SU840763A1

SU840763A1 - Spectrum analyzer

Info

Publication number: SU840763A1
Application number: SU782643429A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Кодрянский; Михаил Венидиктович Козлов; Юрий Александрович Масюренко; Анатолий Данилович Ниженский; Михаил Максимович Таран
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Укра-Инской Ccp
Priority date: 1978-07-17
Filing date: 1978-07-17
Publication date: 1981-06-23

Description

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл измерени спектральной плотности мощности случайных сигналов . Известны анализаторы спектра, содержащие входной переключатель, первый вход которого соединен со входным зажимом анализатора, -входное устройство , группы последовательно соединенных анализирующих фильтров, детекторов , интеграторов, коммутатор, индикатор и блок управлени , а также второй коммутатор и формирователь опорного периодического сигнала, вклю чающий в себ формирователь интервала времени, ключ, делитель частоты, генератор импульсов, два счетчика, элемент совпадени , триггер, прерыватель и источник опорного напр жени , причем выходы анализирующих фильтров через второй коммутатор соединены со входом формировател опорного периоди ческого сигнала, вход которого соединен со вторым входом переключател |. Однако в таких устройствах калибровка .осуществл етс периодическим напр жением пр моугольной формы, полученным с помощью формировател , подключаемого входом к выходу соответствующего анализирующего фильтра. При этом частота калибровочного напр жени находитс в полосе пропускани фильтра. Кроме того, при измерении спектральной плотности мощности случайных процессов така калибровка не учитывает нестабильность полосы пропускани анализирующих фильтров, что снижает точность измерени . Цель изобретени - повыщение точности анализа. Эта цель достигаетс тем, что в анализатор спектра, содержащий П каналов измерени , каждый из которых состоит из последовательно соединенных фильтра, детектора и интегратора при этом входы фильтров всех ка-The invention relates to electrical measuring equipment and can be used to measure the power spectral density of random signals. Spectrum analyzers are known that contain an input switch, the first input of which is connected to the analyzer's input terminal, an input device, groups of series-connected analyzing filters, detectors, integrators, a switch, an indicator and a control unit, as well as a second switch and a reference periodic signal shaper, including time interval former, key, frequency divider, pulse generator, two counters, coincidence element, trigger, interrupter and reference voltage source, with than the outputs of the analyzing filters through the second switch are connected to the input of the generator of the reference periodic signal, the input of which is connected to the second input of the switch |. However, in such devices, the calibration is carried out by periodic square-shaped voltage obtained by means of a shaper connected by an input to the output of the corresponding analyzing filter. The frequency of the calibration voltage is in the passband of the filter. In addition, when measuring the spectral power density of random processes, such a calibration does not take into account the instability of the passband of the analyzing filters, which reduces the measurement accuracy. The purpose of the invention is to increase the accuracy of the analysis. This goal is achieved by the fact that in a spectrum analyzer containing P measuring channels, each of which consists of a series-connected filter, detector and integrator, the filter inputs of all channels are

налов объединены через входной блок к выходу входного переключател , выходы всех,интеграторов через первый коммутатор подключены к индикатору, выходы всех каналов подключены через второй коммутатор « формирователю опорного сигнала, а управл ющие входа обоих коьмутаторов и входного переключател св заны с блоком управле11и , дополнительно введены два источника шума, два пороговых элемента , два счетчика, элемент И-НЕ, элемент И, триггер, формирователь бипол рных импульсов и формирователь коротких импульсов, причем выход каждого источника шума подключен через пог следовательно соединенные пороговый элемент и счетчик к одному из входов элемента И-НЕ, выход которого соединен со входом элемента И, второй вход которого подключен через формирователь коротких импульсов к выходу формировател опорного сигнала, выход элемента И подключен через триггер ко входу формировател бипол р1ШХ импульсов, вы ход которого соеда нен с одним из входов входного переключател .The inputs are connected through the input unit to the output of the input switch, the outputs of all integrators through the first switch are connected to the indicator, the outputs of all channels are connected via the second switch to the driver of the reference signal, and the control inputs of both switches and input switch are connected to the control unit; two noise sources, two threshold elements, two counters, an NAND element, an AND element, a trigger, a shaper of a bipolar pulse, and a shaper of short pulses, with the output of each of the noise source is connected via linear respectively connected threshold element and a counter to one of the inputs of the NAND element, the output of which is connected to the input of the element I, the second input of which is connected through the driver of short pulses to the output of the reference signal conditioner, the output of the element And is connected via a trigger Forming a bipol p1ShH pulses, the output of which is connected to one of the inputs of the input switch.

