RU1799474C - Анализатор спектра - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и предназначено дл  спектрального анализа периодических электрических сигналов, измерени  амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фа- зо-частотных характеристик (ФЧХ) четырехполюсников. Цель изобретени  - повышение точности расширени  частотного диапазона и увеличение диапазона изме- р емых значений фазы. Эта цель достигаетс  введением в устройство преобразователей код-напр жение, функциональных преобразователей, интегратора, фазовращател , блока управлени  частотой . Преобразователь частоты, амплитудный детектор, блок управлени  и обработки, индикатор, гетеродин, фазовый детектор, генератор развертки, преобразователь частоты , опорный генератор. Устройство содержит также преобразователь частоты, амплитудный детектор/блок управлени  и обработки, индикатор, гетеродин, фазовый детектор, генератор развертки, преобразователь частоты и опорный генератор, 1 ил. (Я С

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике, может быть использовано при разработке анализаторов спектра последовательного действи , измерительных приемников и селективных вольтметров и предназначено дл  спектрального анализа периодических электрических сигналов, измерени  амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фазо-частотных характеристик (ФЧХ) четырехполюсников.

Цель изобретени  - повышение точности , расширение частотного диапазона и увеличение диапазона измер емых значений фазы. .;

На чертеже приведена структурна  схема предлагаемого анализатора спектра.

Анализатор содержит преобразователь частоты 1, амплитудный детектор 2, блок 3 управлени  и обработки, индикатор 4, нелинейный функциональный преобразователь

5, гетеродин 6, фазовый детектор 7, интегратор 8, нелинейный функциональный преобразователь9 , управл емый | фазовращатель 10, преобразователь 11 код О - напр жение (ПКН), генератор развертки О 12, преобразователь 13 частоты, опорный fS- генератор 14, блок 15 управлени  частотой. vj преобразователь 16 код - напр жение | (ПКН). ; .

Анализатор спектра (АС) имеет три режима работы: спектральный анализ элект- рических сигналов, измерение АЧХ и ФЧХ (.л четырехполюсников.

Спектральный анализ электрических сигналов происходит при включении коммутатора блбка 3 управлени  и обработки в положение, при котором сигналы в рабочем диапазоне частот Швх поступают на вход преобразовател  1, где преобразуютс  в

сигнал с фиксированной промежуточной частотой (ПЧ) Шпч

Шпч- (Иг- Швх(1)

d)f - частота сигнала гетеродина 6.

Сигнал АЧ поступает на детектор 2, затем на блок 3 и далее на вертикально отклон ющие пластины индикатора 4.

Измерение АЧХ четырехполюсников происходит при включении коммутатора в положении с использованием след щего генератора (СГ). состо щего из опорного генератора 14 и преобразовател  13, к второму входу которого подключен гетеродин 6. Опорный генератор 14 вырабатывает сигнал частоты Won преобразуемый.преобразователем 13 в сигна л частоты глсг в соответствии с выражением:

. (tier- (Dr- (ог (2)

При условии, что частота Ш0г пч в соответствии с (1) и (2) справедливо утверждение «вх. т.е. частота сигнала СГ .равна частоте настройки. АС. Уровень выходного сигнала СГ стабилизирован в диапазоне частот АС.

При измерении АЧХ четырехполюсника он включаетс  между выходом СГ и. входом АС. АЧХ четырехполюсника на частоте а)определ етс  .

H.Unx(ftj)/UCrH(3) где UBx(ft)- амплитуда сигнала, прошедшего четырехполюсник на входе АС,

Ос({(У) - амплитуда сигнала СГ на вход .четырехполюсника.

Учитыва , что 1)Сг(л) const А, выражение (З)-принимает вид

. («)/А.... Перёд измерением ФЧХ четырехполюсника осуществл етс  калибровка АС при включе- нии коммутатора 17 в положении 1..

Блок 3 управлени  вырабатывает цифровой код, по которому генератор развертки 12 устанавливает частоту гетеродина 6 равной начальной частоте частотного обзора. Производитс  калибровка.собственной ФЧХ измерительного тракта АС, С этой целью выход СГ подключаетс  на вход АС,, блок управлени  и обработки 3 измер ет и запоминает цифровой код, соответствующий выходному сигналу детектора 2. Затем измен етс  частота опорного генератора 14 и фиксируетс  код управлени ..при подаче которого на преобразователь 15 частота опорного генератора соответствует максимальному уровню выходного сигнала детектора 2. Этот код запоминаетс  блоком 3 и определ ет равенство частот опорного генератора иПЧ, что обеспечивает минимальный фазовый набег входного сигнала при прохождении через фильтр ПЧ преобразо0

вател  1. Затем коммутатор устанавливаетс  в положение, при котором блок 3 измер ет и запоминает цифровой код, соответствующий выходному сигналу фазового детектора 7, пропорциональный фазовому набегу сигнала СГ в измерительном тракте на данной частоте.

