SU834573A1 - Измеритель уровн побочных спектраль-НыХ СОСТАВл ющиХ КВАзигАРМОНичЕСКиХКОлЕбАНий - Google Patents

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к приборам для измерения уровня побочных спектральных составляющих (ПСС) квазигармонических колебаний.

Известен последовательный гетеродинный анализатор спектра, в котором исследуемое колебание поступает на смеситель, на второй вход которого подается напряжение перестраиваемого гетеродина. Из- _(Q бирательность осуществляется резонатором -с фиксированной настройкой, вход которого подключен к выходу смесителя. На выходе резонатора имеется регистрирующее устройство fl]· is

Однако чувствительность этого измерителя, т.е. способность измерять малые уровни побочных составляющих, ограничена уровнем ПСС шумов гетеродина и для ее повышения необходимо уменьшать ' уровень ПСС гетеродина.

Пель изобретения - повышение чувствительности измерителя путем снижения влияния шумов гетеродина на результат измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель уровня побочных спектральных составляющих квазигармонических колебаний, содержащий последовательно соединенные первый перестраиваемый гетеродин, первый смеситель и первый резонатор с фиксированной настройкой, а также регистрирующий прибор, введены последовательно соединенные второй перестраиваемый гетеродин, второй смеситель и второй резонатор, два фазовых детектора, опорный генератор и коррелятор, входы которого подключены к выходам резонаторов, а выход - ко входу регистрирующего прибора, выход опорного генератора соединен с первыми входами фазовых детекторов, вторые входы которых соединены с выходами смесителей, выходы фазовых детекторов соединены со входами перестаиваемых гетеродинов. ,

На чертеже представлена структурная схема измерителя.

Измеритель содержит'два канала, в состав каждого из которых входят смеситель 1-1(1-2), на один из входов которого подается исследуемое колебание, а другой подключен к выходу перестраиваемого гетеродина 2-1(2-2), резонатор

3- 1(3-2) с фиксированной настройкой, вход которого соединен с выходом смесителя 1-1(1-2), фазовый детектор

4- 1(4-2), на один из входов которого подано колебание от опорного генерато- ₎ ра 5, на другой - колебание с выхода ' смесителя 1-1( 1-2), а выход фазового детектора 4-1(4-2) соединен со входом перестраиваемого гетеродина 2-1(2-2), коррелятор 6, два входа которого подключены к выходам резонаторов 3-1 и

3- 2, а выход - ко входу регистрирующего прибора 7.

Устройство работает следующим образом.

В каждом из каналов с помощью смесителя 1-1(1-2) и гетеродина 2-1(2-2) исследуемое колебание с номинальной частотой преобразуется в колебание преобразованной частоты £_пР = [£~£ г-|, где £(- - частота гетеродина. С помощью двух колец фазовой автоподстройки часто* ты (ФАПЧ), в состав каждого из которых входят гетеродин 2-1(2-2), смеситель 1-1(1-2), фазовый детектор

4- 1(4-2), опорный генератор 5, обеспечивается синхронизация колебаний преобразованной частоты с колебанием опорного генератора 5, а следовательно, происходит взаимная синхронизация колебаний гетеродинов 2-1 и 2-2. Амплитудночастотная характеристика колец ФАПЧ такова, что синхронизация колебаний гетеродинов осуществляется в полосе частот, значительно меньшей минимального значения отстройки относительно частоты при котором необходимо измерять уровень _tnCC. Вне этой полосы колебания гетеродинов, т.е. их ПСС, являются статистически, взаимно независимыми. Шумовые* напряжения ЦД-Ь) и Ц/t) на входах коррелятора в полосе анализа, равной полосе пропускания резонаторов 3-1 и 3-2, могут быть представлены в виде

U,(-t)=U^t-b)+U_i2(t) ;

^u2^(tb W^t,+’ где и Щ ДЪ)- шумовые напряже·. ния, частоты составляющих которых представляют собой разность между частотами ПСС исследуемого колебания и основной частотой гете родина £_г ;

и ” шумовые- напряжения, частоты составляющих которых представляют собой разность между частотами ί ПСС колебания геиеродина и частотой £_н .

Вследствие упомянутой взаимной синхронизации колебаний гетеродинов напряжения Ц^Д-Ь) и -Ь) являются взаимно коррелированными, причем величина коэффициента корреляции зависит от ве- , личины фазового сдвига между составляющими одинаковых частот спектра напряжений Ц/Дъ). и , а следовательно, от фазового сдвига между колебаниями частот- гетеродинов. Вследствие статистической взаимной независимости шумовых ПСС гетеродинов за пределами полосы синхронизации пары напряжений и , ^и '

Д^СЬ) ^и статистически взаимно независимы.

Напряжение на выходе коррелятора связано с входными напряжениями (Л* Ct) и (ЛД-t) соотношением где К - коэффициент передачи коррелятора;

-to - момент начала измерения;

Т - время измерения.

В результате перемножения и инте;— грирования статистически взаимно независимых пар шумовых напряжений, входящих в состав l^Ct) и ’ ^по~ лучаются напряжения, близкие к нулю. В результате проведения тех же операций над коррелированными составляющими U-и(t) и получится напряжение, пропорциональное квадрату эффективного значения каждого из этих напряжений. Следовательно, напряжение на входе регистрирующего прибора 7 будет, в основном, определяться наличием ПСС исследуемого колебания, что приведет к повышению чувствительности измерителя.

