Устройство для измерения ширины полосы частот радиоизлучений

Союз Соаетских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства М Заявлено 28,17.1969 (ЛЪ 1327696 26-9 с присоединением заявки М 01 г 23/18 МП иоритет Комитет по делам обретении и открыт(088.8) публиковано 21.71.1971. Б 10 ллетепьата опуоликоваппя оппсьпшя 3.1 Х.1971 и Совете 1 т 1 инистро СССР Авторыизобретения П. Павлюк, В. А. Манин и В. А. Михайло аявитель Ст РОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШИРИНЬПОЛОСЬ 1 ЧАСТОТ РАДИОИЗЛУЧЕНИЙ Изобретение относится к области спектральных радиотехнических измерений,Известны устройства для измерения шириныполосы частот радиоизлучений, содержащиеширокополосный ведомый измерительный капал, узкополосные измерительные каналы,смесители гетеродиньт и осциллографическийиндикатор.Однако известные устройства не обеспс,ивают требуемой точности измерений. 10С целью повышения точности измерений впредлагаемом устройстве выходы гетеродиновподключены через частотные детекторы икоммутатор горизонтального отклонения ковходу осциллографа, а выходы каждого из 15двух гетеродинов ведущего и ведомого узкополосных каналов подключены через последовательно соединенные кольцевой смеситель,фильтр низких частот, формирователь прямоугольных импульсов и решающий каскад к 20одному из входов балансного каскада, навторой вход которого подсоединен через переключатель выход ведущего узкополосногоканала, а выход балансной схемы через блокавтоподстройки частоты подключен ко входу 25управления частотой гетеродина ведущегоузкополосного канала.При этом ко входу управления частотойгетеродина ведомого узкополосного каналачерез второй блок автоподстройки частоты 30 подсоединен выход второго балансного каскада, а два входа последнего через тот же переключатель попеременно подсоединены к выходам ведущего и ведомого узкополосных каналов.На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема счетно-регулируюцего устройства.Устройство содержит приемник 1, к выходу рта промежу оной частоты котороо подключен потенцпометр 2, К движку последнего через смеситель т подключен вход обзорного узкополосного канала 4, содержащего ченные последовательно узкополосный полосовой фильтр, логарифмический усилитель, квадратичный детектор и интегратор; через смеси- тели О - 8 подключены четыре узкополосных измерительных канала 9 - 12, а также широкополосный измерительньш канал 13. Каждып из узкополосных измерительных каналов содержит узкополосный полосовой фильтр, квадратичный детектор и интегратор, а широкополоснь.й измерительный канал - широкополосный полосовой фильтр, квадратичный детектор и интегратор. Узкополосные каналы 9 и 11 являются ведущими, а каналы 10 и 12 - ведомыми.Выходы всех измерительных каналов подключены ко входу автоматического коммутатора 14 верт ального отклонения, выход ко 30735010 20 65 3горого через логарифмируюшее устройство 15 подкл:Оче е:ервОму входу Ве 11 тикального откло:ения , двухлучевого осциллографического индикатора 16. 1 выходу широкополосного нзС 1 зите;Нного Канала ПОдкл 01 ет измерительный прибор 17, а к выходам узкополосных каналов 9 и 10, а также 11 и 12 подключены, соответственно, входы напряжения идентичных с;етно-регулируоших устройств 18 и 9, Выходы сетпо-регулируюшего устройства 18 подкл 10 чРпы ко Входу уп 11 ВВлепия част 010 Й гетсродПа 20, Выход которого подключен ко второму входу смесителя Б ведущего узкополосного измер:тельного капала 9, и ко входу управлеля частотой гетеродипа 21, выход которого подключен ко второму входу смесителя 6 ведомого узкополосного измерительного канала 10. Выходы счетно-регулирующего устР 01 Ствс 1 1 ансЧЛОИНО ПОДКЛЮ 1 ЕНЫ КО ВХОДВМ управления частотой гетеродинов 22 и 23, выходы последних - ко вторым входам смесителей 7 и 8.