Анализатор спектра

Союз Советскнк Соцналистнческик Респубпнк(5)М. Кл. С 01 В 23/16 с присоединением заявкм йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР но дедам изобретений и открытий(54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для спектрального анализа и панорамного радиоприема сигналов.БИзвестен анализатор, содержащий входной преобразователь частоты, управляющие генераторы, второй смеси- тель, дисперсионный фильтр, детектор и индикатор 1.10Однако частотный диапазон его анализа недостаточен.Цель изобретения - расширение диапазона анализируемых частот.Эта цель достигается тем, что в анализатор спектра, содержащий вход ной преобразователь частоты, состоящий из и параллельно включенных каналов, каждый из которых состоит из избирательного фильтра, подключенного к смесителю и полосового фильтра, 20 выход которого соединен со вторым входом смесителя, а вход подключен к выходу генератора сетки частот, последовательно соединенные второй смеситель, усилитель промежуточной частоты, дисперсионный фильтр и детектор, а также индикатор, один вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения и ко входу генератора линейно-частотно- З 0 модулированного напряжения, выход которого соединен с управляющим входом второго смесителя, причем выходы смесителей входного преобразователя частоты объединены и подключены ко входу второго усилителя промежуточной частоты, дополнительновведены и вторых полосовых фильтров,и третьих смесителей, второй генератор сетки частот, блок сравнения,формирователь, третий усилитель промежуточной частоты, сумматор, многоотводная линия задержки, два коммутатора и последовательно соединенныечетвертый смеситель, четвертый усилитель промежуточной частоты, второйдисперсионный фильтр и второй детектор, при этом первые входы третьихсмесителей подключены к выходам избирательных фильтров входного преобразователя частоты, вторые входыподключены через вторые полосовыефильтры к выходу второго генераторасетки частот, а объединенные выходысоединены со входом третьего усилителя промежуточной частоты, подключенного ко входу первого коммутатора, второй вход которого соединенс выходом второго усилителя промежуточной частоты, один конец перво 847220го коммутатора. соединен со входомвторого смесителя, а другой выходподключен ко входу четвертого смесителя, второй вход которого соединенс выходом генератора линейно-частотно-модулированного напряжения, выходы обоих детекторов подключены ковходам второго коммутатора, одинвыход которого подключен ко входамблока сравнения, а другой соединенсо входом многоотводной линии здерж- Оки, выходы которой соединены со вто"рыми входами блока сравнения, выходы блока сравнения подключены ковходам сумматора и одновременно ковходам Формирователя, выходы которого объединены и соединены со вторым 15входом индикатора, третий вход которого подключен к выходу сумматора.На чертеже представлена структурная схема анализатора.Анализатор содержит входной пре Ообразователь 1 частоты, избирательные фильтры 2, смесители 3, усилитель 4 промежуточной частоты (УПЧ),смеситель 5, усилитель б промежуточной частоты, дисперсионный фильтр 7,детектор 8, генератор 9 сетки частот,первые полосовые. фильтры 10, генератор 11 линейно-частотно-молулиро-ванного напряжения, генератор 12пилообразного напряжения, индикатор13, смесители 14, генератор 15 сетки частот, вторые полосовые Фильтры16, усилитель 17 промежуточной частоты, первый коммутатор 18, второйсмеситель 19 усилитель 20 промежу/ Ф35точной частоты, дисперсионный фильтр21, детектор 22, второй коммутатор23 многоотводную линию 24 задержки,1блок 25 сравнения, сумматор 26, формирователь 27,Анализатор спектра работает сле Одующим образом.Анализируемые сигналы подают навходы избирательных Фильтров 2, которые разделяют весь диапазон анализируемых частот на ряд частотныхподдиапазонов. Избирательные фильтры 2 имеют одинаковые полосы пропускания, но различные средние частоты.В каждом частотном поддиапазонесигналы с выхода избирательного Офильтра 2 поступают на вход смесителя 3 и на вход смесителя 14. Надругой вход смесителя 3 через пер-.вый полосовой Фильтр 10 поступаетодно иэ колебаний генератора 9 сетки частот. Под действием этого колебания анализируемый сигнал.преобразуется по частоте в смесителе 3 впромежуточную полосу частот, На другой вход смесителя 14 через второйполосовой Фильтр 16 поступает одноиз колебаний генератора 15 сетки частот. Под действием колебания генератора 15, которое отличается почастоте от колебания генератора 9на некоторую величину, сигнал преоб разуется по частоте во вторую промежуточную полосу частот, частотыкоторой совпадают с частотами первойполосы. В результате такого преобразования по частоте одних и тех жесигналов их промежуточные частотына выходах смесителей 3 и 14 отличаются по частоте не некоторую величину, имеющую вполне определенноезначение для данного частотного поддиапазона, Частоты колебаний генераторов 9 и 15 сетки частот выбирают таким образом, чтобы величинаэтой разности между промежуточнымичастотами сигналов на выходах смесителей 3 и 14 отличалась при переходе от одного частотного поддиапаэонак другому.