SU900207A1

SU900207A1 - Анализатор спектра

Info

Publication number: SU900207A1
Application number: SU802928772A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Филиппович Ребизов; Алексей Алексеевич Кириллов
Original assignee: Предприятие П/Я М-5783
Priority date: 1980-05-23
Filing date: 1980-05-23
Publication date: 1982-01-23

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при конструировании селективных микровольтметров и анализаторов спектральной плотности и мощности шумовых и регулярных сигналов. ⁵

Известны анализаторы спектра, содержащие усилитель, перемножитель, перестраиваемый генератор, фильтр, детектор, фильтр нижних частот и индикатор [1] и [2].

Недостатком этих анализаторов спектра является малая точность измерения, которая определяется точностью калибровки. При калибровке на вход анализатора подается регулярный сигнал эталонного уровня. Затем анализатср настраивается на частоту калибровочного сигнала по максимальному показанию индикатора. При ручной настройке трудно настроиться на максимум, особенно если полоса фильтра узкая или имеет несколько максимумов разного уровня. Кроме того, известные устройства калибруются в одной точке, т.е. калибровочный сигнал имеется только на одной частоте. В этом случае возникает еще одна составляющая ошибки измерения за счет неравномерности частотной характеристики усилителя .

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные усилитель, перемножитель,фильтр, детектор, фильтр нижних частот и индикатор, перестраиваемый генератор, подключенный ко второму входу перемножителя, ключ, введены блок сдвига частоты и генератор сдвига, причем к первому входу блока сдвига частоты подключен выход генератора сдвига, выход перестраиваемого генератора подключен ко второму входу блока сдвига частоты, выход которого че рез ключ подключен ко входу усилителя .

На фиг. 1 приведена структурная схема анализатора спектра; на фиг. 2 и 3 - амплитудно-частотные характеристики.

Устройство состоит (фиг. 1) из усилителя 1, перемножителя 2, фильтра 3, детектора 4, фильтра 5 нижних частот, индикатора 6, перестраиваемого генератора 7, блока 8 сдвига частоты и генератора 9 сдвига, ключа 10.

I

Анализатор спектра работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на вход усилителя 1, с выхода которого поступает на первый вход перемножителя 2. На второй вход перемножителя 2 приходит синусоидальный сигнал F_A перестраиваемого генератора 7. Участки анализируемого сигнала отстоящие от частоты F_A на величину ifkp, где ζρ - верхняя частота полосы пропускания фильтра 3, проходит через фильтр 3. Выделенный сигнал поступает на детектор 4, в нагрузке которого выделяется напряжение постоянного тока, пропорциональное мощности выделенного сигнала. Напряжение на выходе детектора 4 усредняется с помощью фильтра 5 нижних частот и фиксируется индикатором 6 о В режиме калибровки синусоидальный сигнал с выхода блока 8 сдвига поступает через замкнутый ключ 10 на вход усилителя 1. Сдвиг сигнала перестраиваемого генератора 7 по частоте производится на величину, равную частоте ιснератора 9 сдвига которая выбирается из условия g^=0-Fcpo Точнее частота выбирается из условия попадания сигнала блока 8 сдвига в точку максимального подъема частотной характеристики фильтра 3 (частота F₂ , фиг, 3). при анализе регулярных сигналов и в точку Ει , при анализе шумового сигнала. Точка соответствует среднему значению амплитудной характеристики фильтра, т.е. условию Бд =Sg , где 5^ и Sg площади заштрихованных участков (фиг. 3). Таким образом калибровочный сигнал будет автоматически попадать в полосу прозрачности фильтра 3 во всей полосе анализируемых частот. При этом точность калибровки повышается, так как сигнал калибровки с точностью до стабильности частоты генератора 9 сдвига.автоматически попадает в одну и ту же 5 точку частотной характеристики фильтра 3. Точность повышается также за счет того, что при учете характера анализируемых сигналов, расположение калибровочного сигнала относи1J тельно характеристики анализирующего фильтра изменяется (точки F-ι и F? , фиг. 3) . Следует отметить, что выполнение фильтра 3 полосовым фильтром (фгг. 2) вместо фильтра 15 нижних частот, приводит к дополнительному выигрышу по чувствительности, так как сигнал перестраиваемого генератора 7 F_A , просочившийся на вход усилителя 1 подавляет20 ся фильтром 3. Из взаимного расположения сигналов перестраиваемого генератора 7 Fa, блока сдвига 8 и полосы пропускания фильтра 3 (фиг. 2) видно, что сигнал , по25 давляется фильтром 3, а сигнал автоматически попадает в полосу прозрачности фильтра 3, В качестве устройства сдвига может быть применен балансный модулятор. В случае, 30 если перестраиваемый генератор выполнен, как генератор на биениях, сдвиг можно осуществить с помощью системы фазовой автоподстройки частоты.

³⁵ Изобретение позволяет повысить точность за счет того, что’калибровочный сигнал от измерения к измерению находится в одной точке частотной характеристики фильтра по сравнению с ручной настройкой, при которой попадание калибровочного сигнала в ту.или иную точку анализирующего фильтра зависит от оператора, производить автоматическую на⁴⁵ стройку на частоту калибровочного сигнала во всей полосе анализируемых частот, что позволяет избавиться от ошибки за счет неравномерности частотной характеристики усили⁵⁰ теля.

