Анализатор спектра

) ССР 60. идетельство С 1 В 23/16, 19 ктра СКЧ.2-4 хниГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБ ЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретениемерительной техниния - расширениевозможностей. Анасодержит широкопоситель 2, усилитечастоты, детекторбающей, цифровыедифференцировани 977, с,4 3, 11 ЕКТРАотносится к радиоиз ке, Цель изобретеФункциональных лизатор спектра лосный тракт 1, сме ль 3 промежуточной4, детектор 5.огичастотомеры, блок 7 я частотно модули рованный гетеродин 8, генератор %развертки, индикатор 10, запоминающиеблоки 11.1-11.3, цифровой элемент 12сравнения, цифровой запоминающий блок13, переключатель 14, функциональныеусилители 15.1,и 15.2, электронныеключи 6.1-16,3, вычитающие усилители 17.1 и 17,2, ВБ-триггер 18, сумматор 19, пороговый элемент, экстрематор 21. Введение последовательно соединенных первого функционального усилителя, первого электронного ключа,первого и второго запоминающего блока, сумматора переключателя первогои второго цифрового частотомера, элемента сравнения, триггера, детектораогибающей, экстрематора позволяетрасширить Функциональные воэможности.1 илИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может бытьиспользовано для анализа спектровсигналов, в том числе внеполосных 5спектров излучений радиопередатчикови других источников излучений.Цель изобретения - .расширение функциональных возможностей устройства,На чертеже представлена структур- Оная электрическая схема предлагаемого анализатора спектра,Анализ атор спектра содержит широкополосный тракт 1, вход которого являетсявходом анализатора спектра, смеситель 152, усилитель 3 промежуточной частоты,детектор 4, детектор 5 огибающей, первый б, и второй 6.2 цифровые частотомеры, блок 7 дифференцирования, выполненный, например, в виде дифферен цирующего усилителя, частотно-модулированный гетеродин 8, генератор 9развертки, индикатор 1 О, первый 11.1,второй 11,2 и третий 11.3 запоминающие блоки, цифровой элемент 12 сравне ния, цифровой запоминающий блок 13,переключатель 14,первый 15.1 и второй 15.2 Функциональные усилители,первый 16.1, второй 16.2 и третий16.3 электронные ключи, первый 17.1и второй 17.2 вычитающие усилители,ВБ-триггер 1,8, сумматор 19, нороговый элемент 20, экстрематор 21, приэтом последовательно соединены широкополосный тракт 1, смеситель 2, усилитель 3 промежуточной частоты, де 35тектор 4 и индикатор 10, к второмувходу которого подключен первый выход генератора 9 развертки, последовательно соединены первый функциональный усилитель 15,1, вход которогоподключен к второму выходу генератора 9 развертки, первый электронныйключ 16,1, первый запоминающий блок11.1, сумматор 19, переключатель4514, второй вход которого соединен свторым выходом генератора 9 развертки, частотно-модулированный гетеро;дин 8, выход которого подключен так"же к второму входу смесителя 2, первый цифровой частотомер 6,1, цифровой элемент 12 сравнения и ВБ-триггер 18, инверсный выход которого соединен с управляющими входами первого16.1 и второго 16,2 электронных клю 55чей, последовательно соединены второй электронный ключ 16,2, вход которого подключен к второму выходу гене-ратора 9 развертки, второй запоминающий блох 11,2, первый вычитающий усилитель 17.1, неинвертирующий вход которого соединен с вторым выходом генератора 9 развертки, и второй Функциональный усилитель 15.2, выход которого подключен к второму входу сумматора 19, последовательно соединенывторой цифровой частотомер 6.2, входкоторого подключен к выходу частотномодулированного гетеродина 8, и цифровой запоминающий блок 13, вьгходкоторого соединен с вторым входомцифрового элемента 12 сравнения, последовательно соединены детектор 5огибающей, вход которого подключен квыходу детектора 4, экстрематор 21и третий электронный ключ 16.3, выходкоторого соединен с управляющимвходом второго цифрового частотомера6,2, последовательно соединены третийзапоминающий блох 11.3, вход которогоподключен к выходу детектора 5 огибающей, второй вычитающий усилитель 17.2,инвертирующий вход которого соединенс выходом детектора 5 огибающей,и пороговый элемент 20, инверсный выход которого подключен к управляющемувходу третьего электронного ключа16.3, причем вход блока 7 дифференцирования соединен с вторым выходомгенератора 9 развертки,.