RU2007692C1

RU2007692C1 - Spectrum analyzer

Info

Publication number: RU2007692C1
Authority: RU
Inventors: Э.Н. Сошников; В.Н. Николаенко; В.А. Работкин; В.Т. Толчеев
Original assignee: Воронежский научно-исследовательский институт связи
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: radio instruments. SUBSTANCE: device has measuring aerial 1, low-pass filter 2, mixers 3.1, 3.2, 3.3, band-pass filters 4.1, 4.2, intermediate frequency amplifiers 5.1, 5.2, 5.3, digital code generator 18, direction couplers 6.1, 6.2, heterodynes 7.1, 7.2, 7.3, potentiometer 8, rectangular pulse oscillator 12, control unit 9, adder 10, discrete attenuator 11, decoders 20.1, 20.2, OR gate 21, switch 13, binary counters 14.1, 14.2, digital-to-analog converter 15, reverse binary counter 19, jumper 16, swept-frequency circuit 17, frequency detector 22, threshold gate 23, differentiating unit 24, digital indicator 25, horizontal and vertical deviation amplifiers 26, detector 28, video signal amplifier 29, recording device 27. EFFECT: increased functional capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для наблюдения спектров стационарных сигналов и измерения их параметров, измерения уровня и частот сигналов, внеполосных и побочных колебаний в лабораторных, цеховых условиях и в условиях контрольно-ремонтных органов с автоматической установкой частоты гетеродина на частоту выбранного для исследования сигнала. The invention relates to radio-measuring equipment and can be used to observe the spectra of stationary signals and measure their parameters, measure the level and frequencies of signals, out-of-band and spurious oscillations in laboratory, workshop conditions and in the conditions of control and repair bodies with automatic setting of the local oscillator frequency to the frequency selected for signal research.

Целью изобретения является повышение быстродействия и достоверности контроля электромагнитной обстановки. The aim of the invention is to increase the speed and reliability of the control of the electromagnetic environment.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу. In FIG. 1 shows a block diagram of a device; in FIG. 2 - stress diagrams explaining his work.

Анализатор спектра содержит измерительную антенну 1, фильтр 2 нижних частот, смесители 3.1, 3.2 и 3.3, полосовые фильтры 4.1 и 4.2, усилители 5.1, 5.2 и 5.3 промежуточной частоты, направленные ответвители 6.1 и 6.2, гетеродины 7.1, 7.2 и 7.3, потенциометр 8 установки частоты "грубо", блок 9 управления, сумматор 10, дискретный аттенюатор 11, генератор 12 прямоугольных импульсов, ключ 13, двоичные счетчики 14.1 и 14.2, цифро-аналоговый преобразователь 15, переключатель 16, генератор 17 развертки, формирователь 18 цифрового кода, реверсивный счетчик 19, дешифраторы 20.1 и 20.2, элемент ИЛИ 21, частотный детектор 22, пороговый элемент 23, блок 24 дифференцирования, цифровой индикатор 25, усилитель 26 горизонтального отклонения, регистрирующий прибор 27 в виде электронно-лучевой трубки, детектор 28, видеоусилитель 29 и усилитель 30 вертикального отклонения. The spectrum analyzer contains a measuring antenna 1, a low-pass filter 2, mixers 3.1, 3.2 and 3.3, band-pass filters 4.1 and 4.2, intermediate-frequency amplifiers 5.1, 5.2 and 5.3, directional couplers 6.1 and 6.2, local oscillators 7.1, 7.2 and 7.3, installation potentiometer 8 "coarse" frequency, control unit 9, adder 10, discrete attenuator 11, square-wave generator 12, key 13, binary counters 14.1 and 14.2, digital-to-analog converter 15, switch 16, scan generator 17, digital code generator 18, reversible counter 19, decoders 20.1 and 20.2, element IL And 21, a frequency detector 22, a threshold element 23, a differentiation unit 24, a digital indicator 25, a horizontal deflection amplifier 26, a cathode ray tube recording device 27, a detector 28, a video amplifier 29 and a vertical deflection amplifier 30.

Анализатор спектра работает следующим образом. The spectrum analyzer operates as follows.

