NL8102481A

NL8102481A - Hyperfrequente spectrumanalysator met een gesynthetiseerde lokale oscillator.

Info

Publication number: NL8102481A
Application number: NL8102481A
Authority: NL
Original assignee: Adret Electronique
Priority date: 1980-05-23
Filing date: 1981-05-20
Publication date: 1981-12-16
Also published as: US4415854A; FR2483083A1; GB2076548B; FR2483083B1; DE3120140A1; GB2076548A; DE3120140C2

Description

*» v

81.3I23/Ti/AA/MvC

Korte aanduiding: Hyperfrequente spectrumanalysator met een gesynthetiseerde lokale oscillator.

De uitvinding heeft betrekking op een hyperfrequente analysator omvattende een eerste menger waarnaar het te analyseren spectrum en het uitgangssignaal van een YIG-oscillator gevoerd worden, een eerste banddoor-laatfilter, ingesteld op een vaste frequentie die merkbaar lager is dan 5 de laagste frequentie van het te analyseren spectrum, een tweede menger die het uitgangssignaal van het eerste filter en een transpositiefrequentie ontvangt, een tweede banddoorlaatfilter, een detector, een kristaloscilla-tor met relatief lage frequentie, een harmonischen generator en middelen voor het vergrendelen van de YIG-oscillator op opeenvolgende harmonischen 10 van de kristaloscillator. *·

Het is bekend om in een dergelijke analysator, na een eerste filter-bewerking van het te analyseren spectrum uitgevoerd te hebben, dit aan een eerste frequentietranspositie te onderwerpen in een eerste menger die wordt gevoed door een gestuurde variabele lokale oscillator voor het uit-15 voeren van een frequentie-exploratie, en na het filteren van de aldus verkregen vaste eerste tussenfrequentie het uitvoeren van een tweede transpositie in een tweede menger die door een vaste frequentie wordt gevoed.

De tweede aldus verkregen tussenfrequentie, die in een veel lagere fre-quentieband ligt dan die welke het apparaat bestrijkt, is gemakkelijk te 20 filteren en te detecteren voor het meten van de radiofrequente componenten van het spectrum.

Het is duidelijk, dat in een dergelijke inrichting de spectrale zuiverheid van het door de lokale variabele oscillator geleverde signaal beter moet zijn dan die van het te analyseren signaal ter vermijding van 25 fouten in de analyseresultaten.

Door gebruik van een oscillator van het YIG-type voor de lokale variabele oscillator met een grote resonantiefrequentieband door regeling van het magnetisch veld kan aan deze voorwaarde voldaan worden, behalve in de gevallen waarbij de te analyseren spectrale componenten zeer dicht 30 bij de draaggolf liggen, hetgeen, zoals hierna toegelicht, tot gevolg heeft dat de YIG-oscillator werkt in een gebied van haar spectrum waarin een relatief sterke ruis wordt opgewekt..,

De uitvinding beoogt dit nadeel op te heffen en wordt daartoe gekenmerkt door een hulposcillator waarvan de frequentie door een spanning ge-35 stuurd wordt en die de harmonischen generator en een derde menger bekrachtigt, 81 0 2 4 8 1 t « C w - 2 - welke derde menger bovendien de frequentie van de kristaloscillator ontvangt, en door middelen ter vergelijking van het zwevingsverschil van de uitgang van de derde menger met een frequentie uit de deling in een deler door de vermenigvuldigingsfactor van de harmonische generator van de uitgangs-5 frequentie van een synthetiseereenheid met een in stappen variabele frequentie die aanzienlijk lager is dan de frequentie van de kristaloscillator.

De in de figuur getoonde inrichting omvat, als op zich bekend, een filter 1, waarvan de doorlaatband overeenkomt met de mogelijke variatie . van de draaggolf van het te analyseren hyperfrequente spectrum. Dit aan 10 de ingang van het filter 1 gelegde spectrum kan een draaggolf hebben in een band van bijvoorbeeld 1,700 tot 5,700 GHz. Vervolgens wordt het naar een eerste menger 2 gevoerd, die bovendien een variabele frequentie ontvangt, afkomstig van een oscillator 3 van het "YIGn-type. Het is bekend, dat een dergelijke oscillator een resonator omvat gevormd door een ijzer- 15 en yttriumgranaatelement, waarvan de resonantiefrequentie over een groot gebied kan variëren met het omringend magnetisch veld. Door middel van hierna te beschrijven middelen, die deel uitmaken van de inrichting volgens de uitvinding kan de frequentie van de oscillator 3 bijv. gevarieerd worden in de band van 2000 tot 6000 MHz. Het zwevingsverschil van 300 MHz aan de 20 uitgang van de menger 2 voor elke frequentiewaarde van de oscillator wordt door een banddoorlaatfilter 4 gefilterd en vervolgens onderworpen aan een frequentietranspositie met behulp van een tweede menger 5 die een vaste frequentie F^ ontvangt, die in het gegeven voorbeeld 29D MHz bedraagt;

