Способ последовательного анализа спектра сигнала и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ю 1) 4 С 01 Б. 23/16 ТЕН Н АВТОР о вып.4,с. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗ У СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО АНАЛИЗАСПЕКТРА СИГНАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к областирадиоизмерительной техники и позволяет повысить точность измерений исократить время их проведения во всемдинамическом диапазоне до длительнос"ти одного цикла просмотра исследуемого диапазона частот. Устройство, реализующее способ, содержит режекторный Фильтр 2, анализатор 3 спектра,включающийширокополосный тракт 4,смеситель 5, полосовой Фильтр 6, усилитель 7 промежуточной частоты, детектор 8, например логаримическии детектор, генератор 9 развертки, частотномодулированный гетеродин 10 и индикатор 11, Кроме того, устройство имеет управляемый аттенюатор 13, выполненный, например, на диодах. Введение блока 1 согласования, выполненного, например, в виде кольцевого или щелевого моста, линии 12 задержки, сумматора 15, усилителя 16 сигнала и инвертора 17 обеспечивает синхронное с перестройкой анализирующего Ьильтра снятие амплитудно-частотной характеристики используемого режекторного дильтра 2, При помощи бло" ка 14 выделяется огибающая сигнала с частотой гетеродина анализатора спектра, выполненного, например, в виде синхронного детектора, и блока 1 согласования, выполненного напри- (,мер, в виде кольцевого или щелевого моста, в каждый момент измеренного уровня сигнала, 2 с. и 1 з.п.-лы,1 ил.Изобретение относится к,адиоизмерительной технике и предназначенодля автоматического анализа спектрасигнала в большом динамическом диапазоне.Цель изобретения - повышение точности измерений и сокращение времениих проведения во всем динамическомдиапазоне до длительности одного 10цикла просмотра исследуемого диапазона частот. путем синхронного с перестройкой анализатора снятия амплитудно частотной характеристики используемого режекторного Фильтра и 15автоматического учета ее в процессеизмерени 3.На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.Способ осуществляется следующимобразом,Исследуежп 1 сигнал подают на входанализирующего Фильтра (анализатораспектра) через режекторный Фильтр сзаданной амплитудно-частотной характеристикой (зависимость коэффициентапередачи от частоты), подавляющейнаиболее мощные спектральные составляющие исследуемого сигнала. В результате этого уровень максимальныхспектральных составляющих на выходережекторного Фильтра уменьшается навеличину затухания используемогоФильтра, что обеспечивает условия ихдостоверных измерений анализирующим,фильтром анализатором спектра), имеющим динамический диапазон 40- 50 дБ,Одновременно и синхронно с перестройкой анализирующего Фильтра в полосечастот обзора анализатора спектрапутем дополнительной подачи на вход40режекторного Фильтра испытательногосигнала, частота которого все времяравна (или отличается на постояннуюизвестную величину) частоте настрой.ки анализирующего фильтра, выделения(например, с помощью синхронного детектора) и измерения уровня этого испытательного сигнала на выходе режекторного Фильтра, снимается амплитудно-частотная характеристика этогоФильтра. Этим обеспечивается получение характеристики используемогоэкземпляра режекторного Фильтра вовсей требуемой полосе частот в реаль"ных условиях его работы одновременно 55с анализом спектра сигнала на выходеэтого Фильтра, что в конечном счетеприводит к повышению точности измере-,ний спектральных составляющих исследуемого сигнала и сокращению времени их проведения. При этом в анализирующем фильтре испытательный сигнал исключается с помощью частотной или амплитудной селекции, например, вы" бором его частоты за пределами полосы пропускания анализирующего фильтра.