RU107365U1

RU107365U1 - SQUARE SPECTRUM ANALYZER

Info

Publication number: RU107365U1
Application number: RU2011111617/28U
Authority: RU
Inventors: Виктор Петрович Тарасов; Анатолий Васильевич Лебедев; Артем Владимирович Калинин
Original assignee: Виктор Петрович Тарасов; Анатолий Васильевич Лебедев; Артем Владимирович Калинин
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2011-08-10

Abstract

Квадратурный анализатор спектра, содержащий входной фильтр, первый вход которого является входом квадратурного анализатора спектра, и блок вычитания, отличающийся тем, что введены симметричный квадратурный фильтр, двухфазный генератор и квадратурный избирательный фазовращатель, первые входы которых соединены с первым выходом входного фильтра, выполненного в виде асимметричного квадратурного фильтра, а также режекторный квадратурный фильтр, содержащий блок вычитания и первую и вторую ветви, каждая из которых содержит соответственно последовательно соединенные первый перемножитель, первый фильтр нижних частот, первый фильтр верхних частот и второй перемножитель, и последовательно соединенные третий перемножитель, второй фильтр нижних частот, второй фильтр верхних частот и четвертый перемножитель, причем выходы второго и четвертого перемножителей соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычитания, выход которого является выходом режекторного квадратурного фильтра, выход которого является выходом квадратурного анализатора спектра, выход двухфазного генератора соединен со вторыми входами симметричного квадратурного фильтра, квадратурного избирательного фазовращателя и асимметричного квадратурного фильтра, второй выход которого соединен с третьим входом симметричного квадратурного фильтра и с первым входом режекторного квадратурного фильтра, являющегося первым и вторым входами первого перемножителя, первым входом третьего перемножителя и вторым входом четвертого перемножителя, а выход квадратурного избирательного фазовращателя соединен со вторым входом режекторного к� A quadrature spectrum analyzer containing an input filter, the first input of which is the input of a quadrature spectrum analyzer, and a subtraction unit, characterized in that a symmetric quadrature filter, a two-phase generator and a quadrature selective phase shifter are introduced, the first inputs of which are connected to the first output of the input filter, made in the form an asymmetric quadrature filter, as well as a notch quadrature filter containing a subtraction unit and first and second branches, each of which contains respectively the first multiplier, the first low-pass filter, the first high-pass filter and the second multiplier connected in series, and the third multiplier, the second low-pass filter, the second high-pass filter and the fourth multiplier connected in series, the outputs of the second and fourth multipliers connected to the first and second inputs, respectively a subtraction unit, the output of which is the output of the notch quadrature filter, the output of which is the output of the quadrature spectrum analyzer, two-phase output the second generator is connected to the third input of the symmetric quadrature filter and to the first input of the notch quadrature filter, which is the first and second inputs of the first multiplier, the first input of the third multiplier and the second the input of the fourth multiplier, and the output of the quadrature selective phase shifter is connected to the second input of the notch to

Description

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована для исследования структуры сложных сигналов, в частности, в качестве канала параллельного многоканального анализатора спектра.The utility model relates to radio engineering and can be used to study the structure of complex signals, in particular, as a channel of a parallel multi-channel spectrum analyzer.

Известно устройство, содержащее блок согласования по входу, аналого-цифровой преобразователь, умножитель, постоянное запоминающее устройство коэффициентов весовой функции, специализированный процессор быстрого преобразования Фурье, оперативное запоминающее устройство, тактовый генератор, устройство управления, сумматор, буферное оперативное запоминающее устройство, блок преобразования адреса и схемы коммутации [RU 2099720, C1, G01R 23/16, 20.12.1997].A device is known that contains an input matching unit, an analog-to-digital converter, a multiplier, a constant storage device of weight function coefficients, a specialized fast Fourier transform processor, random access memory, a clock, a control device, an adder, a buffer random access memory, an address translation unit, and switching circuits [RU 2099720, C1, G01R 23/16, 12.20.1997].

Устройство обладает повышенной разрешающей способностью, однако обладает относительно низкой помехоустойчивостью.The device has a high resolution, but has a relatively low noise immunity.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является канал многоканального спектроанализатора, состоящий из подключенных входному широкополосного усилителю спектроанализатора последовательно соединенных входного фильтра, детектора и интегратора, М блоков вычитания первой группы, М-входовый сумматор, М ключей, М блоков вычитания второй группы, М пороговых элементов, KM+1 одновходовых умножителей, К+2 дополнительных М-входовых сумматоров, К двувходовых умножителей, (К+1)-входовых сумматоров, генератор пилообразного напряжения, К-1 блоков, два формирователя, линию задержки с М отводами, М триггеров, блок деления, ключ, М ветвей, содержащих последовательно соединенные пороговый элемент, триггер и масштабный усилитель [RU 2014621, C1, G01R 23/16, 15.06.1994].The closest in technical essence to the proposed one is the channel of a multi-channel spectrum analyzer, consisting of a series-connected input filter, detector and integrator connected to the input broadband amplifier of the spectrum analyzer, M units of the subtraction of the first group, M-input adder, M keys, M units of the subtraction of the second group, M threshold elements, KM + 1 single-input multipliers, K + 2 additional M-input adders, K two-input multipliers, (K + 1) -input adders, sawtooth generator I, K-1 blocks, two shapers, a delay line with M taps, M triggers, a division block, a key, M branches containing a threshold element, a trigger, and a scale amplifier connected in series [RU 2014621, C1, G01R 23/16, 15.06. 1994].

Недостатком устройства является относительно низкая помехоустойчивость в условиях действия мощной помехи.The disadvantage of this device is the relatively low noise immunity in conditions of powerful interference.