Het zwevingsverschil van 10 MHz aan de uitgang van de menger 5 wordt door 25 een banddoorlaatfilter 6 gefilterd en vervolgens naar een detector 7 gevoerd. De van deze detector afkomstige videocomponent geeft de van haar draaggolf ontdane te analyseren spectrum weer. Voor elke frequentiewaarde van de oscillator 3 bepaalt men de uitgangsspanning van de detector, waardoor het spectrum te analyseren is., 30 De te beschrijven inrichting is op zich bekend, het belang ervan berust op het feit dat de door middel van de organen 2, 3 en 5 uitgevoerde frequentietranspositie het te analyseren signaal terugbrengen in een vaste frequentieband (in het gegeven voorbeeld rondom 10 MHz) waarbinnen voor het filteren en de detectie bekende technieken toegepast kunnen worden.

35 Het is duidelijk, dat in een dergelijke inrichting elke fout van de lokale oscillator 3 doorwerkt in het uiteindelijk gemeten signaal, hetgeen de reden is dat eev.YIG-oscillator teogepast wordt, die met een over-spanningscoëfficiënt in de orde van 1000 tot 3000 een signaal levert met een zeer grote spectrale zuiverheid.

81 02 4 8 1 V * -3-.

Opgemerkt wordt, dat voor dichtbij de draaggolf liggende spectrale componenten voor een gegeven overspanningscoëfficiënt de oscillatorruis in de praktijk veel sterker is dan voor verder verwijderde componenten, zodat de werking bij bepaalde metingen onvoldoende wordt.

5 Ter opheffing van dit bezwaar is het bekend de YIG-oscillator te be sturen door een kristaloscillator waarvan de resonator een overspanningscoëfficiënt heeft in de orde van 100.000, waarbij de YIG-oscillator op successievelijke harmonischen vergrendeld wordt en waarbij een "kam" gevormd wordt van de van de kristaloscillator afkomstige frequenties. Het 10 is in dit geval duidelijk van belang een kristal te gebruiken met een voldoend hogere frequentie opdat haar juiste ruis ter benadering van de frequentie van de YIG-oscillator vermenigvuldigd wordt met een acceptabele .waarde. Daartoe wordt bijvoorbeeld een kristal met een frequentie van 100 MHz gebruikt, die een ruisvermenigvuldigingsfactor geeft van minimaal 60.

15 Bij deze bekende oplossing zal de YIG-oscillator de opeenvolgende frequenties van 2000 MHz, 2200 MHz .....6000 MHz leveren en zullen dus de intervallen van 100' MHz tussen deze opeenvolgende frequentie bestreken moeten worden. Een eerste middel is het vervangen van de door de menger 5 uitgevoerde vaste transpositie door een variabele transpositie. In een derge-20 lijke uitvoering wordt de menger 5 vervangen door een oscillator waarvan de frequentie door handbediening gevarieerd wordt van 240 tot 340 MHz. Het filter 4 zal dan een relatief grote frequentieband moeten doorlaten hetgeen in bepaalde gevallen de eliminatie van de beeldfrequentie zal verhinderen. Deze oplossing is in de praktijk dus niet acceptabel wanneer 25 men een spectrumanalyse van hoge kwaliteit wil laten uitvoeren.

In de beschreven en getoonde inrichting wordt de YIG-oscillator gestuurd door een stelsel waarmee haar frequentie binnen de gehele gewenste band zonder een midden geregeld kan worden door het refereren van de genoemde frequentie aan een kristal waarvan men harmonischen met een zeer 30 hoge rang gebruikt opdat de spectrale zuiverheid ervan voldoende is.

Een oscillator 30, waarvan de frequentie gestuurd wordt door een spanning levert haar uitgangssignaal enerzijds aan een harmonischen generator 31, die wordt gevolgd door een fasevergelijker 32 en anderzijds aan een menger 33, die bovendien een door een kristaloscillator 34 geleverde 35 ijkfrequentie van 100 MHz ontvangt. Na filtering in een banddoorlaatfilter 35 wordt het zwevingsverschil naar een fase-frequentievergelijker 37 gevoerd, die verder een frequentie ontvangt die resulteert uit een in een deler 38 uitgevoerde deling van de uitgangsfrequentie van een synthetiseer-eenheid 39 door een programmeerbaar getal N. De synthetiseereenheid 39, 40 van een op zich bekend type, levert een in kleine stappen variabele frequ- 81 024 8 1 - 4 -

V

entie tussen 100 en 200 MHz. De uitgang van de vergelijker 36 is roet de frequentiebesturingsingang van de oscillator 30 verbonden*

Wanneer de oscillator 30 een stabiele toestand heeft bereikt ontvangt de vergelijker 37 voor een door de synthetiseereenheid 39 geleverde 5 frequentie van 100 MHz + Δ twee frequenties tegelijk aan ^ (100 MHz + Δ).