Claims

Изобретение относитс к измерител ной технике и может быть использован при конструировании селективных микр вольтметров и анализаторов спектраль ной плотности и мощности шумовых и регул рных сигналов. Известны анализаторы спектра, содержащие усилитель, перемнолмтель, перестраиваемый генератор, фильтр, детектор, фильтр нижних частот и индикатор D1 и 121 о Недостатком зтих анализаторов спектра вл етс мала точность изме рени , котора определ етс точностью калибровки. При калибровке на вход анализатора подаетс регул рный сигнал эталонного уровн . Затем анализатор настраиваетс на частоту калибровочного сигнала по максимальному показанию индикатора. При ручной настройке трудно настроитьс на максимум, особенно если полоса фильтра узка или имеет несколько максимумов разного уровн . Кроме ТОГО, известные устройства калибруютс в одной точке, т.е. калибровочный сигнал имеетс только на одной частоте В этом случае возникает еще одна составл юща ошибки измерени за счет неравномерности частотной характеристики усилител . Цель изобретени - повьш1ение точности . Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные усилитель , перемножитель,фильтр, детектор , фильтр нижних частот и индикатор , перестраиваемый генератор, подключенный ко второму входу перемножител , ключ, введены блок сдвига частоты и генератор сдвига, причем к первому входу блока сдвига частоты подключен выход генератора сдвига, выход перестраиваемого генератора подключен ко второму входу блока сдвига частоты, выход которого че3 рез ключ подключен ко входу усилител . На фиг. 1 приведена структурна схема анализатора спектра; на фиг. и 3 - амплитудно-частотные характеристики Устройство состоит (фиг. 1) из усилител 1, перемножител 2, фильтра 3, детектора 4, фильтра 5 нижни частот, индикатора 6, перестраиваемого генератора 7, блока 8 сдвига частоты и генератора 9 сдвига, ключа 10 . Анализатор спектра работает следующим образом. Входной сигнал поступает на вход усилител 1, с выхода которого поступает на первый вход перемножител 2„ На второй вход перемножител 2 приходит синусоидальный сигнал Рд перестраиваемого генератора 7 Участки анализируемого сигнала отсто щие от частоты Рд на величину ±f, где ftp - верхн частота полосы пропускани фильтра 3, проходит через фильтр 3. Вьщеленный сигнал поступает на детектор 4, в нагрузке которого выдел етс напр жение посто нного тока, пропорцио )альное мощности выделенного сигнала . Напр жение на выходе детектора 4 усредн етс с помощью фильтра 5 нижних частот и фиксируетс индикатором 6 о В релмме калибровки синусоидальный сигнал с выхода блока 8 сдвига поступает через замкнутый ключ 0 на вход усилител . Сдвиг сигнала перестраиваемого генератор 7 по частоте производитс на величину , равную частоте iоператора 9 сдвига tqft, котора выбираетс из услови Еф 0-Рсро Точнее частота Ц выбираетс из услови попадани сигнала блока 8 сдвига в точку мак симального подъема частотной харак теристики фильтра 3 (частота Fg , фиг. З)о при анализе регул рных сигналов и в точку EI , при анали зе шумового сигнала. Точка f соответствует среднему значению ам плитудной характеристики фильтра, т.е. услогию S( Sg , где S и Sg площади заштрихованных участков (фиг. 3)с Таким образом калибровоч ный сигнал будет автоматически попадать в полосу прозрачности фильтра 3 во всей полосе анализируемых частот. При этом точность калибров повышаетс , так как сигнал калибровки с точностью до стабильности частоты генератора 9 сдвига.автоматически попадает в одну и ту же точку частотной характеристики фильтра 3, Точность повышаетс также за счет того, что при учете характера анализируемых сигналов, расположение калибровочного сигнала относительно характеристики анализирующего фильтра измен етс (точки F - и Fg , фиг 3). Следует отметить, что выполнение фильтра 3 полосовым фильтром (фгг. 2) вместо фильтра нижних частот, приводит к дополнительному вьшгрышу по чувствительности , так как сигнал перестраиваемого генератора 7 F , просочившийс на вход усилител 1 подавл етс фильтром 3. Из взаимного расположени сигналов перестраиваемого генератора 7 FA, блока сдвига 8 и полосы пропускани фильтра 3 (фиг. 2) видно, что сигнал Рд , подавл етс фильтром 3, а сигнал F. автоматически попадает в полосу прозрачности фильтра 3, В качестве устройства сдвига может быть применен балансный модул тор. Б случае, если перестраиваемый генератор выполнен , как генератор на биени х, сдвиг можно осуществить с помощью системы фазовой автоподстройки частоты . Изобретение позвол ет повысить точность за счет того, чтокалибровочный сигнал от измерени к измерению находитс в одной точке частотной характеристики фильтра по сравнению с ручной настройкой, при которой попадание калибровочного сигнала в ту или иную точку анализирукнцего фильтра зависит от оператора , производить автоматическую настройку на частоту калибровочного сигнала ро всей полосе анализируемых частот, что позвол ет избавитьс от ошибки за счет неравномерности частотной характеристики усилител . Формула изобретени Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные усилитель , перемножитель,фильтр, детектор ильтр нижних частот и индикатор, 5 перестраиваемый генера-tup, подклю ченный ко второму входу перемножител , ключ, отличающийс тем, что с цепью повышени точности , в него введены блок сдвига частоты и генератор сдвига, причем к первому входу блока сдвига частоты подключен выход генератора сдвига , выход перестраиваемого геиератора подключен ко второму входу бло 7 ка сдвига частоты, выход которого через ключ подключен ко входу усилител . Источники информации, прин тые во внимание при эксперти е 1.Авторское свидетельство СССР 260006, кл. G 01 R 23/16, 1968.
2.Мирский Г.Я, Определение характеристик случайных процессов. м., Энерги , 1967, с. 361