-циФрового преобразователя, а выход блока измерения задержек соединен,со входом блока преобразования время-код, выход которого н выходы ана .лого-цифровых преобразователей подключены к выходу устройства. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеа 5 1. Кушнир Ф.В., Савенко В.Г. иВерник С,И. Измерения в технике связи. И , "Связь", 970, с. 35.2. "Радиотехника и электроника",1959, Р 9, с. 5-65. 5 84низатора 16 запускают генератор 20стробирующих импульсов, который обеспечивает стробирование поступающих напервый вход смесителя 19 импульсоввходной серии, С выхода смесителя 19импульсы с амплитудой, пропорциональной мгновенному значению исследуемого сигнала, в точке стробированиярасширяются распнюрителем 21, усили"ваются усилителем-формирователем 22и подаются на вход аналого-цифровогопреобразователя 9. Сдвиг стробимпуль"сов относительно момента стробировае,сери синхронизатора и входносерии импульсов, причем синхронизатор 16 введен в схему для уменьшенияоткачки энергии из циркулирующего всверхпроводящей линии задержки импульса и может быть выполнен в видерециркулятора на сверхпроводящем кабеле, Для увеличения широконолосности линия 5 задержки также может бытьвыполнена сверхпроводящей,Таким образом, вводя в ЭВИ данныеизмерения огибающих и задержек радиоимпульса, а также характеристики дисперсиониой линии, находят частотное1 заполнение исходного импульса, чтоЬ совокупности с известной огибающей,получаемой с,блоков 5, 6 н 7 дискретного преобразования позволяетопределить временную Форму анализируемого импульса, а по ней рассчитывать фазовый и амплитудныйспектры СВЧ-импульса, Полученные результаты могут быть представленыв любом, удобном для оператора, виде(дисплей, график, цифропечать).Поскольку в предлагаемом анализаторе. нет необходимости в обеспеченииразницы задержки для крайних частотспектраСВЧ-импульса.при его прохождении через дисперсионную линию,задержки много больше длительностиимпульса 7 ОЙ, где д - длительность исследуемого радиоимлульса),то появляется воэможность испольэо 0764 6вать линию с широкой полосой пропус-, кания при небольшой крутизне дисперсионной характеристики, и,тем самым расширить полосу частот одновременного анализа до нескольких ГГц, что осо.бенно важно при исследовании случайных процессов. Так в качестве дисперсионной линии задержки в предлагаемом анализаторе можно использовать 0 гладкий волновод, который обеспечивает при работе на низшем типе колебаний полосу частот, близкую к октаве.