SU1619187A1

SU1619187A1 - Spectrum analyzer

Info

Publication number: SU1619187A1
Application number: SU874244583A
Authority: SU
Inventors: Валентин Михайлович Парамонов; Борис Олимпиевич Рудаков
Original assignee: Войсковая часть 31303; Войсковая часть 27177
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1991-01-07

Abstract

Изобретение может быть использовано дл анализа и обработки спектров шумовых сигналов, например, в гидроакустике. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей анализатора спектра путем обеспечени коррекции спектра источника сигнала - достигаетс введением в анализатор спектра усилител 5, блока 8 установки к управлени , вычислител 7 и управл емого аттенюатора 6„ Анализатор спектра содержит таюте входной блок 1, смеситель 2, узкополосный фильтр 4, детектор 9, интегратор 10, регистрирующий блок 11 и перестраиваемый гетеродин 3. 1 ил.The invention can be used for analyzing and processing the spectra of noise signals, for example, in hydroacoustics. The purpose of the invention is to expand the functionality of the spectrum analyzer by providing a correction of the signal source spectrum - by introducing the amplifier 5, the setup block 8 to the control, the calculator 7 and the controlled attenuator 6 into the spectrum analyzer. The spectrum analyzer contains input block 1, mixer 2, narrowband filter 4, the detector 9, the integrator 10, the recording unit 11 and the tunable local oscillator 3. 1 Il.

Description

Изобретение относитс к радиотехнике и может быть использовано дл анализа и обработки спектров шумовых сигналов, например, в гидроакустике,The invention relates to radio engineering and can be used for analyzing and processing the spectra of noise signals, for example, in hydroacoustics,

Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей анализатора спектра путем обеспече- ни коррекции спектра источника сигнала. The aim of the invention is to enhance the functionality of a spectrum analyzer by providing a correction for the spectrum of a signal source.

На чертеже представлена функциональна схема анализатора спектра.The drawing shows a functional diagram of the spectrum analyzer.

Анализатор спектра содердит входной блок 1, смеситель 2, перестран- i ваемый гетеродин 3, узкополосный фильтр 4, усилитель 5, управл емый аттенюатор 6, вычислитель 7 блок 8 установки и управлени , детектор 9, интегратор 10, показывающий или регистрирующий блок 11.The spectrum analyzer contains input unit 1, mixer 2, remade LO 3, narrowband filter 4, amplifier 5, controlled attenuator 6, calculator 7 installation and control unit 8, detector 9, integrator 10, showing or recording unit 11.

Анализатор работает следующим образом.The analyzer works as follows.

Усилитель 5 совместно с управл емым аттенюатором 6 предназначены дл изменени величины сигнала, выдел емого узкополосным фильтром 4, как в сторону уменьшени , так и в сторону -увеличени в соответствии с сигналом управлени с вычислител 7. Последний вырабатывает сигнал управлени в соответствии с зависимост ми , определ ющими изменение величины сигнала за счет расширени фронта волны и поглощени сигнала средой, в которой он распростран ет- с .The amplifier 5, together with the controlled attenuator 6, are designed to change the magnitude of the signal allocated by the narrowband filter 4, both downwards and downwards in accordance with the control signal from the calculator 7. The latter generates a control signal in accordance with the dependencies determining the change in the magnitude of the signal due to the expansion of the wave front and the absorption of the signal by the medium in which it propagates.

Рассмотрим работу анализатора спектра на гримере коррекции сигнала дл случа гидроакустики при сферическом расширении фронта волны звукаConsider the work of the spectrum analyzer on the signal correction make-up for the case of underwater acoustics with spherical expansion of the sound wave front.

Работа анализатора с коррекцией анализируемого спектра сигнала, т.е. в режиме, обеспечивающем приведение анализируемого спектра к другой дистанции , на том же направлении осущес твл етс следующим образом.The operation of the analyzer with the correction of the analyzed signal spectrum, i.e. in the mode that ensures the reduction of the analyzed spectrum to a different distance, in the same direction is carried out as follows.