Таким образом, применение двухканальной схемы и коррелятора для измерения уровня ПСС позволяет повысить чувствительное ть измерителя за счет снижения влияния и дает принципиальную воз- . можность измерять уровни ПСС ниже уровня ПСС гетеродина.

Claims (2)

1. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ ПОБОЧНЫХ СПЕКТРАЛЬНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ КВАЗИГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ 38 Измеритель содержит два канала, в состав каждого из которых вход т смеситель 1-1(1-2), на один из входов которого подаетс  исследуемое колебание, а другой подключен к выходу перестраиБаемого гетеродина 2-1(2-2), резонатор 3-1(3-2) с фиксированной настройкой, вход которого соединен с выходом смесител  1-1(1-2), фазовый детектор 4-1(4-2), на один из входов которого подано колебание от опорного генерагора 5, на другой - колебание с выхода смесител  1-1(1-2), а выход фазового детектора 4-1(4-2) соединен со входом перестраиваемого гетеродина 2-1(2-2), коррел тор 6, два входа которого подключены к выходам резонаторов 3-1 и 3-2, а выход - ко входу регистрирующего прибора 7. Устройство работает следующим образом . В каждом из каналов с помощью смесител  t-l( 1-2) и гетеродина 2-1(2-2) исследуемое колебание с номинальной час тотой ц преобразуетс  в колебание преобразованной частоты пр jf у - г-1, где f- - частота гетеродина. С помощью двух колец фазовой автоподстройки часто ты (ФАПЧ), в состав каждого из которых вход т гетеродин 2-1(2-2), смеситель 1-1(1-2), фазовый детектор 4-1(4-2), опорный генератор 5, обеспечиваетс  синхронизаци  колебаний преобразованной частоты с колебанием опорног генератора 5, а следовательно, происходит взаимна  синхронизащм колебаний гетеродинов 2-1 и 2-
2. 2. Амплитудночастотна  характеристика тшлец ФАПЧ та кова, что синхронизаци  колебаний гетеродинов осуществл етс  в полосе частот значительно меньшей минимального значе ни  отстройки относительно частоты J, при котором необходимо измер ть уровен ПСС. Вне этой полосы колебани  гетеродинов , т.е. их пес,  вл ютс  статистически , взаимно независимыми. Шумовые напр жени  U(i) и ) на входах коррел тора в полосе анализа, равной полосе пропускани  резонаторов 3-1 и 3-2, могут быть представлены в виде U(-t)( (1(фУ.-(-) где и .(t) и и.л .{-Ы- шумовые напр же , ; ни , частоты сос тавл ющих котор 3 представл ют собой разность между частотами ПСС исследуемого колебани  и основной частотой гетеродина г ; . 12 1 умовь1е- напр жени , частоты составл ющих которых представл ют собой разность между частотами i ПСС колебани  геиеродина и частотой $ц . Вследствие упом нутой взаимной синхронизации колебаний гетеродинов напр жени  и U.j(fc)  вл ютс  взаимно коррелированными, причем величина оэффициента коррел ции зависит от ве- , ич1гаы фазового сдвига между состав- .  ющими одинаковых частот спектра нар жений ). и iJljoCi) следовательно , от фазового сдвига между колебани ми частот- гетеродинов. Вследствие татистической взаимной независимости шумовых ПСС гетеродинов за пределаи полосы синхронизации пары напр жеИИ U,(t) и .b(t) и .(fc/ . И U,i.(-t) статистически взаимно независимы. Напр жение на выходе коррел тора (-t) с в зано с входными напр жени ми (t) и соотношением ш(- I .(( где К -коэффициент передачи коррел тора; -момент начала измерени ; - врем  измерени . В результате перемножени  и инте;- грировани  статистически взаимно независимых пар шумовых напр жений, вход щих в состав U,(-fc) и получаютс  напр жени , близкие к нулю. В результате проведени  тех же операций над коррелированными составл ющими ,(t) и а( получитс  напр жение , пропорциональное квадрату эффективного значени  каждого из этих наир жеНИИ . Следовательно, напр жение на входе регистрирующего прибора 7 будет, в основном, определ тьс  наличием ПСС исследуемого колебани , что приведет к повышению чувствительности измерител . Таким образом, применение двухканальной схемы и коррел тора дл  измере ни  уровн  пес позвол ет повысить чувствительное ть измерител  за счет сниже ни  вли ни  и дает принципиальную возможность измер ть уровни ПСС ниже уровн  ПСС гетеродина. Формула изобретени  Измеритель уровн  побочных спектрал ных составл ющих квазигармонических колебаний, содержащий последовательно соединенные первый перестраиваемый гетеродин , первый смеситель и первый резонатор с фиксированной настройкой, а также регистрирующий прибор, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  чувствительности измерител  путем снижени  вли ни  шумов гетеродина на результат измерени , в него дополнительно введены последовательно соединенные второй перестраиваемый гетеродин, второй смесит ель и второй резонатор, два фазовых детектора, опорный генератор и коррел тор, входы которого подключены к выходам резонаторов, а выход - ко входу регистрирующего прибора, выход опорного генератора соединен с первыми входами фазовых детекторов , вторые входы которых соединены с выходами смесителей, выходы фазовых детекторов соединены со входатли пере страиваемых гетеродинов. Источники информагши, прин тые во внимание при экспертизе I. Котюк А. Ф., Ольшевский В. В. и Цветков Э. И., Методы и araiaparype дл  анализа характеристик случайных пропессов. М., Энерги  , 1967, с. 3638 .