Анализатор спектра

(56) Зарецкий М,МСинтезаторы частотызовой автоподстройк1974.Радиоизмерительнапект 3.4, 1980, с. йф 3 Мовтович М Е. с кольцом фа - Л.: Энергия,ро техник3 раеееерт ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ К ДВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА (57) Изобретение относится к радио- измерительной технике и предназначено для спектрального анализа периодических электрических сигналов, измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фаза-частотных характеристик (ФЧХ) четырехполюсников. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей анализатора спектра (АС) путем измерения фазовых сдвигов иа фиксированной частоте,АС содержит преобразователь частоты, детектор, блок управления и обработки, индикатор, гетеродин, фазовыйдетектор, генератор развертки, преобразователь 8 частоты, опорный генератор. Блок управления и обработки содержит разъем 10, последовательно соединенные коммутатор 1, аналогоцифровой преобразователь 12, оперативное запоминающее устройство 13, цифроаналоговый преобразователь 14, блок синхронизации 15, операционный усилитель 16, коммутаторы 17,18 иразъемы 19,20,21,22. Применение фазового детектора и блока управления и обработки, а также их связи дают ж воэможность расширить функциональные /р возможности прибора, Введение в сос- ф ф тав АС фазового детектора, измеряющего фазовые сдвиги на фиксированной частоте с высокой точностью, позволяет измерять ФЧХ четырехполюсников в широком диапазоне частот (4-5 декад)2(3, "О)" ; г г ЬфУчг 1 тьэ;аС" 11 енэме 1-1 нед;гина Изобретение отис;с:.тсн к радиаизмерительной технике и нреднязначенодля спектрального анализа периодических электрических сь 1 г налога, измерения амплитудна-частотных характе рис тик (АЧ,) 11 фе 1 эа:1 с.статных характеристик (фЧХ) четырех палюсникав,Цель изобретения - рясщирение1 Йфункциональных вазмажнс 11.тей анали-.затора спектра (АС) путем измеренияфазовых сдвигов на фиксированнойчастотеНа фиг,представлена функциональная схема предлагае аго 1,С," нафиг, 2 -. структурная схема блока управления и обработки.Анализатор спектра соггержкт преобразовательчастоты детектор 2. 21блок 3 управления и Обрабатк 11, .инди "катар 4 гетеродин 5, фазовый детектор6, генератор 7 развертки, г"реобраза-.ватель 8 частоты и опорный генератор9,ВхОд Аь соединен с пе гэньг 1 ЯХОДОМпреобразователя., я ньгх:д - с выходомм преобразователя 8, с вторымвходам преобразователейи 8 подсоединены выходы гетерадина 5, вход 3 Скоторого подключен к первому выходугенератора 7 развертки. 1( выходу г 1 реобразанателяподключень: детектор 2и фазовый детектор 6, второй вход ка"тораго соединен с выходам апарнагсгенератора 9 н ггервым нхадам преобра-.зователя 8, Выходы детекаря 2ваго детектора 6 и генератора 7 сое"динены с входами блока 3, выход которого подключен к входу индикатораБлок 3 управления и аарабатки содержит разъем 10, пас,ггедовэтельно со"единенные коммутатор 1, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 2,оперативное запоминающее устройствац 5(ОЗУ)3, цифроаналоговый п оеабраэаватель (ЦАП) 4 блок 5 .синхронизации, оггерацианнь 1 й усилит 1:ль (ОУ)6,коммутаторы 7 и 8 и раэьемь 1 9-22,Анагнэатор СПЕКтта ИЬ 1 ЕЕ 1 т)ц рЕж 11- ма работы: спектральный анаслиэ электрических сигналан . измеренгяе АЧХ четырехполюсггиксв а. Так:.х. иэмере-.НИЕ ФЧХ ЧЕТЫрЕХггагпОСНИКСгз.Первый режим работы - сггектраль 3 1 ный яняли.1 электрически-. сигналов рабочем диапазоне частот поступают навход ггреабразавателя 1, содержащеговходные фильтры, смесители, усилители и фильтры ПЧ. В преобразователе 1 происходит преобразование сигнала с частотой го . н сигнал с фгп(сиранянной ПЧ И н соответствии сягзгряжением где (д - частота сигнала гетеродина 5,.