выход подключен к управляющим ВХ дам цифровогозапоминающего блока 13, первого 11,1,второго 11.2 и третьего 11.3 запоминающих блоков и В-входу ВБ-триггера 18,Анализатор спектра работает следующим образом.В начальный момент времени информация в первом 11,1, втором 1,2 итретьем 11,3, а также в цифровомзапоминающем блоке 13 отсутствует.В результате при любом значении частоты частотно-модулированного гетеродина 8, которая измеряется первымцифровым частотомером 6.1 и поступает в виде кода на первый вход цифрового элемента 12 сравнения, на выходе этого элемента .будет вырабатываться напряжение 11, соответствую 1 11щее 1 ( значение частоты н а перв омвходе б ол ьше значения частоты н автором входе) , Напряжение У , пос тупает на Б-в ход ВЯ -триг г ера 1 8 и об е спечив ает нахождение е го в положении11 13при котором на инверсном выходеВБ-триггера 18 напряжение У соответ"и2ствует 0 . 11 ри этом первый 6,1 иматором 21 в момент выделения второго максимума, также пройдет на управляющий вход второго цифрового частотомера 6,2, который зафиксирует частоту частотно-модулированного гетеродина 8, соответствующую этому большему максимуму. Если следующий максимум огибающей спектра исследуемого сигнала меньше предыдущего, то навыходе второго вычитающего усилителя 17.2 будет вырабатываться напряжение У ) О, которое переводит порого 7 в11 11вый элемент 20 в положение 1поэтому на е го инверсном выходе напр яжение становится соответствующим"0 " , что приводит к закрытию третьего электронного ключа 1 6 . 3 . В ре зультате импульс 08 , вырабатываемый э кс трематор ом 2. в этом случае , науправляющий вход второго цифровогочастотомера не поступает . Таким образом , в с втором цпфров ом частотомере6 . 2 фиксируется частота ч ас тотно-мо 5 дулир св анно го ге теродина 8 , соотве тств ующая настройке анализатора спектра н а наибольший максимум спектр альных составляющих ,В момент окончания первого цикла 30 пер е с т рокки анализатора спектра почас тсте путем дифференцирования обратного хода пилообразного напрякения генератора 9 развертки н а выходе блока 7 дифференцирования вырабатыва1 В 1ется импульс Б который поступает науправляющий вход цифрового запоминающегоблока 13 и осуществляет в нем записьзначения частоты частстно-модулированного гетеродина 8, зафиксированноговторым цифровым частотомером 6,2, ина управляющий вход третьего запоминающего блока 11.3, а также на В-входВБ-триггера 18, возвращая их в исходное состояние.В начале второго цикла перестройкианализатора спектра по частоте, когда частота частотно-модулированногогетеродина 8 меньше значения, зафиксирсванногс после первого циклаперестройки в цифровом запоминающемблоке 13, на выходе цифрового элемента 12 сравнения напряжение 11соответствует "0", Напряжение Б не.изменяет состояния ВЯ-триггера 18, На 55инверсном выходе этого триггера вырабатывается напряжение П , соответствующее "1", которое открывает пер.вый 16,1 и второй 16,2 электронные ключи. 5 1532882 второй 16.2 электронные ключи закрыты, Пилообразное напряжение с выхода генератора 9 развертки поступает на неинвертирующий вход первого вычитаю- щего усилителя,17.1, на выходе которого вырабатывается такое же пилообразное напряжение ,1 з (напряжение на выходе второго запоминающего блока 17,2 и на инвертирующем входе первого вычитающего усилителя 17.1 равны нулю). Напряжение П во втором функциональном усилителе 15.2 (с показательной амплитудной характеристикой) преобразуется в напряжение Ц, которое на выходе сумматора 19 обеспечивает выработку такого же напряжения о(напряжение на выходе первого запоминающего блока 11.1 и первом входе сумматора 19 равно нулю). Напряжение И поступает через переключатель 14 на вход частотно-модулированного гетеродина 8 и осуществляет перестройку его частоты и соответственно перестройку анализатора спектра в заданной полосе частот по показательному закону.