Выходы гетеродинов 20 и 21 соединены также со входами частоты счетно-регулирующего устройства 18, а выходы гетеродинов 22 и 23 - со входами частоты счетно-регулирующего устройства 19. Выходы гетеродипов 20 и 22 ведущих узкополосных измерительных каналов, подключены ко входам электронно-счетного частотомера 24. Выходы гетеродинов 20 - 23 подк;почепы такке ко Входам частотных детекторов 25 - 28, выходы которых через автоматиескпй коммутатор 29 горизонтального отклонения подключаются к первому входу горизонтального отклонения (Х,) двухлучевого осциллографического индикатора 16. Ко входам управления автоматических коммутаторов 14 и 29 подключен блок синхронного управления 30. Второй вход вертикального отклонения ( У) осциллографического индикатора 16 подключен к выходу обзорного узкополосного капала 4, а второи вход горизонталь;ого отклонения (Х,) этого индикатора - к выходу генератора пилообразного напряжения 31, соединенного также со входом управления частотой гетеродина 32, выход которого подключен ко второму входу смесителя 3 обзорного узкополосного канала 4. К одному из входов автоматического коммутатора 29 горл- ЗОНТсЧЛЬ 1 Ос РВЗВЕ 1 ЭТК 1 1 ОДКЛЮЧЕН ДВИКОК Потепцпометра 33, а его вход соединен с источнкоъ постоянного папрякен 1 я,Счетно-регулирующее устройство 18 (фиг. 2) содеряит последовательно соединенные кольцевой смсситель 34, два входа которого соединены с выходами гетсродинов 20 и 21, фильтр 35 нижних частот, формирователь 36 прямоугольных импульсов, решаюшее устройство 37 и первую балапсную схему 38. Второй вход первой балансной схемы 38 соединен с выходом ведушего узкополосного измерительного канала 9 через одну группу контактов переключателя 39 подготовка - измерения, а выход - ко входу первого олока автоподстройки частоты 40, выход, которого подклю 25 30 35 40 45 50 55 60 еп ко входу управления частотой гетеродипа 20, относящегося к ведущему узкополосному каналу 9. Счетно-регулируюшее устройство содержит также вторую балансную схему 41, один вход которой попеременно подключается к вьходам ведуцего и едооо узкополосных каналов 9 и 10, через вторую и третью группы контактов переключателя 39, а второй вход - ерсз аттегпоатор 42 на 10 дб. Выход второй баланспой схемы 41 подключен ко входу второго блока автоподстройки частоты 43, выход которого соединен со Входом управления частотой гетеродипа 21, относящегося к ведохому узкополосному каналу 10.Счетно-регулирующее устройство 19 содержит те же узлы, то и счетно-регулиру.ощее устройство 8.Устройство работает следуоцим образом.Принимаемый приемником 1 (фиг. 1) сигнал с движка потенциометра 2 поступает на обзорный узкополоспьй капал 4 через смеси- тель 3 и на измерительные каналы - па широкополосный канал 13 непосред твенно, а 1 а узкополосные каналы 9 - 12 через смесители а - 8, соотВетстВенпо. Обзорный узкополосный канал 4 с помоцью генератора пилообразного напряжения 31 и перестраиваемого по частоте гстеродина 32 осушествляет последовательный анализ спектра Сс.едуе:чОго сиНала, КО- торый и воспроизводится одню 1 л чом двух- лучевого осциллографического индикатора 16.В широкополосный измерительный канал 13 попадает вся мощность исследуемого сигнала, следовательно, его выходной сигнал пропорционален средней мощности излучения. С помощью регулировки движка потенциометра 2 показания измерительного прибора 17 устанавливаются на одну и ту яе отметку и в процессе измерений поддерживаются на этой отметке.В каядый из узкополосных измерительных каналов попадает определенная часть мощности излучения, которая определяется спектральной плотностью на частоте соответствующего узкополосного фильтра и ввиду равенства средних частот полос пропускания всех узкополосных полосовых фильтров устройства зависит от значения средней частоты исследуемого спектра в данном канале, что определяется частотой гетеродипа, связанного с этим каналом. При установке переключателей подготовка в измерен счетно-регулирующих устройств 18 и 19 в положение подготовка (среднее па фиг. 2) оба блока автоматической подстройки частоты 40 и 43 (и соответствующие блок;счетно-регулируощего устройства 19) бездействуют, и положение частот гетеродинов 20 - 23 (фиг. 1) остается таким, каким оно было при включении устройства. Выходные сигналы