На чертеже представлена структурна схема анализатора.The drawing shows a structural diagram of the analyzer.

Анализатор спектрй содержит входной переключатель 1, входной ок 2, группы последовательно соединеншлх анализирук цих фильтров 3, квадратичных детекторов 4 и интеграторов 5, коммутаторы 6 и 7, индикатор 8, форМиро- 35 Spectrum analyzer contains input switch 1, input ok 2, groups of serially connected analyzers filters 3, quadratic detectors 4 and integrators 5, switches 6 and 7, indicator 8, form 35

ватель 9 опорного сигнала, формирователь 10 коротких импульсов, источники П и 12 широкополосного .шума, пороговые элементы 13 и 14, счетчики 15 и 16, элемент И-НЕ 17, элемент И 18, триггер 19, формирователь 20 бипол рных импульсов, блок 21 управлени .vatel 9 reference signal, shaper 10 short pulses, sources P and 12 broadband noise, threshold elements 13 and 14, counters 15 and 16, element AND NOT 17, element 18, trigger 19, shaper 20 bipolar pulses, block 21 management

Анализатор работает следующим образом . .The analyzer works as follows. .

Напр жение исследуемого случайного процесса поступает через переключатель 1 и входной блок 2 одновременно на все П полосовых анализирув щх фильров 3. Напр жени вщделеиных участков спектра детектируютс квадратичными детекторами 4, усредн ютс интеграторами 5 и поступают на входы коммутатора 6, выход которого соединен с индикатором 8, измер гацим среднюю мощность соответствующих участков спектра.The voltage of the random process under investigation is fed through switch 1 and input unit 2 simultaneously to all P bandpass analyzing filters 3. The voltages of the discrete spectral regions are detected by quadratic detectors 4, averaged by integrators 5 and fed to the inputs of switch 6, the output of which is connected to indicator 8 , measure the average power of the corresponding parts of the spectrum.

В предлагаемом анализаторе калибровка осуществл етс дискретным случайным сигналом, в качестве которого используетс квазислучайный телеграфный сигнал.In the proposed analyzer, the calibration is performed by a discrete random signal, in which quality a quasi-random telegraph signal is used.

Непрерывные случайные сигналы с выходов источников 11 и 12 шума с помощью соответствующих пороговых элементов 13 и 14 преобразуютс в импульсы стандартной амплитуды, но слу 1айной длительности, определ емой временем , в течение которого напр жение шума превышает величину порога срабатывани этих элементов. С целью исключени вли ни гистерезиса,.которым обладают Пороговые элементы 13 и 14, пр моугольные импульсы с их выходов подаютс соответственно на входы счетчиков 15 и 16, выходы которых подключены ко входам элемента И-НЕ 17, выхо которого, в свою очередь, соединен с одним из входов элемента И 18. В этом случае веро тность того, что на выходе элемента 17 по витс высокий потенциал О, , равна 0,75. На второй вход элемента 18 поступают короткие тактовые импульсы, частота которых f равна центральной частоте полосового фильтра.Continuous random signals from the outputs of noise sources 11 and 12 are converted by means of the corresponding threshold elements 13 and 14 into pulses of standard amplitude, but with a random duration determined by the time during which the noise voltage exceeds the threshold value of these elements. In order to eliminate the influence of hysteresis, which the Threshold Elements 13 and 14 have, the rectangular pulses from their outputs are fed to the inputs of counters 15 and 16, respectively, whose outputs are connected to the inputs of the AND-NE element 17, the output of which, in turn, is connected with one of the inputs of the element 18. In this case, the probability that the output of the element 17 leads to a high potential O,, is 0.75. The second input element 18 receives short clock pulses whose frequency f is equal to the center frequency of the band-pass filter.

