Устройство для измерения спектральных параметров радиосигналов

(5 ме со едовател ехнические роцессов и тандартов. МЕРЕ НИ В РАДИО Комитет Российской Федераци по патентам и товарным знакам авторскому свидетельству(56) Розенберг В.Я, Радиотметоды измерения параметров исистем. М изд-во Комитета1970, с. 149, рис, 52,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗСПЕКТРАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОСИГНАЛОВ(19) Я 3 (11) 1825148 7) Использованиерения, Сущностьдержит дисперсиора, линию задержкиры, компараторы, птель напряжения,интервалов, синхротельности, формиромент И, сдвиговыйил. радиотехнические изизобретения: устройство нный анализатор спект, амплитудные детектоиковый детектор, дели- измеритель временных ни затор, селектор дливатель импульсов, элерегистр, 1 з.п. ф-лы, 3Изобретение относится к радиотехническим измерениям и предназначено длявычисления средней частоты и шириныспектра радиосигналов.Целью изобретения является повышениедостоверности измерения путем обеспечениявозможности обработки нескольких одновременно действующих входных радиосигналов.На фиг. 1 представлена структурнаясхема предлагаемого устройства; на фиг. 2- структурная схема измерителя временныхинтервалов (для определенности положено М- 3); на фиг. 3 - временные диаграммы,поясняющие работу устройства.На фиг. 1 - 3 приняты следующиеобозначения:1 - дисперсионный аначизатор спектра,2 - линия задержки,3-1, 3-2 - 1-й и 2-й амплитудныедетекторы,4-1, 4-2 - 1-й и 2-й компараторы,5 - пиковый детектор,б - делитель напряжения,7 - измеритель временных интервалов,8 - синхронизатор,9 - селектор длительности,10-1, 10-2 - 1-й и 2-й формирователиимпульса,11 - элемент И,12 - сдвиговый регистр.На фиг. 2 приняты следующие обозначения:13 - демультиплексор,14 - кольцевой регистр,15-1, 15-2, 15-3 - 1-й 3-й измерителизадержки,16-1, 16-2, 16-3 - 1-й 3-й измерителидлительности,17-1, 17-2, 17-3 - 1-й 3-й сумматоры,18 - блок индикации.На фиг. 3 приняты следующие обозначения:19 - сигналы на входах 2-го компаратора,20 - сигнал на выходе 2-го компаратора,21 - сигнал на выходе селекторадлительности,22 - сигнал на выходе 1-го формирователя импульса,23 - сигналы на входах 1-го компаратора,24 - сигнал на выходе 1-го компаратора,25 - сигнач на выходе сдвиговогорегистра,26 - сигнал на выходе 2-го формирователя,27 - сигнал на выходе элемента И.Предлагаемое устройство содержит последовательно включенные дисперсионный анализатор 1, линию задержки 2, амплитудныйдетектор 3-1 и компаратор 4-1, а также последовательно соединенные пиковый детектор 5 и делитель 6, выход которого подключен к второму входу компаратора 4-1. Вход пикового детектора 5 соединен с выходом анализатора 1, вход которого является входом устройства. Устройство содержит также измеритель временных интервалов 7 и синхронизатор 8, соответствующие синхровыходы которого соединены с синх ров ходам и дисперсион ного анализатора 1 и измерителя временных интервалов 7. В состав устройства входят также последовательно включенные второй амплитудный детектор 3-2, второй компаратор 4-2, селектор длительности 9 и формирователь импульса 10-1, выход которого соединен с обнуляющим входом пикового детектора 5, а также последовательно включенные второй формирователь 10-2 и элемент И (11), выход которого соединен с входом блока 7. Устройство содержит также сдвиговый регистр 12, вход которого подключен к выходу компаратора 4-1, а выход - к второму входу элемента И, причем вторые входы компараторов 4-1 и 4-2 объединены, вход амплитудного детектора 3-2 подключен к выходу дисперсионного анализатора 1, а тактовый вход сдвигового регистра 12 соединен с тактовым входом измерителя 7 и тактовым выходом синхронизатора 8.