Przedmiotem wynalazku jest analizator widma, umozliwiajacy automatyczny pomiar widmowej ge¬ stosci mocy pola elektromagnetycznego, a szczegól¬ nie pola elektromagnetycznego w przestrzeni ko¬ smicznej z pokladu sztucznego satelity Ziemi. 5 Znane analizatory widmowej gestosci mocy pola elektromagnetycznego skladaja sie z anteny pomia- • rowej, przestrajanego odbiornika sygnalów elek¬ trycznych i miernika mocy. Ze wzgledów technicz- 10 nych analizator przeznaczony do zdalnego pomiaru z pokladu sztucznego satelity Ziemi jest wyposazo¬ ny w antene pomiarowa, która daje sie w mozliwie prosty sposób rozwijac na orbicie- Wlasciwosci ta¬ kie ma antena dipolowa. Poniewaz pojedynczy di- 15 pol posiada kierunkowa charakterystyke odbiorcza, to satelitarny analizator nalezy wyposazyc w dwa ortogonalne dipole — w przypadku gdy satelita jest orientowany lub w trzy wzajemnie ortogonalne di¬ pole — gdy satelita nie jest orientowany. W obu 20 jednak rozwiazaniach chwilowa wartosc sygnalu indukowanego w poszczególnym dipolu zalezy za¬ równo od chwilowej wartosci natezenia pola jak i od jego chwilowej polaryzacji i moze sie zmie¬ niac praktycznie o kilka rzedów wielkosci. Z wy- 25 mienionych powodów pomiar moze byc zrealizowa¬ ny dla kazdej skladowej pola oddzielnie za pomo¬ ca analizatora z automatycznie przelaczanym za¬ kresem pomiarowym lub analizatora z nieliniowa charakterystyka wzmocnienia. 30 Stosowany aktualnie w analizatorach widma prze- strajany odbiornik to przestrajany filtr pasmowy lub superheterodyna. W pierwszym przypadku cze¬ stotliwosc srodkowa filtru pasmowego jest przestra- jana w pozadanym zakresie widma, natomiast w drugim przypadku pozadane widmo przechodzi przez filtr pasmowy o ustalonej czestotliwosci srod¬ kowej. Ze wzgledów technicznych pierwsze rozwia¬ zanie jest czesto stosowane w zakresie mikrofalo¬ wym i akustycznym, natomiast drugie — w zakre¬ sie radiowym. Superheterodyna analizatora sklada sie zasadniczo z mieszacza, heterodyny, wzmacnia¬ cza posredniej czestotliwosci i detektora kwadra¬ towego, przy czym wejscie sygnalowe mieszacza jest polaczone z antena dipolowa, a drugie wejscie mieszacza — z wyjsciem heterodyny, natomiast wyjscie mieszacza — z wejsciem detektora kwa¬ dratowego poprzez wzmacniacz posredniej czestotli¬ wosci. W rezultacie mierzony sygnal jest podawany na wejscie sygnalowe mieszacza, a sygnal hetero¬ dyny — na drugie wejscie mieszacza, natomiast kombinowany sygnal z wyjscia mieszacza — na wejscie detektora kwadratowego poprzez wzma¬ cniacz posredniej czestotliwosci. W celu poprawie¬ nia wlasciwosci metrologicznych analizator moze byc wyposazony w szereg dodatkowych czlonów, a przede wszystkim w transformator impedancji i filtr dolnoprzepustowy, które sa polaczone lancu¬ chowo w ten sposób, ze wejscie transformatora impedancji jest polaczone z wyjsciem dipola, a89 418 3 wyjscie filtru dolnoprzepustowego — z wejsciem sygnalowym mieszacza. W rezultacie mieszany sy¬ gnal jest podawany na wejscie sygnalowe miesza¬ cza poprzez transformator impedancji i filtr dolno- przepustowy. Ponadto równiez ze wzgledów me- 5 teologicznych analizatory widma sa zwykle wypo¬ sazone w uklady które sluza do wzorcowania ana¬ lizatora w czestotliwosci i w poziomie, przy czym nie ma generalnej zasady wzajemnego ich powia¬ zania* z pozostalymi czlonami analizatora. 10 Tradycyjne analizatory z automatycznie przela¬ czanym zakresem pomiarowym lub analizatory z nieliniowa charakterystyka wzmocnienia nie moga byc zastosowane na pokladzie satelity do pomiaru poszczególnych skladowych natezenia pola elektro- 15 * magnetycznego, ' poniewaz musialyby miec uklad sterowania automatycznie przelaczajacy zakres po¬ miarowy lub regulujacy wspólbieznie wzmocnienie wszystkich analizatorów. Pierwsze rozwiazanie nie moze byc brane pod uwage ze wzgledów na ciezar, 20 rozmiary i pobór mocy, natomiast drugie rozwiaza¬ nie w zasadzie sprowadza sie do opracowania no¬ wego analizatora.Analizator widma wedlug wynalazku zawiera 25 trzy tory pomiarowe — skladajace sie z lancucho¬ wo polaczonych transformatora impedancji, filtru dolnoprzepustowego, odbiornika superheterodyno- wego i detektora — polaczone na wejsciu z orto¬ gonalnie ustawionymi dipolami, zas na wyjsciu — 30 z sumatorem, którego wyjscie jest polaczone z od¬ biornikami superheterodynowymi i systemem tele¬ metrycznym. Ponadto analizator zawiera uklad ste¬ rowania sterujacy systemem telemetrycznym, hete¬ rodyna i ukladami