Формирование этих импульсов осуществл етс следующим образом.The formation of these pulses is carried out as follows.

Выходные напр жени фильтров 3 подаютс на входы коммутатора 7. Выходное напр жение фильтра, выбранное с помощью коммутатора 7, поступает на вход формировател 9, вырабатывающегоThe output voltages of the filters 3 are fed to the inputs of the switch 7. The output voltage of the filter selected by the switch 7 is fed to the input of the former 9, which produces

формы, частота которого совпадает с центральной частотой соответствующего фильтра, что достигаетс также (как и в прототипе) путем преобразовани периода в код, усреднени нескольких периодов и обратного преобразовани кода S непрерывный периодический сигнал пр моугольной формы. С помощью формировател 10 этот сигнал преобразуетс в последовательность коротких импульсов, следующих с частотой f и поступающих на второй вход элемента 18, через элемент 18 - на вход триггера 19, выход которого соединен со входом формировател 20, с помощью которого при изменении состо ни триггера 19 измен етс пол рность выходных пр моугольных импульсов.a form whose frequency coincides with the center frequency of the corresponding filter, which is also achieved (as in the prototype) by converting the period to code, averaging several periods and inversely converting the code S to a continuous periodic signal of a rectangular shape. Using a shaper 10, this signal is converted into a sequence of short pulses following at a frequency f and arriving at the second input of element 18, through element 18 at the input of trigger 19, the output of which is connected to the input of shaper 20, with which, when the status of the trigger 19 changes the polarity of the output rectangular pulses changes.

Таким образом, на выходе формировател 20 образуетс дискретный случайный сигнал, спектр которого лежит в полосе пропускани анализирующего фильтра, причем в этой полосе сигнал периодический сигнал пр моугольнойThus, at the output of shaper 20, a discrete random signal is formed, the spectrum of which lies in the passband of the analyzing filter, and in this band a signal is a periodic signal

имеет равномерную спектральную плотность . Этот сигнал после переключени с помощью блока 21 управлени переключател через входной блок 2 подаетс на входы шьтров 3. Посредством коммутатора 6, управл емого блоком 21 управлени синхронно с коммутатором 7 вход индикатора 8 подключаетс к выходу выбранного канала анализатора.Система калибровки настраиваетс до тех пор, пока индикатор 8 не будет показывать то же экачеш1е средней мощности , что и при градуировке каналов анализатора. Затем переключатель I переключаетс , и на вход фи{1ьтров 3 вновь поступает исследуемое напр жение . При этом по индикатору 8 определ етс значение спектральной плотности мощности исследуемого сигнала.в полосе , определ емой полосой пропускани данного фильт ра.has a uniform spectral density. This signal, after switching by the control unit 21 of the switch, via the input unit 2 is fed to the inputs of the rods 3. Through the switch 6, controlled by the control unit 21 synchronously with the switch 7, the input of the indicator 8 is connected to the output of the selected analyzer channel. until indicator 8 shows the same average power efficiency as when calibrating the analyzer channels. Then the switch I switches, and the test voltage is again supplied to the input of the {1 3 3. In this case, indicator 8 determines the value of the power spectral density of the signal under study. In the band determined by the passband of the filter.

Таким образом в предлагаемом анализаторе калибровка осуществл етс формируемым опоршш сигналом большой интенсивиостй, тлмеш м равномерную спектральную плотность в полосе фильтра, что позвол ет повысить точность определени спектральной плотности мощности случайных процессов .Thus, in the proposed analyzer, the calibration is carried out by a high-intensity signal generated by the signal, or a uniform spectral density in the filter band, which improves the accuracy of determining the spectral power density of random processes.

Claims

1. USSR author's certificate in accordance with DG 2539072 / 18-21, 29.05.78.