В свою очередь, измеритель временных интервалов 7 содержит демультиплексор 13 и кольцевой регистр 14, входы которых объединены и являются сигнальным входом измерителя 7, а выходная шина регистра 14 подключена к адресному входу демультиплексора 13. В состав измерителя временных интервалов входят также М измерителей задержки 15-115-Х (на фиг. 2 Х - 3), Х измерителей длительности 16-116-Х, Х сумматоров 17-117-Х, причем соответствующие входы сумматоров 17-1 (1 = 1,2,.,М) подключены к выходам измерителей задержки 15-1 и измерителей длительности 16-1, входы которых обьединены и подключены к 1-му выходу демультиплексора 13. Измеритель 7 содержит также блок индикации 18, синхровход которого подключен к установочным входам всех измерителей задержки и длительности и является синхровходом блока 7, а соответствующие информационные входы соединены с выходами всех измерителей длительности 16-116-М и сумматоров 17-117-И, причем счетные входы всех измерителей 15 и 16 объединены и являются тактовым входом измерителя временных интервалов 7.Дисперсионный анализатор 1 (см. кн.: Кочемасов В.Н. и др. Акустоэлектронныефурье-процессоры. М,: Радио и связь, 1987, с.15 - 16, рис. 1.5) содержит последовательно соединенные преобразователь частоты (пере- множитель) и дисперсионный ЛЧМ-фильтр, а также ЛЧМ- гетеродин, вход которого является управляющим входом дисперсионного анализатора, а выход подключен к второму входу преобразователя частоты, первый вход которого является сигнальным входом анализатора.Синхронизатор 8 содержит последовательно включенные генератор импульсов и элемент задержки (например, одновибратор), причем выход генератора соединен с синхровходом дисперсионного анализатора 1, а выход элемента задержки - с синхровходом измерителя временных интервалов 7, а также генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовым входам измерителя 7 и сдвигового регистра 12,Компараторы напряжений выпускаютсясерийно в интегральном исполнении, например 597 СА 2 (см. кн.: Аналоговые и цифровые интегральные схемы. Под ред. С.В.Якубовского. М.: Радио и связь, 1985, с.314) .Логические элементы И, демультиплексоры и сдвиговые регистры также выпускаются в интегральном исполнении, например, серии 530, 555 (см. последнюю книгу, с.77, 94).Кольцевой регистр, называемый также счетчиком по модулю числа т, строится также на серийной интегральной базе (см. кн.: Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике. Под ред, Б.Н.Файзулаева. М.: Радио и связь, 1985, с.104, рис. 5,28).Измерители задержки и длительностиреализуются по известной схеме измерения временных интервалов, использующей метод заполнения измеряемого интервала счетными импульсами (см. кн.: Хоровиц П., Хилл У.Искусство схемотехники. Т.2. М.: Мир, 1984, с.372, рис.14,29 а).Блок индикации представляет собой,например, ряд одинаковых узлов, количество которых равно числу регистрируемых параметров (для М = 3 на фиг. 2 количество параметров и соответственно количество узлов равны шести), Каждый из узлов представляет собой подузел буферной памяти (реализуемый, например, на стандартных Р-триггерах), дешифратор в семисегментный код (например, типа 133 ПП 4) и стандартные семисегментные индикаторы (например, АЛС 324 Б). Кроме того, в качестве блока индикации может использоваться цифровая ЭВМ с соответствующими устройствами сопряжения. 1825148 бСелектор длительности в простейшемслучае представляет собой элемент задержки фронта (Авт.св. 1 Ч 481127, БИ М 30, 1975).Он выполнен в виде элемента И, к первому входу которого подключен катод диода, а к второму входу подключен анод диода и конденсатор, второй вывод которого соединен с корпусной шиной, причем первый вход элемента И является входом, а выход элемента И - выходом селектора. Фронт импульса на выходе такого селектора задержан относительно фронта входного импульса на величину ( определяемую параметрами диодно-конденсаторной время- задающей цепи, причем если длительность входного импульса меньше 1 то отклик на выходе селектора не формируется,Формирователь импульса в простейшемслучае представляет собой одновибратор (ждущий мульти вибратор), имеющийся в составе интегральных микросхем серий 155, 555 (например, 555 АГЗ. См. упомянутую кн.под ред. Б.Н.Файзулаева).Устройство работает следующим образом.