Переключатель 16 устанавливается в положение I. С выхода измерительной антенны 1 сигнал электромагнитной обстановки поступает на вход фильтра 2 нижних частот, частота среза которого для исключения прохождения сигналов по побочным каналам приема выбрана равной верхней границе диапазона перестройки анализатора спектра. С выхода фильтра 2 нижних частот отселектированные сигналы поступают на сигнальный вход первого смесителя 3.1, где, смешиваясь с проходящим через первый направленный ответвитель 6.1 сигналом генератора 17 развертки первого гетеродина 7.1, преобразуется в напряжение первой промежуточной частоты. С выхода первого смесителя 3.1 преобразованные по частоте сигналы, проходя через первый фильтр 4.1, первый усилитель 5.1 промежуточной частоты, второй смеситель 3.2, второй 5.2 промежуточной частоты, третий смеситель 3.3, третий усилитель 5.3 промежуточной частоты и второй полосовой фильтр 4,2, подаются на входы частотного детектора 22 и детектора 28. На выходе детектора 28 формируются напряжения сигналов, которые, усиливаясь усилителем 29 и усилителем 30 вертикального отклонения, поступают на входы пластин вертикального отклонения электронно-лучевой трубки. На экране электронно-лучевой трубки, на пластины горизонтального отклонения которой поступает пилообразное напряжение генератора 17 развертки, формируется панорама, соответствующая электромагнитной обстановке в диапазоне перестройки анализатора спектра, то есть в диапазоне перестройки его первого гетеродина. При этом выбор диапазона перестройки первого гетеродина 7.1 осуществляется ступенчатым аттенюатором 11 уровня пилообразного напряжения генератора 17 развертки, а выбор границ диапазона перестройки производится изменением уровня постоянного напряжения с выхода потенциометра 8 установки частоты "грубо". The switch 16 is set to position I. From the output of the measuring antenna 1, the signal of the electromagnetic environment is fed to the input of the low-pass filter 2, the cutoff frequency of which is chosen to equal the upper limit of the tuning range of the spectrum analyzer to exclude the passage of signals through the side reception channels. From the output of the low-pass filter 2, the selected signals are fed to the signal input of the first mixer 3.1, where, being mixed with the signal of the sweep generator 17 of the first local oscillator 7.1 passing through the first directional coupler 6.1, it is converted to the voltage of the first intermediate frequency. From the output of the first mixer 3.1, the frequency-converted signals passing through the first filter 4.1, the first intermediate frequency amplifier 5.1, the second intermediate frequency mixer 5.2, the second intermediate frequency mixer 5.2, the third intermediate frequency amplifier 5.3 and the second bandpass filter 4.2, are fed to the inputs of the frequency detector 22 and detector 28. At the output of the detector 28, signal voltages are formed, which, amplified by the amplifier 29 and the vertical deflection amplifier 30, are fed to the inputs of the vertical deflection plates of the electron beam ubki. On the screen of the cathode ray tube, on which the sawtooth voltage of the sweep generator 17 is fed to the horizontal deflection plates, a panorama is formed corresponding to the electromagnetic environment in the tuning range of the spectrum analyzer, that is, in the tuning range of its first local oscillator. In this case, the selection of the tuning range of the first local oscillator 7.1 is carried out by a step attenuator 11 of the sawtooth voltage of the sweep generator 17, and the selection of the boundaries of the tuning range is made by changing the constant voltage level from the output of the potentiometer 8 of the frequency setting “roughly”.

Таким образом, дискретным и плавным изменением уровней пилообразного напряжения генератора 17 развертки и напряжения с выхода потенциометра 8 обеспечивается формирование сигналов (фиг. 2а) в различных полосах частот диапазона перестройки анализатора спектра. Thus, a discrete and smooth change in the sawtooth voltage levels of the sweep generator 17 and the voltage from the output of the potentiometer 8 ensures the formation of signals (Fig. 2a) in different frequency bands of the tuning range of the spectrum analyzer.