измерительных каналов 9 - 13 через автоматический коммутатор вертикального отклонения 14 и логарифмирующее устройство 15 последовательно подаются на вход вертикального отклонения другого луча двухлучевого осциллографического индикатора 16. Выходные сигналы гетеродинов 20 - 23 поступают на частотные детекторы 25 - 28, на их выходах образуются постоянные напряжения, величины которых определяются частотами гетеродинов. Выходные сигналы частотных детекторов 26 - 28, а также постоянное напряжение с движка потенциометра 33 через автоматический коммутатор 29 горизонтальной развертки поступает на вход горизонтального отклонения того же луча двухлучевого осциллографического индикатора 16, в результате чего на экране осциллографического индикатора 16 помимо спектра исследуемого сигна. ла, последовательно анализируемого обзорным узкополосным каналом 4 и воспроизводимого одним лучом осциллографического индикатора 16, появляются пять яркостных точек, последовательно воспроизводимых другим лучом осциллографического индикатора 16, Координаты четырех точек определяются по оси абсцисс частотами гетеродинов 20 - 23 (фиг.1), а ординаты - спектральными плотностями (на частоте узкополосных измерительных фильтров) спектров исследуемого сигнала, которые в каждом узкополосном измерительном канале соответствующим образом сдвинуты относительно исходного спектра на выходе приемника. При установлении выходного уровня обзорного узкополосного канала 4 (фиг. 1) координаты этих точек совпадают с соответствующими точками огибаюн;ей воспроизводимого спектра исследуемого сигнала. Координаты пятой точки определяются по оси ординат средней мон;постыл исследуемого излучения, измеряемой широкополосным каналом 13 (фиг. 1), а пооси абсцисс - напряжением на движке потенциометра 33. При регулировке движка потгнциометра 33 пятая точка сдвигается в любое удобное положение, а при помощи регулировки движка потенциометра 2 она устанавливается на нулевую отметку шкалы осциллографического индикатора 16, задавая нулевой уровень отсчета.Подготовка устройства к работе, производимая при установке переключателя 39 в положение подготовка (среднее на фиг. 2), заключается в предварительной ручной установке частот гетеродинов, в результате которой они входят в полосу захвата соответствующих блоков автоподстройки частоты. При регулировке частот гетеродинов ведущих узкополосных каналов 9 и 11 (фиг. 1) яркостные точки, соответствующи. этим каналам, на экране осциллографицеского индикатора 16 перемещаются по огибающей спектра в такие положения, при которых они находятся на противоположных спадающих участках огибавшей спектра исследуемого излучения и отстоят от нулевого уровня на 20 - 30 дб (ориентировочное значение уровня на границе занимаемой полосы частот для наиболее распространенных классов излучений).При регулировке частот гетеродинов ведомых узкополосных каналов 10 и 12 (фиг. 1) яркостные точки, соответствующие этим кана 5 1 О 15 го 25 30 35 40 45 50 55 60 65 блам, на экране осциллографического индикатора 16 занимают положения, отличающиеся примерно на 10 дб от положения точек соответству.оших ведущих каналов 9 и 11, при этом в зависимости от того, в каком из рабочих положений переключателя 39 (фиг. 2) подготовка - измерение предполагается производить измерения - нижнем или верхнем (фиг. 2), что определяется конкретными условиями измерений: наличием помех, классом излучения и т. д., точки ведомых каналов устанавливаются соответственно на 10 дб выше или ниже точек ведущих каналов.После подготовки у стройства к работе переклюцатель 39 (фпг. 2) переводится в соответствуюгцее рабочее положение, затем устройство работает автоматически.Ведмщий и ведомый узкополосные каналы 9 и 10 работают следующим образом. Работа каналов 11 и 12 аналогична.