Напряжение 11 огибающей спектра исследуемого сигнала с выхода детектора 5 огибающей поступает на вход экстрематора 21, инвертирующий вход и через третий запоминающий блок 11,3 на неинвертирующий вход второго вычитающего усилителя 17.2, на выходе которого налряжениебудет равно нулю, если текущее значение напряжения У спектральных составляющих больше их предыдущего значения (напряжение на выходе третьего запоминающего блока 11,3 Б равно напряжению У анализируемого спектра, При этом пороговый элемент 20 нахо 11 дится в исходном состоянии О , на его инверсном выходе вырабатывается напряжение, соответствующее "1", поэтому третий электронный ключ 163 открыт, что обеспечивает прохождение импульса Б , вырабатываемого экстрематором 21 в момент настройки анализатора спектра на первый максимум огибающей спектра исследуемого сигнала, на управляющий вход второго цифрового частотомера 6.2, который и фиксирует частоты частотно-модулируе" мого ге-.:еродина 8, соответствующую частоту этого максимума. Если следующий максимум огибающей спектра исследуемого сигнала больше предыдущего 1 то импульс 111 вырабатываемый экстреПилообразное напряжение генерато"ра 9 развертки поступает на первыйФункциональный усилитель 15.1 с логарифмической амплитудной характерис 5. тикой и неинверстирующий вход перво-,го вычитающего усилителя 17,1, ачерез открытЫй второй электронныйключ 16.2 и второй запоминающий блок11.2 - на инвертирующий вход первого вычитающего усилителя 17.1 Приэтом напряжение АЗ на выходе первоговычитающего усилителя )7.1 и, следовательно, напряжение П на второмвходе .сумматора 19 (на выходе второго функционального усилителя 15.2)будет равно нулю. На первый вход сум"матора 19 через открытый первый электронный ключ 16.1 и первый запоминающий блок 1). поступает напряжениеБ с выхода первого Функциональногоусилителя 15.1, В результате на выходе сумматора 9 вырабатываетсяуправляющее напряжение У, изменяющееся по логарифмическому закону, 25которое через переключатель 14 поступает на частотно-модулированный гетеродин 8 и обеспечивает необходимоеизменение (уменьшение) скорости перестройки анализатора спектра (при 3 Опостоянной скорости развертки индикатора 10) по мере приближения частоты настройки анализатора к частотемаксимальной составляющей спектраисследуемого сигнала,Принастройке анализатора спектрана частоте максимальной спектральнойсоставляющей (С=С), значение которой зафиксировано в цифровом запоминающем блоке 13, на выходе цифрово"го элемента 13 сравнения вырабатывается напряжение У , соответствующееи в1 , которое поступает на Б-входВБ-триггера 8 и переводит его в положение ", На инверсном выходе этого триггера напряжение Ы становитсясоответствующим "О", поэтому первый16.1 и второй 16.2 электронные ключизакрываются. В результате в первомзапоминающем блоке 11.1 запоминаетсяи подается на первый вход сумматора19 напряжение, соответствующеенастройке анализатора спектра на частоту наибольшей спектральной составляющей исследуемого сигнала. Во втором запоминающем блоке 11.2,эапоми 55нается и подается на инвертирующийвход первого вычитающего усилителя17.1 значение напряжения генератора 9 развертки, также соответствующее настройке анализатора спектра на частоту наибольшей спектральной составляющей исследуемого сигнала. При этом на выходе первого вычитающего усилителя 17.1 будет вырабатываться пилообразное напряжение, поступающее на вход второго Функционального усилителя 15.2 с показательной амплитудной характеристикой, Напряжение )л (СС ( С ), вырабатываемое на выходе второго Функционального усилителя 15,2, в сумматоре 19 суммируется с постоянным напряжением У на выходе первого запоминающего блока 111 и образуется управляющее напряжение Б, изменяющееся по показательному закону, которое через переключатель 14 поступает на вход частотно-модулированного гетеродина 8 и обеспечивает необходимое изменение (увеличение) скорости перестройки анализатора спектра по мере удаления частоты настройкиот частоты наибольшей спектральной составляющей исследуемого сигнала.При этом аналогично описанномудля первого цикла перестройки анализатора спектра по частоте вторым цифровым частотомером 6.2 регистрируется новое уточненное значение частоты частотно-модулированного гетеродина 8, соответствующее настройке анализа 3тора спектра на частоту наибольшей спектральной составляющей исследуемого сигнала.