В случае необходимости анализатора спектра на выбранный для исследования сигнал, по ходу развертки луча электронно-лучевой трубки генератора 17 определяют номер его отклика, переключатель 16 переводят в положение 2, а реверсивный и первый и второй двоичные счетчики 10 и 14.1 и 14.2 соответственно устанавливают в начальное состояние. Формирователем 18 цифрового кода на информационных входах реверсивного счетчика 19 в двоичном коде устанавливают логические напряжения номера n, выбранного для исследования сигнала, и вводят их в память реверсивного счетчика 19. На его разрядных выходах формируются логические напряжения, которые поступают на вход первого дешифратора 20.1. На n-выходе первого дешифратора 20.1, где n - номер выбранного для исследований сигнала, вырабатывается напряжение U₂ логической "1" (фиг. 2б), которое через элемент ИЛИ 21 подается на управляющий вход ключа 13. Ключ 13 открывается и с выхода генератора 12 прямоугольных импульсов на счетный вход первого и двоичного счетчика 14.1 поступают прямоугольные импульсы, которые плавно заполняют его объем. На выходе первого двоичного счетчика 14.1 в двоичном коде формируются значения подсчитанных прямоугольных импульсов, которые поступают на вход цифро-аналогового преобразователя 15. На выходе цифро-аналогового преобразователя 16 образуется нарастающее по пилообразному закону ступенчатое напряжение U₃ (фиг. 2в), которое через переключатель 16 и ступенчатый аттенюатор 11 подается на вход сумматора 10, где суммируется с постоянным напряжением U₄ (фиг. 2г) с выхода потенциометра 8 установки нижней границы выбранной полосы частот обзора анализатора спектра. В результате сложения в сумматоре 10 напряжений U₃ и U₄ на его выходе формируется нарастающее по пилообразному закону ступенчатое напряжение U₅ (фиг. 2д), которое через блок 9 управления поступает на вход е первого гетеродина 7.1, перестраивая его частоту пропорционально напряжению U₅. В случае совпадения частоты первого гетеродина 7.1 с частотой первого сигнала панорамы на выходе его частотного детектора 22 вырабатывается напряжение U₆ (фиг. 2е), которое подается на пороговый элемент 23. Пороговый элемент 23 срабатывает и на его выходе формируется положительный импульс U₇ (фиг. 2ж), который поступает на вход блока 24 дифференцирования. Фронт импульса U₇ дифференцируется и в виде положительного импульса U8 (фиг. 2з) подается на вычитающий вход реверсивного счетчика 19 и счетный вход второго двоичного счетчика 14.2. Объем памяти реверсивного счетчика 19 на единицу уменьшается, а второго двоичного счетчика 14.2 - на единицу увеличивается. При этом на выходе элемента ИЛИ 21 напряжение U₂ (фиг. 2б) не изменяется, а на выходе второго двоичного счетчика 14.2 в двоичном коде формируется значение числа "1", логические напряжения которого, преобразуясь вторым дешифратором 20.2 в десятичный код, подаются на цифровой индикатор 25, на световом табло которого высвечивается номер сигнала, на который настроился анализатор спектра.If necessary, the spectrum analyzer for the signal selected for the study, in the course of scanning the beam of the cathode ray tube of the generator 17, determine the response number, switch 16 is put into position 2, and the reverse and first and second binary counters 10 and 14.1 and 14.2 are respectively set to the initial state. Shaper 18 of the digital code on the information inputs of the reversible counter 19 in binary code sets the logical voltages of number n, selected for signal analysis, and enters them into the memory of the reversible counter 19. Logical voltages are generated at its bit outputs, which are fed to the input of the first decoder 20.1. At the n-output of the first decoder 20.1, where n is the number of the signal selected for research, a voltage U _{2 of} logical “1” is generated (Fig. 2b), which is supplied through the OR element 21 to the control input of key 13. The key 13 is also opened from the output of the generator 12 rectangular pulses to the counting input of the first and binary counter 14.1 receive rectangular pulses that smoothly fill its volume. At the output of the first binary counter 14.1, the values of the calculated rectangular pulses are generated in binary code, which are fed to the input of the digital-to-analog converter 15. At the output of the digital-to-analog converter 16, a step voltage U ₃ increases according to a sawtooth law (Fig. 2c), which is transmitted via a switch 16 and a step attenuator 11 is fed to the input of the adder 10, where it is summed with a constant voltage U ₄ (Fig. 2d) from the output of potentiometer 8 to set the lower boundary of the selected frequency band of the analyzer s pektra. As a result of the addition of voltages U ₃ and U ₄ in the adder 10, a stepwise voltage U ₅ increases according to a sawtooth law (Fig. 2e), which is fed through the control unit 9 to the input e of the first local oscillator 7.1, adjusting its frequency in proportion to the voltage U ₅ . If the frequency of the first local oscillator 7.1 coincides with the frequency of the first panorama signal at the output of its frequency detector 22, a voltage U _{6 is} generated (Fig. 2e), which is supplied to the threshold element 23. The threshold element 23 is triggered and a positive pulse U ₇ is generated at its output (Fig. . 2g), which is fed to the input of the differentiation unit 24. The pulse front U _{7 is} differentiated and in the form of a positive pulse U8 (Fig. 2h) is fed to the subtracting input of the reverse counter 19 and the counting input of the second binary counter 14.2. The memory capacity of the reverse counter 19 is reduced by one, and the second binary counter 14.2 is increased by one. At the same time, at the output of the OR element 21, the voltage U ₂ (Fig. 2b) does not change, and at the output of the second binary counter 14.2, the value of the number "1" is generated in binary code, the logical voltages of which are converted to the decimal code by the second decoder 20.2 and sent to the digital indicator 25, on the light panel of which the number of the signal to which the spectrum analyzer is tuned is displayed.