Генератор 9 сетки частот одновременно вырабатывает ряд гармоническихколебаний, у которых разность частотмежду соседними колебаниями равнаразности между средними частотамисоседних по частоте избирательныхфильтров 2.Генератор 15 сетки частот отличается от генератора 9 тем, что формирует ряд гармонических колебаний,у которых частота каждого колебанияотличается от частоты соответствующего колебания первого ряда на некоторую величину, Величина первоначального сдвига по частоте между колебаниями обоих рядов определяетсявеличиной разрешающей способностиустройства по частоте. При переходек последующим парам колебаний, которые преобразовывают сигналы одногочастотного поддиапазона, этот частотный сдвиг наращивают на величину,равную первоначальному сдвигу частот колебаний,Каждый полосовой Фильтр 10 (полосовой фильтр 16) предназначен длявыделения по частоте одного иэ колебаний, Формируемых генератором 9 сетки частот.После одновременного преобразования сигналов всех частотных поддиапазонов в смесителях 3 они усиливаются в УПЧ 4 и через первый коммутатор 18 передаются на вход смесителя 5. На второй вход смесителя 5поступает линейно-частотно-модулированное колебание с выхода генератора 11, В смесителе 5 сигналы преобразуются в линейно-частотно-модулированные колебания, а затем поступают в усилитель б. Усиленныесигналы подают в дисперсионный фильтр7. Так как импульсная характеристика фильтра 7 согласована с закономлинейной частотной модуляции сигналов, то он сжимает эти сигналы. Свыхода дисперсионного фильтра 7сжатые импульсы поступают на детектор 8, которым детектируются. Продетектированные сжатые импульсы подаются через второй коммутатор 23на один из,входов блока 25 сравнения.Аналогичные действия производятс сигналами, преобразованными по частоте в смесителях 14, Эти сигналыс выхода смесителей 14 поступают вУПЧ 17, где усиливаются, и через коммутатор 18 передаются на сглеситель19, На второй вход смесителя 19 поступает линейно-частотно-модулированное колебание генератора 11, поддействием которого сигналы преобразуют по частоте. Затем преобразованные сигналы усиливают в УПЧ 20 и сжимают в дисперсионном фильтре 21.Сжатые импульсы детектируют детектором 22. Продетектированные сжатыеимпульсы с выхода детектора 22 поступают через второй коммутатор 23 навход многоотводной линии 24 задержки,Временное положение сжатых импульсов, которые образовались от,однихи тех же анализируемых сигналов, навыходах детекторов. 8 и 22 не совпадает. Величина временного сдвига между этими сжатыми импульсами прямопропорциональна величине частотногосдвига между гармоническими колебаниями генераторов 9 и 15, которыепреобразователи по частоте эти сигналы в смесителях 3 и 14. В связи стем, что для каждого частотного поддиапазона величина разности междучастотами колебаний разная, то ивременной сдвиг между выходными сигналами детекторов 8 и 22 для каждого частотного поддиапазона индивидуален.Для того, чтобы выявить принадлежность сжатых импульсов к конкретному частотному поддиапазону, продетектированные детектором 22 сжатыеимпульсы задерживают в многоотводной линии 24 задержки на величину,равную разности между временными положениями сжатых сигналов на выходедетекторов 8 и 22 первого частотного поддиапаэона, затем второго частотного поддиапазона и т.д, Послекаждой задержки во времни сжатые,импульсы поступают на один из отводов линии 24 задержки, а затем навход блока 25 сравнения. На другойвход блока 25 сравнения подают черезкоммутатор 23 сжатые импульсы с выхода детектора 8. Блок 25 сравнения предназначен для выделения сжа"тых импульсов, совпадающих по амплитуде и временному положению. Блок25 сравнения выделяет сжатые импульсы, принадлежащие вполне определенному частотному поддиапазону.С выходов блока 25 сравнения сжатые импульсы поступают на вход сумматора 26, который объединяет сжатыеимпульсы, а также на входы другихустройств, которые используются приспектральном анализе сигналов.27 импульсы поступают на вход вертикально отклоняющей системы индикатора 13.На вход горизонтально отклоняющейсистемы индикатора 13 поступает пилообразное напряжение с выхода генератора 12 пилообразного напряжения.В результате совместного воздействия на системы управления яркостьюи положением электронного луча индикатора 13 на его экране высвеченыв виде яркостных меток сжатые импульсы (спектральные составляющие) , поположению которых по вертикали определяют вервоначальную частоту частотного поддиапазона (номер поддианазона), а по положению на горизонтальной развертке определяют относительную частоту анализируемого сигнала.Напряжение генератора 12 пилообразного напряжения поступает на входгенератора. 