De frequentie van de oscillator 30 bedraagt dan (op voorwaarde dat de vermenigvuldiger 32 een geschikte besturing toelaat voor het verkrijgen van de harmonische met de rang N): ffl2, + & + iqo p§te zodat die van de oscillator 3 N. 100 MHz + 100 MHz + Δ bedraagt. Anders gezegd: deze 10 frequentie varieert met grote stappen van 100 MHz en bestrijkt het interval tussen twee grote stappen met een kleine stap gelijk aan die welke wordt geleverd door de synthetiseereenheid 39 en die ook zo klein als gewenst kan zijn. De benadering van de frequentie van de oscillator 3 wordt verzorgd door een metcfe hand instelbare stuurspanning Ve. Opgemerkt wordt, 15 dat de frequentie van de oscillator 30 voor een frequentievariatie van de oscillator 3 tussen 2000 en 6000 MHz zal variëren tussen de uiterste grenzen van ongeveer 110,7 en 101,7 MHz en dat deze variatie voldoet aan een met zaagtandwetmatigheid met afnemende amplitude: wanneer bijvoorbeeld de frequentie van de oscillator 3 toeneemt van 2000 tot 2100 MHz, neemt 20 de frequentie van de oscillator 30 toe van 105,2 tot 110,7 MHz en valt plotseling naar een waarde van 105 MHz terug, terwijl, wanneer de frequentie van de oscillator 3 toeneemt van 5400 tot 6000 MHz, de frequentie van de oscillator 30 toeneemt van 101,72 tot 103,4 MHz en plotseling terugvalt naar 101,60 MHz.

25 Dit heeft tenslotte tot resultaat dat de oscillator 30 geringe frequentievariaties en dus een zeer goede spectrale zuiverheid heeft en dat deze variaties des te geringer zijn naar mate de te meten spectrale component een hogere frequentie heeft. De parasitaire lijnen veroorzaakt van de regeling geven een voldoend hogere frequentie om geëlimineerd te 30 worden door het voorselectiefilter 1 en de beeldfrequentie zal eveneens door dit filter geëlimineerd worden.

In de praktijk kan het generator- en harmonischen orgaan 32 van een soort zijn als beschreven in de door aanvraagster op 16 mei 1973 ingediende Franse octrooiaanvrage; "Electrische signaalgenerator met variabele 35 frequentie geschikt voor werking in een brede band".

Binnen het kader van de uitvinding kunnen verschillende modificaties aangebracht worden, in het bijzonder kan de frequentie F in stappen gevarieerd worden en tussen die van de synthetiseereenheid 39 gevoegd worden.

- conclusie - 8102481

Claims

Α μ - 5 - V- V * CONCL USIE Hyperfrequente analysator omvattende een eerste menger u/aarnaar het te analyseren spectrum en het uitgangssignaal van een YIG-oscillator gevoerd worden, een eerste banddoorlaatfilter, ingesteld op een vaste frequentie die merkbaar lager is dan de laagste frequentie van het te analyseren 5 spectrum, een tweede menger die het uitgangssignaal van het eerste filter en een transpositiefrequentie ontvangt, een tweede banddoorlaatfilter, een detector, een kristaloscillator met relatief lage frequentie, een harmo-nsichen generator en middelen voor het vergrendelen van de YIG-oscillator op opeenvolgende harmonischen van de kristaloscillator, gekenmerkt 10 door een hulposcillator (30) waarvan de frequentie door een spanning gestuurd wordt en die de harmonischen generator (31) en een derde menger (33) bekrachtigt, welke derde menger (33) bovendien de frequentie van de kristaloscillator (34) ontvangt, en door middelen (37) ter vergelijking van het zwevingsverschil van de uitgang van de derde menger (33) met een 15 frequentie uit de deling in een deler (38) door de vermenigvuldigingsfactor van de harmonischen generator (32) van de uitgangsfrequentie van een synthetiseereenheid (39) met een in stappen variabele frequentie die aanzienlijk lager is dan de frequentie van de kristaloscillator (34). 81 024 8 1 . ADRET^ELECTRONIQUE CO—^ fO ® rS- ¢- ¢- tv. ro |2 t I _ ro "0 a C\J in—γ« ,-L. X «-w—I -X— JL, ro 81 024 8 1 ®