В случае совпадения частоты анализатора спектра с частотой второго сигнала панорамы в выбранной полосе частот, на выходе частотного детектора 22 вновь образуется положительное напряжение U₆ (фиг. 2е), которое вызывает формирование на n-1-выходе первого дешифратора 20.1 напряжения логической "1", оставляя ключ 13 в открытом состоянии. Нарастание пилообразного напряжения продолжается, а на световом табло цифрового индикатора 25 высвечивается цифра "2", которая свидетельствует о настройке анализатора спектра на второй сигнал в выбранной полосе частот.If the frequency of the spectrum analyzer coincides with the frequency of the second panorama signal in the selected frequency band, the output voltage of the frequency detector 22 again generates a positive voltage U ₆ (Fig. 2E), which causes the formation on the n-1 output of the first decoder 20.1 voltage logical "1" leaving key 13 open. The increase in sawtooth voltage continues, and the number "2" is displayed on the light display of the digital indicator 25, which indicates the tuning of the spectrum analyzer to a second signal in the selected frequency band.

В результате настройки анализатора спектра на частоту, выбранного для исследования сигнала, на выходе частотного детектора 22 опять формируется напряжение U₆ (фиг. 2е), которое на цифровом табло индикатора 25 высвечивает цифру "n", соответствующую номеру выбранного для исследования сигнала, а на разрядных выходах реверсивного счетчика 19 формируются напряжения логических нулей, что вызывает исчезновение напряжения U₂ (фиг. 2б) на выходе элемента ИЛИ 21. Ключ 13 закрывается и изменение напряжения U₃ (фиг. 2в), а, следовательно, и напряжения U₅ (фиг. 2д) - прекращается, оставляя настройку анализатора спектра на частоте выбранного для исследования сигнала.As a result of tuning the spectrum analyzer to the frequency selected for the signal investigation, the voltage U ₆ is again formed at the output of the frequency detector 22 (Fig. 2f), which displays the number "n" on the digital indicator board 25, corresponding to the number of the signal selected for investigation, and the logic outputs of the reverse counter 19 form logical zero voltages, which causes the disappearance of the voltage U ₂ (Fig. 2b) at the output of the OR 21 element. The key 13 closes and the change in voltage U ₃ (Fig. 2c), and, therefore, the voltage U ₅ ( Fig. 2e) - stops, leaving the tuning of the spectrum analyzer at the frequency of the signal selected for the study.

В случае перестройки анализатора спектра на частоту следующего выбранного для исследования сигнала процесс перестройки повторяется. (56) Анализаторы спектра СКЧ-61 - СКЧ-67, СКЧ-75. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, Каунас, НИИТИТ, с. 28. In the case of tuning the spectrum analyzer to the frequency of the next signal selected for study, the tuning process is repeated. (56) Spectrum analyzers SKCh-61 - SKCh-67, SKCh-75. Technical description and user manual, Kaunas, NIITIT, p. 28.

Claims

A SPECTRUM ANALYZER containing a discrete attenuator, an adder, a control unit, a first local oscillator, a first directional coupler, a first mixer, a filter, a first intermediate frequency amplifier, a second directional coupler, a second mixer, a second intermediate frequency amplifier, a third mixer, a third intermediate frequency amplifier, a second bandpass filter, a detector, a video amplifier, a vertical deviation amplifier, and a recording device, a sweep generator connected in series, and horizontal ratio amplifier, wherein the second input of the second directional coupler is connected to the input of the signal of the first intermediate frequency, the heterodyne input of the second mixer is connected to the output of the second local oscillator, the second input of the adder is connected to the movable output of the frequency setting potentiometer "roughly", the second output of the first directional coupler is connected with the output of the local oscillator, the input of the first mixer is connected to the output of the low-pass filter, the second input of the third mixer is connected to the output of the third local oscillator, output one bandpass filter is connected to the input of the frequency detector, the second input of the indicator is connected to the output of the horizontal deviation amplifier, characterized in that, in order to increase the speed and reliability of monitoring the electromagnetic environment, a series-connected rectangular pulse generator connected to the input of the low-pass filter, a key, a first binary counter and a digital-to-analog converter, a shaper of a digital code connected in series, a second binary counter, a first ifrator and OR element, series-connected threshold element, differentiation unit, second binary counter, second decoder and digital indicator, while the first movable and fixed switch contacts are connected to the second output of the scan generator and the input of the discrete attenuator, respectively, the output of the digital-to-analog converter is connected to the second mobile the contact of the switch, the input of the threshold element is connected to the output of the frequency detector, the output of the OR element is connected to the control input of the key , the output of the differentiation unit is connected to the subtracting input of the reverse counter, and the installation input of the second binary counter is connected to the combined installation inputs of the reverse and first binary counters.