Поскольку втора  составл юща  выходного сигнала фазового детектора 7 фильтруетс  интегратором 8, то этот сигнал пропорционален фазовому набегу р сигнала СГ в измерительном тракте на данной частоте

ивыхфд о 1 11 11хХсоз (Ф1-с1,)1(1.(10х X cos ( f 1 ) + f/v( f 1 )(4)

Далее блок 3 генерирует цифровые коды и подает их на преобразователь 11, что приводит к изменению фазы фазовращател  10 и изменению уровн  сигнала на выходе фазового детектора 7. Нелинейный функциональный преобразователь 9 обеспечивает при этом посто нство уровн  сигнала на опорном входе {6x2} фазового детектора 7 U2(f) U2 const(5) Определ етс  и запоминаетс  блоком 3

цифровой код, при котором выходной сигнал фазового детектора 7 равен нулю. При этом обеспечиваетс  компенсаци  набега фазы сигнала при прохождении измерительного тракта, а установленное значение

фазы фазовращател  определ ет этот набег

. #OB(f) cr(fl)+ r(fl)(6)

Затем производитс  перестройка гетеродина 6 по частоте и определ ютс  цифровые коды, позвол ющие установить

значени  фазовращател  дл  компенсации фазового сдвига в тракте на каждой частоте настройки АС. После одного сканировани  по частоте и записи в блок 3 цифровых кодов процесс калибровки собственной ФЧХ

тракта считаетс  законченным. Калибровка производитс  с периодичностью, определ емой стабильностью фазовых характеристик измерительного тракта АС, а также стабильностью фазы фазовращател . Диапазом изменени  фазы фазовращател  должен быть не менее максимального значени  фазового набега в тракте в диапазоне чае ТОТ ... . ;. . .. .. . - .

После выполнени  калибровки произво дитс  подключение четырехполюсника между выходом СГ и входом АС и измерение его ФЧХ в диапазоне частот путем перестройки гетеродина 6. При этом напр жение на входе (вх. 1) фазового детектора 7 будет поддер- живатьс  посто нным с помощью

нелинейного функционального преобразовател  5 (т.е. Ui(f) Ui const) и дополнительной погрешности за счет неравномерности АЧХ измер емого четырехполюсника не возникнет.

Поскольку на каждой частоте измерени  блок 3 генерирует извлеченный из пам ти и определенный в процессе калибровки цифровой код, устанавливающий фазу фазовращател  в положении, при котором происходит компенсаци  фазового набега в измерительном тракте, то при измерении будет использоватьс  полный раскрыв характеристики фазового детектора, т.е. ограничений частотного диапазона, вызываемого фазовым сдвигами в тракте, не будет, т.е.

УИЗМ.ФД - КФЛ 2Ul U2 cos for (f) + & (f) + уьШ- КфД2и1и2х

x cos x(f)(7) где ) - ФЧХ измер емого четырехполюсника .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные с его входом первый преобразователь частоты, амплитудный детектор, блок управлени  и обработки и индикатор, последовательно соединенные опорный генератор и второй преобразователь частоты, выход которого соединен с выходом анализатора спектра.

   гетеродин, первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами соответственно первого и второго преобразователей частоты , а вход - выходом генератора развертки.

   своим входом подключенного к первому выходу блока управлени  и обработки, а также фазовый детектор, отличающийс  тем, что. с целью повышени  точности, расширени  частотного диапазона и увеличени  диапазона измер емых значений фазы, в него введены первый и второй функциональные преобразователи, управл емый фазовраща- тель, первый и второй преобразователи код - напр жение, блок управлени  частотой и

   интегратор, выход которого подключен к второму входу блока управлени  и обработки , а вход - выходу фазового детектора, входы которого соединены с выходами функциональных преобразователей соответствённо , вход первого из которых соединен с выходом первого преобразовател  частоты, а вход второго функционального преобразовател  через управл емый фазов- ращатель подключен к выходу опорного генератора , вход которого через блок управлени  частотой соединен с выходом второго преобразовател  код - напр жение , подключенного к третьему выходу блока управлени  и обработки, четвертый

   выход которого соединен с входом первого преобразовател  код - напр жение, подключенного своим выходом к второму входу управл емого фазовращател ,