На входы второй балансной схемы 41 (фиг. 2) поступают два сигнала с выходов веду щего и ведомого узкополосных каналов 9 и 10, причем один сигнал поступает непосредственно, а другой - через аттенюатор 42 на 10 дб. Если разница выходных уровней ведугцего и ведомого каналов отличаются от величины 10 дб, то балансная схема 41 выдает напряжение соответствующей величины и знака, которое через второй блок автоподстпойкп частоты 43 воздействует на гетеродин 21 ведомого измерительного канала так, что эта разница сводится к нулю.Сигналы с выходов гетеродинов 20 и 21 поступают на вход кол;цевого смесителя 34, на выходе последнего образуется сигнал, частота которого равна разно;тн частот гетеродинов. Этот сигнал отфильтровывается от продуктов преобразования фильтром 36 нижних частот и церез формиоователь 36 прямоугольных импульсов поступает на решающее устоойство 37, обеспечивающее непрерывное выполнение расчета требуемого значения спектральной плотности на границе занимаемой полосы частот.Результаты расчета в виде постоянного напряжения соответствующей величины поступают на один из входов первой балансной схемы 38, на второй вход которой через замкнутые контакты переключателя 39 поступает выходное напряжение ведущего узкополосного канала 9. При наличии разницы между этими напряжениями, т. е. при несоответствии результатов расчета мощности той части спектральной плотности, которая попадает в поло- совой фильтр ведущего измерительного канала 9, балансная схема 38 выдает напряжение соответствующей величины и знака, которое через первый блок 40 авточодстройки частоты воздействует на гетеродин 20 ведущего измерительного канала так, что эта разница сво. дится к нулю.Так как постоянная времени интегратора ведущего узкополосного канала 9 значительно больше постоянной времени интегратора ве 307350домого узкополосного канала 10, то перестройка частоты гетеродина 20 происходит гораздо медленнее перестройки частоты гете. родина 21.Разница выходных уровней каналов по стоянко равняется 10 дб. Решаюгцее устройство 37 непрерывно производит коррекцию требуемого зна:ения выходного уровня ведущего узкополосного канала. При автоматической перестройке гетеродинов на экране ос циллографического индикатора 6 (фиг. 1) наблюдается соответствующее переменение яркостпых то: ек, Р результате чего обеспечивается когттроль правильности раооты устройства. 15Частоть гетеродинов ведущих каналов 9 и 11 поступают на два входа электронно-счетного частотомера 24 (фиг. 1), который непрерывно отсчитывает разность этих;астот, являощуюся отсчетньтм значением ширины за нимаемой полосы частот при окончании перестройки частоты гетеродиов, Отс,ет ширины занимаемой полосы частот производится после того, как точки на экране электроннолучевой трубки занимают устойчивые положеени. 25Предмет изобретенияУстройство для измерения ширины полосы частот радиоизлучениК содерлкащее широкополосный измерительный канал, ведущие уз. кополосные измерительные каналы, смесители, гетеродины и осциллографический индикатор, отличаоиееся тем, что, с целью повышения точности измерений, выходы вышеуказанных гетеродинов подключены через частотные детекторы и коммутатор горизонтального отклонения ко входу осциллографа, а выходы калкдого из двух гетеродпнов ведущего и ведомого зкополосных каис чов полилочеь Че. рез госледовгтельно соединенные кольцевой смеситель, фильтр низких частот, формирователь прямоугольных импульсов и решао ий каскад к одному из входов балансного каска. да, на второй вход которого подсоединен через переключатель выход ведущего узкополосного капала, а выход балансной схемы через бло автоподстройки частоты подключен о входл УПРаВЛЕНИЯ ЧаСтОтсй ГЕтЕРОДИНа РЕДг ЩЕГО узкополосного канала, причем ко входу управления частотой гетеродина ведомого;з ополоспого канала ерез второй блок автоподстройки частоты подсоединен выход второго оалансного каскада, а два входа послед:его через тот лке переключатель попеременно подсоединены к выходам ведущего и вело.ого узкополосных каналов.(Р иа оставитель А, Мермхрен Л. Л. Евдоно орозов кто Тираж 473 Подписное 1 мтий при Совете Мшшстров СССР аб., д. 4/5 ипографпя, пр. Сапунова, 2 Заказ 2329/8ЦНИИПИ Комитета Изд.977 делам изобретений и оМосква, Ж, Ратгнска ррсктор О. Б. Тюри