Анализатор спектра последовательного действия

408227

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 13Л 11.1971 (№ 1685781/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 10.Х11.1973. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 19.IV.1974

M. Кл. G 01г 23/00

Гасударственный камитет

Саеета Министрав СССР аа делам изаеретений и аткрытий

УДК 621 317 757(088 8) Автор изобретения

М. М. Перлин

Заявитель

АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ДЕИСТВИЯ

Изобретение относится к устройствам для спектрального анализа радиосигналов и может быть использовано в радиотехнике, измерительной технике, в частности для автоматизированных измерителей частот спектральных составляющих.

Известны анализаторы спектра последовательного действия, в которых перестройка производится за счет плавного изменения частоты настройки фильтра или частоты колебаний вспомогательного генератора, используемых для преобразования частоты исследуемого сигнала. Перестройка производится периодически в заданной полосе частот, что позволяет непрерывно анализировать сигналы с изменяющимися спектральными характеристиками.

Недостатком известных устройств является то, что в аналоговой форме выходные данные не могут быть непосредственно использованы для введения в устройства памяти или в системы автоматического управления.

В предлагаемом устройстве для получения информации в цифровой форме система перестройки генератора выполнена в виде набора перестраивающихся элементов, набора ключей, счетчика и генератора сдвигающих импульсов, перестраивающие элементы подсоединены к генератору вспомогательных колебаний через ключи, управляющие входы которых подключены к соответствующим ячейкам счетчика, а выход генератора сдвигающих импульсов соединен со счетным входом счетчика; эти же выходы ячеек счетчика подключены к индикатору через дополнительные ключи, на управляющие входы которых подан сигнал с выхода формирователя.

Кроме того, для увеличения точности измерений в предлагаемом устройстве формирователь выполнен в виде дискриминатора уровня амплитудного детектора и дифференцирующей цепи и схемы антисовпадений, входы детектора и дискриминатора соединены с выходом фильтра, выходы дифференцирующей

15 цепи и дискриминатора подключены к различным входам схемы антисовпадений, выход которой соединен со вторыми входами дополнительных ключей.

20 На чертеже дана функциональная схема предлагаемого анализатора спектра.

Исследуемый сигнал подается на преобразователь частоты 1. Кроме того, на преобразователь поступают вспомогательные колебания, изменяющиеся по частоте, от генератора 2. Выходной сигнал преобразователя поступает на анализирующий фильтр 3 и с него — на формирователь 4. Генератор вспомогательных колебаний 2 выполнен следующим

30 образом. К автогенератору 5 через ключи б

408227

С„= С,х

Ч= — — f

2 С>

25

30 подключен набор перестраивающих элементов

7 (в данном случае конденсаторы).

Число конденсаторов и ключей определяется необходимой разрешающей способностью анализатора. ,На управляющие входы а ключей 6 поданы выходные сигналы б, в, г от ячеек счетчика 8. На счетный вход д счетчика 8 поданы импульсы от генератора сдвигающих импульсов 9.

Параметры набора перестраиваемых элементов 7 и счетчика 8 определяются необходимой формой выдачи информации о частоте составляющих. Если необходим двоичный код, то счетчик может представлять собой обычный регистр сдвига (например, включенные последовательно триггеры), а емкость конденсатора 7, подключенного к и ячейке, связана с емкостью С, конденсатора 7, подключенного к первой ячейке, соотношением

Сп=2"- Ci.

Если необходима информация в десятикратном счислении, то счетчик должен быть декадным, а емкости конденсаторов 7 должны быть пропорциональны значению

С„= и 10"С„ где k — номер декады (разряда); и — номер ячейки в декаде.

Для уменьшения ошибки суммарная емкость всех подключаемых конденсаторов 7 должна быть значительно меньше полной емкости контура автогенератора 5.

Выходные сигналы от ячеек счетчика 8 через ключи 10 поданы также на устройство индикации (или памяти) 11. На управляющие входы е ключей 10 поступает выходной сигнал формирователя 4.

Для увеличения точности определения частоты входные сигналы формирователя 4 поступают одновременно па амплитудный детектор 12 и дискриминатор уровня 13.

Выходные сигналы формирователя 4 снимаются со схемы антисовпадений 14, на входы которой подан выходной сигнал дискриминатора уровня 13 и детектированный сигнал, прошедший предварительно дифференцирующую цепь 15. Схема антисовпадений выполнена таким образом, что выдает выходной сигнал тогда, когда напряжение на входе ж отсутствует (т. е. меньше заданного значения), а на входе з превышает заданное значение.

Анализатор спектра работает следующим образом.