Сигнал ПЧ гаступает на детектор 2с вьгхода которого видеосигнал поступает на блок 3 ., далее на вертикальна отклонягощие пластины индикатораВторой режим рабать 1 - измерениеАЧХ четырехпогпосников происходитпри включении коммутаторов 7 и 8.,фиг. 2) н полажениес использованием СГ АС, состоящего иэ опорногогенератора 9 и преобразователя 8, квторому входу которагс подключен гете родин 5,Опорный генератор 9 вырабатываетсигнал частоты ы,. Преобразователь 8огпреабра,ует сигнал частоты га н сигогвал чс 1 ста ть 1 я , в саатв етс твии с вы р к нием При условии, что частота Ы,. = И о н .Оатнетстнии с ,1) и (21 справедлива утвержде;-гиен= Я ., т.е, частота сигнала СГ равна частота настройки АС. Уровень выходного сигнала СГ стабилизирован н диапазоне частот АС,При измерении АЧХ четырехпалюсникав исследуемый четырехполюсник включается между вьгходам СГ и входом АС. АЧХ к 1 С;, чеь 1 рехпалюгникя на частоте я определяется следующим абря -11 мглитудгг сь 11 наля11 ров щедшега через четырехг 1 ОП 1 оснггК 1 ВкадЕ А(11 11 1 г . и ггя входе гетырехп Олюс:гика .я, -:-О м 1;литуда игн,л1 я ; дп,гг а гане час ТО 1, .11 р -происходит при включении коммутаторов 7 и 8 блока управления и Обработки в полажение 1., Сигналы з Угетам , ч, 1;ыражение11 сап,ас ся к идуьч(7) 50 55 Третий режим работы АС - измере - ние ФЧХ четырехполюсникон осуществляется при включении коммутатора 17 (фиг. 2) в положение ЕТ, Остальные коммутаторы АС ставятся в определенное положение в зависимости от режима работы АС при измерении ФЧХ.Измерение ФЧХ с(У) четырехполюсника происходит в дна этапа: измеря О ется ФЧХ СГ и тракта АС и результаты измерения заносятся в память ОЗУ 13 (таким образом, проводится калибровка ФЧХ АС и СГ), производится измерение совместной ФЧХ четырехполюс ника, СГ и тракта АС, из результата измерения вычитается ФЧХ СГ и тракта АС, занесенная н ОЗУ, а результат вычитания, т.е, ФЧХ четырехполюсника, индицируется индикатором АС. 20Таким образом, яа входы фазового детектора при измерении ФЧХ СГ и тракта АС подаются сигналы . ц (С ) = соэ сапог" + 9 огР ф дан 25( ) = сон(а;, +.р ). Фазовый детектор вырабатывает сигнал 1 пропорциональный разности фаэ входных сигналов- Чп + Чп 8где- набег фазы в преобразоП)ватель 1;набег фазы в преобраэо 35ватель 8.В данном случае сигнал фазового детектора характеризует совместную ФЧХ СГ и АС, который заносится в память ОЗУ блока 3 управления и обработкии.При измерении ФЧХ четырехполюсника, когда он включается между выходом СГ и входом АС, сигнал на выходе45 преобразователяможет быть представлен в ниде Ц =сони,. ф + ф Чп, + П где О (и ) - значение ФЧХ четырехполюсника на частоте ф" с Г,Фазовый детектор при этом вырабатывает сигнал Сигнал . поступает на вход блока 3 управления и обработки, где из него, происходит вычитание сигнала Б, характеризующего совместную ФЧХ, АС и СГ, Разностный сигналц = Ц -П =ц(и)ТА рпоступает с блока 3 управления и обработки на вертикально отклоняющие пластины индикатора 4. При перестройке гетеродина 5 почастоте, осуществляемой посредствомгенератора 7 развертки, происходитизмерение ФЧХ четырехполюсника в диапазоне частот, и на экране индикатора АС индицируется функция с(У)ФЧХ-четырехполюсника,Блок 3 управления и обработки врежиме измерения ФЧХ работает следующим образом.При проведении калибровки ФЧХ АСкоммутатор 11 включен в положение 11,что обеспечивает запись ФЧХ в памятьОЗУ. Коммутатор 18, коммутирующийпилообразный сигнал генератора 7, также включен в положение 11 и сигнал7 развертки, поступающий на разъем19 (фиг, 2), не проходит. на индикатор40 т.