wzorcowania w czestotliwosci 35 i w poziomie, przy czym heterodyna jest polaczona z odbiornikami superheterodynowymi, a uklady wzorcowania — z filtrami dolnoprzepustowymi.Analizator widma wedlug wynalazku umozliwia jednoczesny automatyczny pomiar widmowej ge- *o stosci mocy pola elektromagnetycznego. Dokladnosc pomiaru widmowej gestosci mocy pola za pomoca takiego analizatora, przy zachowaniu warunku sta¬ bilnej pracy odbiorników zalezy praktycznie od dokladnosci ukladu wzorcowania w czestotliwosci 45 i ukladu wzorcowania w poziomie oraz od doklad¬ nosci systemu telemetrycznego.Istota wynalazku jest pokazana w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia schemat blokowy automatycznego analizatora widma, z fig. 2 — usytuowanie wzajemne anten.Analizator ten sklada sie z trzech torów pomia¬ rowych X, Y, Z, sumatora S, heterodyny H, ukladu sterowania US, ukladu wzorcowania w czestotliwo- 55 sci UWF oraz ukladu wzorcowania w poziomie UWP. Kazdy tor pomiarowy X, Y, Z, sklada sie z lancuchowo polaczonych: transformatora impedan¬ cji TI, filtru dolnoprzepustowego FD, odbiornika superheterodynowego O i detektora kwadratowego 60 DK. Wyjscie kazdego detektora kwadratowego DK jest polaczone równolegle przez sumator S z wej¬ sciem automatycznej regulacji wzmocnienia kazde¬ go odbiornika O oraz z systemem telemetrycznym ST. Wyjscie heterodyny H jest polaczone równole- 65 50 gle z wejsciem mieszacza kazdego odbiornika O.Trzy wyjscia ukladu sterowania US sa polaczone odpowiednio z wejsciem heterodyny H i wejsciem systemu telemetrycznego ST, wejsciem ukladu wzor¬ cowania w poziomie UWP oraz wejsciem ukladu wzorcowania w czestotliwosci UWF. Wyjscia ukla¬ dów wzorcowania UWF i UWP, kazde z osobna, jest polaczone równolegle z dodatkowymi wejsciami filtru dolnoprzepustowego FD.Sygnal indukowany w trzech ortogonalnych di¬ polach Ax, Ay i Az jest proporcjonalny odpowied¬ nio do skladowej Ex, Ey i Ez pola elektrycznego E. Transformator impedancji TI transformuje duza i zmieniajaca sie w funkcji czestotliwosci impe- dancje wyjsciowa skróconego dipola pólfalowego na impedancje dopasowana do impedancji wejscio¬ wej filtru dolnoprzepustowego FD. Dzieki temu sygnal podlany na wejscie kazdego odbiornika su- perheterydynowego O jest proporcjonalny do syg¬ nalu indukowanego w odpowiednim dipolu. Auto¬ matycznie przestrajany odbiornik O, o stalym w funkcji czestotliwosci pasmie przenoszenia, daje na wyjsciu sygnal, który podany na detektor kwadra¬ towy DK, daje na jego wyjsciu napiecie propor¬ cjonalne do mocy sygnalów, których czestotliwosc lezy w pasmie przenoszenia odbiornika O. Przy wlasciwym dobraniu dla konkretnego zastosowania szerokosci pasma przenoszenia odbiornika O, napie, cie wyjsciowe detektora DK jest zalezne od odpo¬ wiedniej skladowej pola elektrycznego E w taki sposób, ze napiecie na wyjsciu sumatora S jest zalezne od widmowej gestosci mocy pola elektro¬ magnetycznego. Sygnal ten podany zwrotnie na wejscie automatycznej regulacji wzmocnienia od¬ biornika O zalezy wylacznie od wartosci pola E, nie zalezac od wartosci poszczególnych jego skla¬ dowych. To zapewnia, ze napiecie na wyjsciu su¬ matora S jest jednoznacznie zalezne od widmowej gestosci mocy pola elektromagnetycznego.Automatycznie przestrajana heterodyna H wy¬ biera periodycznie w sposób ciagly w czasie i w czestotliwosci pasma odbieranych przez odbiornik O czestotliwosci. W rezultacie napiecie na wyj¬ sciu sumatora S, a wiec sygnal na wyjsciu syste¬ mu telemetrycznego ST zawiera informacje o roz¬ kladzie w czasie widmowej gestosci mocy sygna¬ lów odbieranych. Natomiast informacje o chwilo¬ wej wartosci czestotliwosci srodkowej pasma daje sygnal podawany z ukladu sterowania US na sy¬ stem telemetryczny ST.Filtr dolnoprzepustowy FD tlumi wszystkie skla¬ dowe widma lezace poza analizowanym zakresem czestotliwosci, a ponadto umozliwia sprowadzenia na wejscie odbiornika O zamiast sygnalu z odpo¬ wiadajacego mu dipola, sygnalu z ukladu wzor¬ cowania w czestotliwosci UWF lub z ukladu wzor¬ cowania w poziomie UWP. W ten sposób analiza¬ tor zgodnie z programem zadanym w ukladzie ste_ rowania US przeprowadza automatycznie wzorco¬ wanie torów pomiarowych w czestotliwosci i w poziomie. Otrzymane w ten sposób informacje slu¬ za do analitycznego okreslenia bezwzglednej wid¬ mowej gestosci mocy analizowanego promieniowa¬ nia pola elektromagnetycznego.89 418 PT I L I TI UNP V v- 77 \ I \ US FD FD RgJ OK 4, DK A VK Fili PL