Сигнал с выхода анализирующего Фильтра, величина которого пропорциональна уровню в логарифмическом масштабе) соответствующих спектральных составляющих исследуемого сигнала, прошедшего через режекторный Фильтр, суммируется с напряжением, обратно пропорциональным уровню испы" тательного сигнала на выходе режекторного Фильтра и соответствующим затуханию этого фильтра на частотах этих же спектральных составляющих исследуемого сигнала. В результате суммирования получается сигнал, величина которого в каждый момент времени равна уровню в логарифмическом масштабе) соответствующей спектральной составляющей исследуемого сигнала, который и регистрируется на индикаторе в зависимости от времени перестройки анализирующего Фильтра, определяющего частоту этой спектральной составляющей.Устройство для реализации способа при последовательном анализе спектра сигнала содержит блок 1 согласования, выполненный например, в виде кольцевого или щелевого моста, режекторный фильтр 2, анализатор 3 спектра, включающий, например, последовательно соединенные широкополосный тракт 4, вход которого является входом анализатора спектра, смеситель 5, полосовой Фильтр 6, усилитель 7 промежуточной частоты и детектор 8, например, логарифмический детектор, последова" тельно соединенные генератор 9 развертки и частотно"модулированный гетеродин 10, выход которого подключен к второму входу смесителя 5, а также индикатор 11, вход развертки которого соединен с вторым выходом генератора 9, развертки, линию 12 задержки, управляемый аттенюатор 13, выполненный, например, на диодах, блок 14 выделения огибающей сигнала с частотой гетеродина анализатора спектра, выполненный, например, в виде синхронного детектора, сумматор 15, усилитель1 б сигнала и инвертор 17, при этом последовательно соединены блок 1 согласования, вход которого является входом устройства, режекторный Фильтр 2 и анализатор 3 спектра, последовательно соединены блок 1 ц выделения огибающей сигнала с частотой гетеродина анализатора спектра, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам частотно-модулированного гетеродина 10 анализатора спектра и режекторнога Фильтра 2, усилитель 1 б сигнала, выход которого подключен также к второму (управляющему) входу управляемого аттенюатара 13, инвертор 17 и сумматор 15, линия 12 задержки входом подключена к выходу детектора 8, а выходом - к второму входу сумматора 15, выход сумматора 15 под ключен к второму входу индикатора 11, причем вход аттенюатора 13 соединен с выходам гетеродина 10, а выход - с вторым входом блока 1 согласования. 25Устройство работает следующим образом. Режекторный фильтр 2 настраивают на известную частоту максимальной спектральной составляющей (например, несущую частоту) исследуемого сигнала, которая подается на его вход через блок 1 согласования, На выходе режекторного Фильтра 2 уровень спектральных составляющих сигнала уменьшается на величину затухания этого фильтра на частотах соответствующих спектральных составляющих, Полученный сигнал через широкополосный тракт. анализатора 3 спектра поступает на вход смесителя 5. На второй вход этого смесителя подается сигнал частотно-модулированного гетеродина 10, частота которого изменяется по пилообразному закону с помощью напряжения генератора 9, чем и обеспечивается перестройка анализатора 3 спектра в заданной. полосе частот, превышающей полосу частот исследуемого сигнала не менее чем на значение промежу 50 точной частоты анализатора 3 спектра. Индикация частоты настройки анализатора спектра, которая пропорциональна величине напряжения генератора 9 развертки, обеспечивается подачей этого напряжения на вход развертки индикатора 11 анализатора спектра с второго выхода генератора 9 развертки. Спектральные составляющие исследуемого сигнала, перенесенные на промежутачную частоту, выделяются на выходе смесителя 5 анализатора спектрапаласовым (анализирующим) Фильтром 6и после усиления в усилителе 7 промежуточной частоты поступают на детектор 8.