е. индикатор отключен, Генератор 7 создает пилообразный сигнал,производящий перестройку гетеродина5 по частоте в заданном диапазоне.В момент начала развертки генератор7 формирует сигнал, поступающий наразъем 19 и блок 15 синхронизации,импульсы которого запускают АЦП 12,в результате чего он производит 256отсчетов своего входного сигнала,которые в двоичном коде поступаютна входу ОЗУ 13.Таким образом, за время разверткин режиме калибровки ФЧХ происходитзапоминание 256 значений в памятиОЗУ 3.После одного сканирования по частоте и записи в ОЗУ результатов измерения процесс калибровки ФЧХ СГ и АСсчитается завершенным.На нтором этапе измерения ФЧХпри включении четырехполюсника междувыходом СГ и входом АС коммутаторы11 и 18 (фиг, 2) ставятся в положение 1.При этом фазовый детектор 6 вырабатывает сигнал, определяемый выражением (7). Данный сигнал поступаетна разъем 10 блока 3 управления иобработки и через коммутатор 11 на первый вход ОУ 1 б, на втооой вход которого поступает сигнат с ЦАП 14) подключенного к ОЗУ 13.С выхода ОЗУ 13 снимаются данные об ФЧХ АС и СГ, представленные в двоичном коде, и поступают на ПАП 14. который преобразует эти данные я аналоговый сигнал, поступающий на второй инверсный) вход СУ 1 г на выходе которого формируе.ся разностный сигнал. представляющ)п:; собой ФЧХ четырехполюсника,Сигнал П поступает нг вертикально отклоняющие пластины индикатора Сигнал генератора 7 развертки через разъем 19 и коммутатор 18 поступает на горизонтально отклоняющие пластины индикатора 4. При этом на эккране индикатооа А инцицируется ФЧХ четырехполюсника.Применение фазового,цетектора и блока управления и обработки, а также их связей вьп одно отличает предлагааемый АС от известного,так как дает возможнось расширить функциональные возможности прибора, а именно введение в состав АС фазового детектора, измеряющего фазояые сдвиги на фиксированной частоте с высокой точностью, позволяет измерять ФЧХ четырехполюсникоя в ьзироком диапазоне частоты 4-5) декац с той же точностью. Ф о о м у л а и з б р е т е и и яАнализатор спектра, содержащий первь)й преобразователь частоть;, первый вход котрг соединен с входом исследуемго ч тырехполюсника, амплитудньп детектор, вход которого пдключен к выходу первого преобразователя, второй преобразователь частоты вь:хоц которого соединен с входом исследуемого четырехполюсника ) опорьь) . еьера тор Выход кото рого подключен к первому входу второго преобразователя частоты, гетеродин, первый; второй выходы ко -торго соединены с вторыми входамисоответствснн первого и второго преобразователей частоты, генератор развертки, первый выход которого подключен к входу гетердина, а также индикатор) о т л и ч а и щ и й с я тем что, с целью расщирения функ - ьпопальных возможностей, путем из - мерения фазовых сдвигов на фиксированной частоте, в него введены фазовый детектор и блок управления и об - работки, поичем первый и второй входы фазового детектора соединены свыходами соответственно гервого пре 3 О ооразователя частоть). и опорного генератра, а выходы амплитудного детектора, фазового детектора и. генератора развертки подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока управления и обработки, своим выходом соединенног с входоми, чкатора43245 Составитель В. ГубановРедактор О, Головач Техред А.Кравчук Корректор М, Васипьева Подписное Заказ 5419/36 Тираэ 772ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Рауюская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4