Перед анализом сигналов анализатором спектра на блок 8 установки и управлени устанавливаютс дистанци г до источника сигнала и раз ность дистанций Дг между введенной и той, на которую необходимо откорректировать спектр. При приведении спектра в сторону малых дистанций дополнительно к значению &г вводитс знак минус, генератор развертки показывающего блока или синхронизатор регистрирующего блока 11 вырабатывает сигнал управлени на изме5Before analyzing the signals by the spectrum analyzer, the installation and control unit 8 is set to the signal source and the difference Dg between the entered one and the one to which the spectrum needs to be corrected. When reducing the spectrum to small distances, in addition to the value of & g, a minus sign is entered, the sweep generator of the indicating unit or the synchronizer of the recording unit 11 generates a control signal in the measurement

00

ij 0ij 0

30 35 30 35

4040

45 45

50 5 50 5

нение частоты перестраиваемого гетеродина 3.frequency tuning of a tunable local oscillator 3.

В соответствии с сигналом управле4- ни перестраиваемый гетеродин 3 синхронно с разверткой сигнала показывающего или регистрирующего блока измен ют свою частоту. Напр жение гетеродина 3 поступает на блок 8 установки и управлени , где преобразуетс к виду, необходимому дл ввода в вычислитель 7. Установленные на блоке 8 установки и управлени величины в виде сигналов управлени также подаютс на вход вычислител 7, в котором в виде константы заранее выставлена центральна частота узкополосного фильтра 4„In accordance with the control signal 4, the tunable local oscillator 3 synchronously with the sweep of the signal of the indicating or recording unit changes its frequency. The voltage of the local oscillator 3 is supplied to the installation and control unit 8, where it is converted to the form required for input into the calculator 7. The values set in the installation and control unit 8 as control signals are also input to the calculator 7, in which a constant is set in advance narrowband center frequency 4 "

Вычислитель 7, таким образом, непрерывно вычисл ет коэффициент коррекции в соответствии с перестраиваемой частотой гетеродина 3 и вырабатывает сигнал управлени на аттенюатор 6,The calculator 7, thus, continuously calculates the correction factor in accordance with the tunable frequency of the local oscillator 3 and produces a control signal to the attenuator 6,

При аналиье напр жение исследуемого сигнала через входной блок 1 поступает на смеситель 2, где смешиваетс с напр жением гетеродина 3, которое имеет посто нную амплитуду во всем диапазоне перестройки гетеродина по частоте.When analyzing, the voltage of the signal under study through the input unit 1 is fed to the mixer 2, where it is mixed with the voltage of the local oscillator 3, which has a constant amplitude over the entire frequency tuning range of the local oscillator.

Напр жение на выходе смесител 2 представл ет собой сумму напр жений комбинационных частот, Узкополос- ный фильтр 4 выдел ет напр жение сThe voltage at the output of the mixer 2 is the sum of the voltages of the combination frequencies, the narrowband filter 4 separates the voltage with

частотой f + , где Af - ширина полосы пропускани узкополосно- го фильтра, дл которого выполн етс соотношение ЈQ f K + yt/2 и - - ff. (f c - частота исследуемого сигнала ) . Сигнал с выхода узкопрлосного фильтра 4 усиливаетс усилителем 5, а затем ослабл етс управл емым аттенюатором 6. Коэффициент усилени усилител 5 выбираетс таким, чтобы обеспечить возможную корректировку сигнала в сторону уменьшени дистанции дл максимальных значений fc.frequency f +, where Af is the bandwidth of the narrowband filter, for which the relation ЈQ f K + yt / 2 and - - ff is satisfied. (f c is the frequency of the signal under study). The signal from the output of the narrowband filter 4 is amplified by amplifier 5, and then attenuated by controlled attenuator 6. The gain of amplifier 5 is chosen so as to provide a possible correction of the signal in the direction of decreasing the distance for maximum values of fc.

При вычисленном значении коэффида- ента коррекции спектра, равном единице управл емый аттенюатор 6 обеспечивает величину затухани сигнала, равную коэффициенту усилени усилител 5, В результате этого общий коэффициент усилени цепочки усилитель 5 - управл емый аттенюатор 6 равен единице.When the calculated spectrum correction factor is equal to one, the controlled attenuator 6 provides a signal attenuation value equal to the gain of the amplifier 5. As a result, the total gain of the chain of the amplifier 5 — controlled attenuator 6 is equal to one.