В конце второго цикла перестройки анализатора спектра по частоте первый 11,1, второй 11,2 и третий 11,3 запоминающие блоки, а также ВЯ-триггер 18 возвращается в исходное состояние импульсом Ц,о, сформированным блоком 7 дифференцирования из заднего Фронта пилообразного напряжения генератора 9 развертки. Этим же импульсом Уо в цифровой запоминающий блок 13 осуществляется запись нового, уточненного значения частоты гетеро- дина 8, зафиксированного вторым цифровым частотомером 6.2 во время второго цикла перестройки анализатора спектра, и весь процесс Формирования напряжения У, управляющего частотой частотно-модулированного гетеродина 8, повторяется. Пилообразное напряжение генератора 9 развертки одновременно поступает на второй вход (вход развертки) индикатора 10, обеспечивая перемещение по горизонтали луча злектронно-лучевой трубки индикатора 10синхронно с перестройкой анализатораспектра по частоте.С выхода детектора 4 напряжение,пропорциональное уровню выделенныханализатором спектра спектральныхсоставляющих исследуемого сигнала,поступает на первый вход (вход вертикального отклонения) индикатора 10,В результате луч формирует на экранеиндикатора 10 изображение спектраисследуемого сигнала в выбраннойполосе частот в логарифмическом масштабе по оси частотной расстройкиотносительно частоты наибольшей спектральной составляющей. При необходимости наблюдения спектра сигналав линейном масштабе по оси частотной расстройки переключатель 14 переводится в положение, при которомвход частотно-модулированного гетеродина 8 подключается к второму выходу генератора 9 развертки, В этомслучае работа предлагаемого анализатора спектра ничем не отличается отработы известных анализаторов спектра, 3011 редложенйый анализатор спектрапо сравнению с прототипом позволяетрасширить его функциональные возможности,3.5Формула изобретенияАнализатор спектра, содержащий последовательно соединенные широкополосный тракт, вход которого соеди нен с входом анализатора спектра, смеситель, усилитель промежуточной частоты, детектор и индикатор, частотно-модулированный гетеродин, выходкоторого подключен к второму входу смесителя, и генератор развертки, выход которого соединен с вторым входом индикатора, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью расширения функциональных воз южностей эа счет50 одновременного анализа спектра сигнала как в заданной полосе частот, так и эа ее пределами, в него введены последовательно соединенные первый функциональный усилитель, первый электронный ключ, первый запоминающий блок, сумматор и переключатель,1 последовательно соединенные второй электронный ключ, второй запоминающий блок, первый вычитающий усилитель и второй функциональный усилитель, последовательно соединенные первый цифровой частотомер, цифровой элемент сравнения и триггер, последовательно соединенные второй цифровой частотомер и цифровой запоминающий блок, последовательно соединенные детектор огибающей, экстрематор и третий электронный ключ, последовательно соединенные третий запоминающий блок, второй вычитающий усилитель и пороговый элемент, а также блок дифференцирования, вход которого соединен с вторым выходом генератора развертки, а выход подключен к управляющим входам цифрового запоминающего блока, первого, второго и третьего запоминающих блоков и В-входу В 8-триггера, второй выход генератора развертки соединен с вторым входом первоговычитающего усилителя, входом первого Функционального усилителя, вторым входом переключателя и первым входом второго ключа, вход первого частотомера соединен с выходом гетеродина, вход детектора огибающей соединен с выходом детектора, второй вход второго вычитающего усилителя соединен с выходом детектора огибающей, выход ВЯ-триггера соединен с вторыми входами первого и второго ключей соответственно, выход второго функционального усилителя соединен с вторым входом сумматора, выход переключателя соединен с входом гетеродина, выход цифрового запоминающего блока .соединен с вторым входом элемента сравнения, выход третьего ключа соединен с. вторым входом второго частотомера, его второй вход - с выходом порогового элемента, а вход экстрематора - с вторым входом третьего запоминающего блока.