Импульсы, выдаваемые генератором 9, воздействуют на счетчик 8 и меняют его состояние. Число, записанное в счетчике, изменяется, принимая все значения от нуля до т (максимальное, которое может быть записано в счетчике). Если импульсы периодичны, то время существования каждого из состояний счетчика 8 постоянно, а процесс изменения состояний периодичен.

Выходные сигналы в и г ячеек счетчика 8 воздействуют на ключи 6 и подключают соответствующие из конденсаторов 7 к контуру а втоге не р а r op а 5.

Емкость подключенных конденсаторов каждый раз пропорциональна числу х, записанному в счетчике, и равномерно одинаковыми шагами С меняется от нуля до mC>. Процесс через т шагов периодически повторяется. Если суммарная контурная емкость С» автогенератора 5 значительно больше тС, то в первом приближении изменения Af частоты вспомогательных колебаний f пропорциональны изменению контурной емкости С,, т. е.

Таким образом, частота вспомогательных колебаний равномерными скачками—

С изменяется в пределах от (1 тС

/макс до /макс с„, В преобразователе 1 частота исследуемого сигнала, благодаря воздействию вспомогательных колебаний генератора 2, сдвигается, причем этот сдвиг скачками меняется во времени.

При попадании частоты составляющей преобразованного сигнала в полосу пропускания фильтра 3 на выходе фильтра появляется переменное напряжение. В формирователе 4 это напряжение преобразуется к виду, удобному для управления ключами 10.

Таким преобразованием может быть, например, детектирование с последующим ограничением, задающим порог срабатывания ключей 10. В частности, предлагается использовать схему, в которой выходное напряжение формирователя вырабатывается в момент точной настройки фильтра на составляющую спектра, т. е. в момент максимума выходного напряжения фильтра 3 (предполагается, что частотная характеристика фильтра имеет один максимум) .

В этой схеме сигнал фильтра 3 поступает в два канала. В первом канале сигнал детектируется детектором 12, на выходе которого (при достаточной постоянной времени нагрузки) форма напряжения повторяет форму частотной характеристики фильтра.

После дифференцирования цепью 15 напряжение (в точке а) оказывается равным нулю в момент совпадения частоты составляющей с частотой фильтра. На выходе з второго канала за счет дискриминатора уровня 13 (например, подзапертого д иода) сигнал появляется лишь тогда, когда на входе он превышает оп,еделенпое заданное значение. Это позволяет

5 исключить ложные срабатывания при малых уровнях составляющих (например, за счет шумов).

Схема антисовпадений вырабатывает сигнал лишь в случае, когда на входе ж напряжение отсу-.ствует, а на входе з имеется, т. е. при точной настройке фильтра на частоту спектральной составляющей.

Выходное напряжение формирователя 4 открывает ключи 10, через которые информация о состоянии счетчика 8, а значит и о частоте колебаний автогенератора 5, подается на устройство индикации (или памяти) 11, которое и является потребителем этой информации.

В качестве такого устройства могут по необходимости использоваться цифровые индикаторы, устройства памяти, системы автоматического управления и т. д. в различных сочетаниях.

Из рассмотрения работы анализатора следует, что число ячеек счетчика (число перестраивающих элементов) определяется необходимым числом каналов анализа и принятой системой счисления.

Так, если необходимы 100 каналов при двоичной системе счисления, то число перестраивающих элементов должно быть равно 7, что обеспечит 128 каналов. При десятиричном счислении 100 каналов обеспечиваются двумя декадами, т. е. двадцатью элементами.

408227

Предмет изобретения

1. Анализатор спектра последовательного действия, содержащий включенные последовательно генератор вспомогательных колебаний с системой перестройки, преобразователь частоты исследуемых сигналов, фильтр, формирователь и индикатор, отличающийся тем, что, с целью получения информации о цифровой форме, система перестройки генератора выполнена в виде набора перестраивающихся элементов, набора ключей, счетчика и генератора сдвигающих импульсов, перестраивающие элементы подсоединены к генератору

15 вспомогательных колебаний через ключи, управляющие входы которых подключены к соответствующим ячейкам счетчика, а выход генератора сдвигающих импульсов соединен со счетным входом счетчика; эти же выходы яче20 ек счетчика подключены к индикатору через дополнительные ключи, на управляющие входы которых подан сигнал с выхода формирователя.

2. Анализатор по п. 1, отличающийся

25 тем, что, с целью увеличения точности измерений, формирователь выполнен в виде дискриминатора уровня амплитудного детектора ,и дифференцирующей цепи и схемы антисовпадений, входы детектора и дискриминатора

З0 соединены с выходом фильтра, выходы дифференцирующей цепи и дискриминатора подключены к различным входам схемы антисовпадений, выход которой соединен со вторыми входами дополнительных ключей.