11, который под действием этого напряжения вырабатываетлинейно-частотно-модулированные колебания.В целях обеспечения возможностипроведения спектрального анализапри возникновении неисправностей всмесителе 5, усилителе б, фильтре 7,детекторе 8 или в смесителе 19, усилителе 20, фильтре 21, детекторе 22в устройстве с помощью первого и второго коммутаторов 18 и 23 производятследующие переключения,В случае возникновения отказа всмесителе 5, усилителе б, фильтре 7,детекторе 8 с помощью первого коммутатора 18 выходы усилителей 4 и17 промежуточной частоты подсоединяют ко входу смесителя 19, а с помощью второго коммутатора 23 выход детектора 22 подключают ко входам блока 25 сравнения и ко входу многоотводной линии 24 задержки.Во втором случае, когда возникаетотказ в смесителе 19, усилителе 20,фильтре 21, детекторе 22 с помощьюпервого коммутатора 18 выходы усилителей 4 и 17 соединяют со входомсмесителя 5, а с помощью второгокоммутатора 23 выход детектора 8 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 65 С выхода сумматора 26 сжатые импульсы поступают на вход управления яркостью луча индикатора 13, В результате воздействия сжатых импульсов на индикаторе наблюдаются яркостные метки, по яркости свечения которых судят о величине спектральной мощности сигналаКроме того, с выхода блока 25 сравнения сжатые импульсы поступают на входы соответствующих формирователей 27. Каждый Формирователь в момент поступления сжатого импульса формирует прямоугольный импульс, амплитуда которого прямо пропорциональна номеру схемы сравнения блока 25, т.е. номеру частотного поддиапазона. С выходов формирователей847220подсоединяют ко входам блока 25 сравнения и ко входу многоотводной линии 24 задержки.Работа устройства в первом и втором случаях аналогична.Таким образом,- предлагаемая конструкция анализатора позволяет значительно расширить полосу частот одновременно анализируемых сигналов.Так, например, еслив анализаторе применить дисперсионные Фильтры с длительностью импульсной характерис тики Г = 34 мкс, и полосой пропускания дГ = 34 мГК, то полоса анализируемых частот будет примерно в 74 раза шире полосы частот известного анализатора,15Формула изобретенияАнализатор спектра, содержащий 2 О входной преобразователь частоты, состоящий из и параллельно включенных каналов, каждый иэ которых состоит из избирательного Фильтра, подключенного к смесителю и полосового фильт- у ра, выход которого соединен со вторым входом смесителя, а вход подключен к выходу генератора сетки частот, последовательно соединенные второй смеситель, усилитель промежуточной частоты дисперсионный фильтр и детектор, а также индикатор, один вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения и ко входу генератора линейно-частот-З но-модулированного напряжения, вы 5 ход которого соединен с управляющим входом второго смесителя, причем выходы смесителей входного преобразователя частоты объединены и подключены ко входу второго усилителя про межуточной частоты, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона анализируемых частот, в него дополнительно введены п вторых полосовых фильтров, л третьих смесителей, второй генератор сетки частот, блок сравнения, формирователь, тРетий усилитель промежуточной частоты, сумматор, многоотводная линия задержки, два коммутатора и последовательно соединенные четвертый смеситель, четвертый усилитель промежуточной частоты, второй дисперсионный фильтр и второй детектор, при этом первые входы третьих смесителей подключены к выходам избирательных фильтров входного преобразователя частоты, вторые входы подключены через вторые полосовые фильтры к выходу второго генератора сетки частот, а объединенные выходы соединены со входом третьего усилителя промежуточной частоты, подключенного ко входу первого коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя проме- жуточной частоты, один выход первого коммутатора соединен со входом второго смесителя, а другой выход подключен ко входу четвертого смесителя, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно-частотно-модулированного напряжения, выходы обоих детекторов подключены ко входам второго коммутатора, один выход которого подключен ко входам блока сравнения, а другой соединен со входом многоотводной линии задержки, выходы которой соединены со вторыми входами блока сравнения, выходы блока сравнения подключены ко входам сумматора и одновременно ко входам формирователя, выходы которого объединены и соединены со вторым входом индикатора, третий вход которого подключен к выходу сумматора.Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. Вартанесян В.А. Радиоэлектронная разведка, М 1975, с. 158, 167 (прототип).847220 Составитель А. Орлоор О. Персиянцева Техред М. Рейвес Корректор Г,Решетни ед одписное Тираж 732 Прственного комитета СССРобретенийи открытий35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 5480/71 ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Москва, Ж