На вход дисперсионного анализатора 1 (вход устройства) поступает радиосигнал. В результате на выходе блока 1 формируется высокочастотное колебание, огибающая которого соответствует спектру сигналов на входе устройства. На выходе амплитудного детектора 3-2 выделяется огибающая этого колебания, которая поступает на вход 1 компаратора 4-2 (фиг. 3 - 19, представлены два отклика от входных сигналов различной частоты и интенсивности). В компараторе 4-2 производится сравнение сигнала с выходов амплитудного детектора 3-2 и уменьшенного в два раза сигнала с выхода пикового детектора (коэффициент передачи делителя 6 здесь выбран равным 0,5). На выходе компаратора 4-2 формируются прямоугольные импульсы, высокий уровень которых соответствует превышению уровня сигнала на входе 2 над уровнем сигнала на входе 1 (фиг. 3 - 20) . На выходе селектора 9 формируются импульсы, фронт которых задержан на время 1, относительно фронта входного импульса (фиг. 3-21). Импульсы, длительность которых меньше величины 1 на выход селектора не проходят. Величина (, выбирается исходя из априорно заданной максимальной длительности бокового лепестя 1 пхка (по уровню 0,5) откликов вида " с выхода амплитудного детектора, т.е. определяется максимально возможной шириной спектра сигналов, обрабатываемых устройством. По фронту импульса нд выходе селектора 9 запускается формирователь 10-1, 1825148 8который вырабатывает импульс длительностью 1, (фиг, 3 - 22). Величина 1выбираегся исходя из того условия, что должна быть больше максимальной длительности главного лепестка отклика вида 51 ПХ3хт.е. тоже определяется максимачьно возможной шириной спектра обрабатываемых сигналов. Импульс с выхода формирователя 10-1 поступает на обнуляющий вход пикового детектора 5, в результате чего в необходимые моменты времени происходит сброс напряжения на выходе пикового детектора (фиг. 3-19, 3-23). В компараторе 4-1 производится сравнение задержанного на время 1 сигнача с выхода амплитудного детектора 3-1 с уменьшенным в два раза сигналом с выхода пикового детектора. Величина 1, выбирается таким образом, что она должна быть больше максимальной длительности главного лепестка, но меньше, чем 1,. На выходе компаратора 4-1 формируются прямоугольные импульсы, высокий уровень которых соответствует превышению уровня сигнала на входе 1 над уровнем сигнала на входе 2 (фиг. 3-24). Эти импульсы задерживаются в цифровом сдвиговом регистре 12 на время 1, (фиг. 3-25). Величина 1, выбирается таким образом, чтобы фронт основных откликов (обозначены буквами А и В на фиг, 3 25) во всех возможных ситуациях оказывался задержанным относительно фронта соответствующего импульса на выходе селектора 9. Одновременно с формирователем 10-1 запускается формирователь 10-2, на выходе которого вырабатывается импульс длительностью 1, (фиг, 3-26), Величина 1, выбирается исходя из максимально возможной длительности основного отклика на выходе сдвигов ого регистра 12. На входы элемента И (11) поступают импульсы с выходов формирователя 10-2 и соответственно регистра 12, в результате чего с выхода элемента 11 на вход измерителя временных интервалов 7 проходят только импульсы, характеризующие главные лепестки импульсных откликов вида 51 ПХс выхода амплитудного детектора 3-1.Рассмотрим работу измерителя временных интервалов 7. На управляющий вход блока 7 поступает от синхронизатора 8 импульс, определяющий интервал времени, в пределах которого появляются импульсы с выхода элемента И. По фронту управляющего импульса происходит установка измерителей задержки 15-1,15-3 и измерителей длительности 16-1,16-3 в исходное состояние. Кольцевой регистр 14 представляет собой в данном случае счетчик с коэффициентом пересчета К = 3, он управляет демультиплексором 13 таким образом, что в зависимости от состояния регистра 14 вход демультиплексора скоммутирован на один из его выходов (предположим, первый). Поэтому первый прямоугольный импульс проходит через демультиплексор 13 на входы измерителей 15-1 и 16-1, где производится вычисление соответственно задержки и длительности по методу заполнения измеряемого интервала импульсами, поступающими на тактовый вход измерителя 7. В сумматоре 17-1 производится сложение цифровой информации с выхода блока 15-1, определяющей нижнюю граничную частоту первого спектра (фронт первого импульса на фиг.3-27), с информацией, соответствующей половине ширины спектра (длительность того же импульса), Цифровой код, равный половине кода, сформированного на выходе узла 16-1, получается путем сдвига вправо на один разряд числа с выхода измерителя 16-1. В результате на выходе сумматора 17-1 устанавливается цифровой код, определяющий среднюю частоту. Эта информация, так же как информация о ширине спектра, поступает на соответствующие входы блока индикации 18. По срезу первого импульса (А), поступающего с выхода элемента И (фиг. 3-27), происходит сдвиг кольцевого регистра и поэтому второй импульс (В) с выхода элемента И (блок 11) поступает на входы измерителей 15-2 и 16-2, где производится измерение его параметров, т.