При коррекции спектра в Сторону малых дистанций, т.е. когда К,,.1, (К к - коэффициент преобразовани цепи усилитель 5 - аттенюатор 6), по рассчитанному вычислителем 7 сигналу управлени управл емый аттенюатор 6 уменьшает свой коэффициент затухани , что приводит к увеличению общего коэффициента усилени цепочки усилитель 5 - управл емый аттенюатор 6.When the spectrum is corrected to the side of small distances, i.e. when K ,,. 1, (K k - circuit conversion ratio amplifier 5 - attenuator 6), controlled by attenuator 6 calculated by the calculator 7 control attenuator 6 reduces its attenuation coefficient, which leads to an increase in the overall gain of the chain amplifier 5 - controlled attenuator 6

Коррекци спектра в сторону больших дистанций (К к 1 ) происходит, когда величина коэффицента затухани управл емого аттенюатора 6 станет больше, чем величина коэффициента усилени усилител 5.The spectrum correction in the direction of large distances (K to 1) occurs when the value of the attenuation coefficient of the controlled attenuator 6 becomes larger than the value of the gain factor of the amplifier 5.

Откорректированное напр жение, соответствующее каждому значению частоты перестраиваемого гетеродина 3, детектируетс детектором 9, усредн етс интегратором 10 и поступает на вход показывающего блока (регистрирующего блока 11). Запись анализируемого спектра регистрирующим блоком обеспечивает поспедующую возможность сравнени спектров. Когда в качестве регистратора используетс самописец уровн , регистрацию спектра можно произвести на диаграммную бумагу , где уже записан первый из сравниваемых спектров, Зто повышает точность сравнени спектров исследуемых сигналов.The corrected voltage corresponding to each frequency value of the tunable local oscillator 3 is detected by the detector 9, averaged by the integrator 10 and fed to the input of the indicating unit (recording unit 11). The recording of the analyzed spectrum by the recording unit provides a compelling opportunity to compare the spectra. When a level recorder is used as a recorder, the spectrum can be recorded on chart paper, where the first of the compared spectra is already recorded, this improves the accuracy of the comparison of the spectra of the studied signals.

Дл работы анализатора спектра без коррекции на блок 8 установки иFor the operation of the spectrum analyzer without correction to the installation unit 8 and

управлени устанавливаетс значение разности дистанции Дг 0. В этом случае рассчитанный вычислителем 7 управл ющий сигнал устанавливает коэффициент затухани сигнала управл емого аттенюатора 6, равный коэффициенту усилени усилител 5. В результате общий коэффициент преобразовани цепочки усилитель 5 - управл емый аттенюатор 6 равен единице, т.е. анализатор спектра коррекции спектра не производит.control value is set to the difference of the distance Dg 0. In this case, the control signal calculated by calculator 7 sets the attenuation factor of the signal of the controlled attenuator 6 equal to the gain of the amplifier 5. As a result, the total conversion ratio of the amplifier 5 is controlled by the unit, m. e. spectrum analyzer does not produce spectrum correction.

1515

ФF

р м у л а изобрете ни pm lu inventions

5five

00

5five

Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные входной блок, смеситель и узкополосный фильтр, последовательно соединенные детектор, интегратор, регистрирующий блок и перестраиваемый гетеродин, подключенный ко второму входу смесител , отличающийс тем, что, с целью расширени функциональных возможлостей за счет коррекции (спектра источника сигнала, в него введены усилитель, вход которого соединен с выходом узкопопогного фильтра , послецовательно соединенные блок установки и управлени , вычислитель и управл емый аттенюатор, второй вход которого подключен к выходу усилител , выход управл емого тттенюатора соединен с входом детектора, а вход блока установки и управлени - с выходом перестраиваемого гетеродина.A spectrum analyzer containing a serially connected input unit, a mixer and a narrowband filter, a serially connected detector, an integrator, a recording unit and a tunable local oscillator connected to the second input of the mixer, characterized in that, in order to expand the functional possibilities due to correction (signal source spectrum, an amplifier is inserted into it, the input of which is connected to the output of a narrow filter, a sequentially connected set-up and control unit, a calculator and a controlled attenuator op, the second input of which is connected to the output of the amplifier, the output tttenyuatora controllably connected to the input of the detector and input setup and control unit - with a tunable local oscillator output.

Claims

15 claims

Spectrum analyzer containing a serially connected input unit, mixer and ’narrow-band

20 filter, series-connected detector, integrator, recording unit and tunable local oscillator connected to the second input of the mixer, characterized in that

25 that, in order to expand the functionality due to correction of the signal source juxture, an amplifier is inserted into it, the input of which is connected to the output of a narrow-band filter 30 ra, series-connected installation and control unit, a computer and a controlled attenuator, the second input of which is connected to the output of the amplifier, the output of the controlled-attenuator is connected to the input of the detector, and the input of the installation and control unit is connected to the output of the tunable local oscillator.