При этом уровни сигнала на выходе детектора 8 в соответствующиемоменты времени в течение одного цикла перестройки анализатора спектра(перестройки частотно-модулированного гетерадина 10) соответствуют спек"тральным составляющим исследуемогосигнала (в логарифмическом масштабе)после ега прохождения через режектарный Фильтр 2,Одновременно сигнал частотно-модулированного гетеродина 10 анализатораспектра через управляемый аттенюатор13 и второй вход блока 1 согласованиятакже поступает (вместе с исследуемым сигналом) на вход режекторногоФильтра 2. После режекторного фильтра2 этот сигнал (сигнал с частотой иФазой сигнала частотно-модулированного гетеродинг 10) выделяется и детектируется блоком 14 выделения огибающей сигнала с частотой гетеродина10, При этом выходной сигнал блока 14выделения огибающей сигнала с частотой гетеродина 10 анализатора спектра. пропорциональный уровню сигналачастотно-модул-.раванного гетеродина10 на выходе режекторнаго фильтра 2через усилитель поступает на управля-.емый аттенюатор 13, увеличивая егозатухание и, соответственно уменьшаяуровень сигнала частотно-модулированного гетеродина 10 на входе режекторного Фильтра 2 до некоторой величины,при которой цепь обратной связи (режекторный фильтр 2, блок 1 ч выделенияогибающей сигнала с частотойгетеродина10,усилитель,управляемьп аттенюатор 13,и блок 1 согласования) находится в ус-тановившемся режиме. Изменение уровня,сигнала частотна-модулированного гетеродина 10 при его прохождении черезрежекторный Фильтр 2 приводит как кизменению сигналя на выходе блока 14,.так и к затуханию управляемого аттенюатора 13.Таким образом, при перестройкечастотно-модулированного гетеродина10 анализатора спектра по частотеуровень его сигнала на выходе режекторного Фильтра 2 все время поддер П;ИВЯЕтсв т(О(т(ННЫМ .-,.; СЧЕТ ЯВГ( ЯГНЧЕСКОГО ИЭ (ПЕНЬтэ .Б"т(ХЯНт(Я УПРЯВПЯ ЕМОГО атталЯто(т: 1(, ПРИ ЭТОМ ЗатУ" ханна унрявлне;.Ото ттенюятора 13 и О(Чтаир тт" ". т(т . гОт ( тИ(,О( НИЕ (ттР;. - ; - т,т;.,7 Г; -.У( Я т Р-оат,тСИПитЕ "тятт-т т,тЕ т ( т; тОтттт:( т. ВИК С ЯМНЛ.",Нто" т(ЯСТО":Ной ХЯРаТЕ"- т РЧС(ттт(0 тт 3 тт Вт" ЧС(Ыта(Птаб, реп(екторнога (Пиу(-.(.,:я 2,ЙЯЛИЧт,"( д:;ГтэтН 7 т,:(НОГО С: ".КЯЛЯт(аст(,О ьтдтттзотза.р,ттс ; (ерог(ина и:. тэтОГЕ ят т(;:,.т :( ,татура И г;т ОтВЕтс(В .3 Н(3 НЯ ЛЕР;".О( (, ,тГЬН(.4,т ВОдЕ тс",Е т(тэт,; ", ( ОП ЯЗ тта;;ВЛИННия Н л цт" От,т(Е ( ,т-; " т ". .тт ПоддН;"ттот:(,Ь (тт., (;С, т,"-Г(я И Н-( М."Х .т 3(:":(с", т, -;(тт Ояботм СМЕСИт; Я.т, " -.т:Стотта Э",О. О СИГНЯЛЯ СтОттНОСтЬК ДО (т,(Э, ц ОЯ).Я т: ,- тОтЕ(ЯСО( НО"МОДтЛИВОВЙ;.НОГО Ггттт( (т 1 тпт О ЧтотИсхлтт(ЯЯ О то "От."ЯгН "т (т "ЛНтт.тттЬ(ЫХ комбинатцФ нри;т-,.;е тбга.ованни частоты В СМЕ С "ЛЕ .т ЯНЯЛ".Э с Тора;Г(Е.".тала,да детектора 8 задерживается в линии 12 задержки на заданное время, а затем суммируется в сумматоре 15 с напряжением, пропорциональным затуханию режекторного фильтра 2 на соответствующей частоте. Ияпряжение на входе сумматора 15 формируется с помощью инвертора 17, на вход которого 13 поступает сигнал, соответствующийям(ц 1 итудно-частотной характеристике режекторного фильтра 2, Результат суммирования, определяющий уровни спектральных составляющих исследуемо ГО СИГНаЛа В ЛОГЯРИфМИЧЕСКОМ МаСШтабе подается на второй вход индикатора (1 анализатора спектра и осуществляет вертикальное отклонение луча электроннолучевой трубки индикатора. ;Ю Пр(тцесс измерения периодически повторяется с т(ястотой, задаваемой генератором 9 развертки. В результате ня экране индикатора 11 наблюдается изображение спектра в большом дина мическом диапазоне уровней в логарифмическом масштабе.