е. измерение спектральных параметров второго спектра, информация о которых подается на соответствующие входы индикатора. По срезу второго импульса (В, фиг, 3 - 27) происходит сдвиг регистра 14 еще на один шаг, в результате чего измеритель 7 оказывается подготовленным к приему информации о третьем сигнале, Таким образом, по окончании цикла работы ко всем входам блока индикации 18 оказывается приложенной цифровая информация о спектрачьных параметрах нескольких сигналов. По срезу управляющего импульса на синхровходе измерителя 7 происходит запись информации в блок индикации 18, где и производится ее регистрация.Предлагаемое устройство отличается от прототипа большей достоверностью измерения за счет возможности обработки нескольких одновременно поступающих на его вход сигналов с неперекрывающимися спектрами. Так, при обработке с помощью устройства- прототипа (фиг. 4) на выходе делителя 6 появляется сигнал, равный 0,5 от сигнала с1825148 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ выхода пикового детектора 5, Этот сигнач в данном случае определяется первым спектром, максимальным по амплитуде. В резуль 1, Устройство для измерения спектрачьных параметров радиосигналов, содержащее последовательно включенные дисперсионный анализатор спектра, линию задержки, амплитудный детектор и компаратор, а также последовательно соединенные пиковый детектор и делитель, выход которого подключен к второму входу компаратора, причем вход пикового детектора соединен с выходом дисперсионного анализатора, вход которого является входом устройства, измеритель временных интервалов и синхронизатор, соответствующие синхровыходы которого соединены с синхров хода ми дисперсион ного анализатора и измерителя временных интервалов, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерения путем обеспечения возможности обработки нескольких одновременно действующих сигналов, в него введены последовательно включенные второй амплитудный детектор, второй компаратор, селектор длительности и формирователь импульса, выход которого соединен с обнуляющим входом пикового детектора, а также последовательно включенные второй формирователь и элемент И, выход которого соединен со входом измерителя временных интервалов, и сдвиговый регистр, вход которого подключен к выходу порогового компаратора, а выход - ко второму входу элемента И, причем вторые входы компаратате этого сравнение в компараторе 4 будетпроизведено только для первого спектра, авторой сигнал будет пропущен. торов объединены, вход второго амплитудного детектора подключен к выходу дисперсионного анализатора, а тактовый вход сдвигового регистра соединен с тактовым входом измерителя временных интервалов и тактовым выходом синхронизатора,2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измеритель временных интервалов содержит демультиплексор и кольцевой регистр, входы которых объединены и являются сигнальным входом измерителя, а выходная шина кольцевого регистра подключена к адресному входу демультиплексора, 1 Ч измерителей задержки, М измерителей длительности, Х сумматоров, причем соответствующие входы 1-х сумматоров подключены к выходам 1-х измерителей задержки и 1-х измерителей длительности, входы которых объединены и подключены к 1-му выходу демультиплексора (1 = 1,2, , И), и блок индикации, синхровход которого подключен к установочным входам всех измерителей задержки и длительности и является синхровходом измерителя временных интервачов, а соответствующие информационные входы соединены с выходами всех измерителей длительности и сумматоров, причем счетные входы всех измерителей задержки и длительности объединены и являются тактовым входом измерителя временных интерваюв.