Таким образом повьппение точностиизмерений и сокращение времени их проведения обеспечивается за счет ав-;.д томатнческого учета в процесс измерений реальной амплитудно-частотной характеристики применяемого режекторто (О 1(тт "ряНя Вьцтт ",С у т(З НяЧ(5 НИ(-;.т;т ттт,тт,"д .т ;,т ГОМЕРЯЕМОЙ С(так."Эат(внойт С;т; Я.ЛтДШЕйСИГНЯЛЯ, тЯГ.;Е НЯ .;Г(т-.-т; ;:;РЮ:С,УтОтт(Нтт чт " т т:(1 Т " , т(т гтотОПрн Н "ТО(тт" и "3 Г т" (О.("т тт ЕтттттФ(ИЯНЯДИЭЯ( ООЯ СН,тт , Г а 1 ",т .;" тг."Е И НттНЕИ НЯСтрДй ттт т тт Е 1 О, ГЕр ИЬ Я1 О дц(ЪО ( т; л"О , В 1.:," т т ф,7 т ( ти т 7СО(таьттят(ттвт;,.т ттт (я -;ттт(ттр тт(;,твтОр . 8 т " % г , (,Э(;Птт(тт( (;Иттт(ор-.МЯЦИЮ О ЭЯ т";т.: И " ., Э:(".":. О "З ИЛтат"СОСтянтП,Ш т ;,; ;т;,;ттП тя ,т,( ттуС(;,(уи(т(тт;т ( ь ".,:тП,";(,т;,-,у;З т;ттт.-.,гтаБя. ЧрЕМЧ. (ттт(т-у(-"т : т "-,(тнттеи т(тът"МЕ" утОЧНОЙ т ", .,". ,а , т "ООВЯН(НОГО .- "Р:,;,: т : д;,уоот(ней гпеу:, (:т ,: .,ь, "От ,;тт(,тт,.; ( ит- -СЛЕцтт,МО Г,) ".,ИН Н,"(.".," т;.У;"-: (И ,: ВЫХО" т О р и у л а и з о б р е т е н и я1.Способ последовательногоаналиэаспектра сигнала, основанный на режектор:-;ой фильтрации наиболее мощных спек.тральных составляющих исследуемогосигналя, анализе спектра после режекции и увеличении спектральных составляющих ня величину затухания от режекции на частотах этих спектральныхоставляющих, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения точности измерений уровней спектральныхсоставляющих и сокращения времени ихпроведения ъо всем динамическом диапазоне до, длительности одного цикла п.3просмотра исследуемого диапазона частзт, дополнительно одновременно исинхронно с перестройкой анализируюш=.го фильтра снимают амплитудно-частотную характеристику режекторного(пильтря, умножают в кап(дый моментвремени измеренньп 3 ;на выходе анализирующего фильтра уровень сигнала назначение этой амплитудно-частотной. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 характеристики, определенное в тот же момент времени, и регистрируют полученный .результат как уровень спектральной составляющей исследуемого сигнала.2Устройство последовательного анализа спектра сигнала, содержащее последовательно соединенные режекторный фильтр и анализатор спектра, включающий последовательно соединенные широкополосный тракт, смеситель, по-. лосовой фильтр, усилитель промежуточной частоты и детектор, а также управляемый аттенюатор и генератор раз вертки, один выход которого через частотно-модулированный гетеродин подключен к второму входу смесителя, а другой выход соединен с входом индикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений уровней спектральных составляющих и сокращения времени их проведения во всем динамическом диапазо. не до длительности одного цикла про смотра иСследуемого диапазона частот,в него введены последовательно соединенные блок выделения огибающей сигнала с частотой гетеродина, усилитель, инвертор и сумматор, а также линия задержки и блок согласования, вход которого является входом устройства, выход подключен к входу режекторного фильтра, а второй вход через управляемый аттенюатор связан с выходом частотно-модулированного гете- родина, который одновременно подключен к первому входу блока выделения огибающей сигнала с частотой гетеро- дина, второй вход которого соединен с выходом режекторного фипьтра, при этом выход усилителя соединен с вторым входом управляемого аттенюатора, а линия задержки включена между выходом детектора и вторым входом сумматора, выход которого соединен с, вторым входом индикатора.3, Устройство по п.2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок согласования выполнен в виде кольцевого или щелевого моста.