Требуемый технический результат заключается в повышении помехоустойчивости за счет обеспечения возможности выделения полезных сигналов на фоне гармонических помех, существенно превышающих уровень полезного сигнала за счет автоматического подавления помех.The required technical result is to increase noise immunity by providing the ability to highlight useful signals against the background of harmonic interference, significantly exceeding the level of the useful signal due to automatic noise suppression.

Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее входной фильтр, первый вход которого является входом устройства, и блок вычитания, введены симметричный квадратурный фильтр, двухфазный генератор и квадратурный избирательный фазовращатель, первые входы которых соединены с первым выходом входного фильтра, выполненного в виде асимметричного квадратурного фильтра, а также режекторный квадратурный фильтр, содержащий блок вычитания и первую и вторую ветви, каждая из которых содержит, соответственно, последовательно соединенные первый перемножитель, первый фильтр нижних частот, первый фильтр верхних частот и второй перемножитель, и последовательно соединенные третий перемножитель, второй фильтр нижних частот, второй фильтр верхних частот и четвертый перемножитель, причем, выходы второго и четвертого перемножителей соединены, соответственно, с первым и вторым входами блока вычитания, выход которого является выходом режекторного квадратурного фильтра, выход которого является выходом устройства, выход двухфазного генератора соединен со вторыми входами симметричного квадратурного фильтра, квадратурного избирательного фазовращателя и асимметричного квадратурного фильтра, второй выход которого соединен с третьим входом симметричного квадратурного фильтра и с первым входом режекторного квадратурного фильтра, являющегося первым и вторым входами первого перемножителя, первым входом третьего перемножителя и вторым входом четвертого перемножителя, а выход квадратурного избирательного фазовращателя соединен со вторым входом режекторного квадратурного фильтра, являющимся вторыми входами второго и третьего перемножителей.The required technical result is achieved in that, in a device containing an input filter, the first input of which is the input of the device, and a subtraction unit, a symmetric quadrature filter, a two-phase generator and a quadrature selective phase shifter are introduced, the first inputs of which are connected to the first output of the input filter made in in the form of an asymmetric quadrature filter, as well as a notch quadrature filter containing a subtraction unit and the first and second branches, each of which contains, respectively, the first multiplier, the first low-pass filter, the first high-pass filter and the second multiplier, and the third multiplier, the second low-pass filter, the second high-pass filter and the fourth multiplier, the outputs of the second and fourth multipliers connected to the first, respectively and the second inputs of the subtraction unit, the output of which is the output of the notch quadrature filter, the output of which is the output of the device, the output of the two-phase generator is connected to the second the inputs of a symmetric quadrature filter, a quadrature selective phase shifter and an asymmetric quadrature filter, the second output of which is connected to the third input of the symmetric quadrature filter and the first input of the notch quadrature filter, which is the first and second inputs of the first multiplier, the first input of the third multiplier and the second input of the fourth multiplier, and the output of the quadrature selective phase shifter is connected to the second input of the notch quadrature filter, which is the second inputs of the second and third multipliers.

На чертеже представлена функциональная схема квадратурного анализатора спектра.The drawing shows a functional diagram of a quadrature spectrum analyzer.

Квадратурный анализатор спектра содержит входной фильтр 1, выполненный в виде асимметричного квадратурного фильтра, первый вход которого является входом квадратурного анализатора спектра.The quadrature spectrum analyzer contains an input filter 1, made in the form of an asymmetric quadrature filter, the first input of which is the input of the quadrature spectrum analyzer.

Квадратурный анализатор спектра содержит также симметричный квадратурный фильтр 2, квадратурный избирательный фазовращатель 3, первый пермножитель 4, третий пермножитель 5, второй перемножитель 6, четвертый перемножитель 7, первый фильтр 8 нижних частот, первый фильтр 9 верхних частот, второй фильтр 10 нижних частот, второй фильтр 11 верхних частот и блок 12 вычитания.The quadrature spectrum analyzer also contains a symmetric quadrature filter 2, a quadrature selective phase shifter 3, a first multiplier 4, a third multiplier 5, a second multiplier 6, a fourth multiplier 7, a first lowpass filter 8, a first highpass filter 9, a second lowpass filter 10, and a second a high-pass filter 11 and a subtraction unit 12.

В квадратурном анализаторе спектра часть элементов функционально образует режекторный квадратурный фильтр 13, содержащий блок 12 вычитания и первую и вторую ветви, каждая из которых содержит, соответственно, последовательно соединенные первый перемножитель 4, первый фильтр 8 нижних частот, первый фильтр 9 верхних частот и второй перемножитель 6, и последовательно соединенные третий перемножитель 5, второй фильтр 10 нижних частот, второй фильтр 11 верхних частот и четвертый перемножитель 7, причем, выходы второго 6 и четвертого 7 перемножителей соединены, соответственно, с первым и вторым входами блока 12 вычитания, выход которого является выходом режекторного квадратурного фильтра 13, выход которого является выходом квадратурного анализатора спектра.In the quadrature spectrum analyzer, some of the elements functionally form a notch quadrature filter 13, comprising a subtraction unit 12 and a first and second branch, each of which contains, respectively, a series-connected first multiplier 4, a first low-pass filter 8, a first high-pass filter 9 and a second multiplier 6, and a third multiplier 5, a second low-pass filter 10, a second high-pass filter 11 and a fourth multiplier 7 connected in series, the outputs of the second 6 and fourth 7 multipliers connected, respectively, with the first and second inputs of the subtraction unit 12, the output of which is the output of the notch quadrature filter 13, the output of which is the output of the quadrature spectrum analyzer.

Квадратурный анализатор спектра содержит и двухфазный генератор 14, причем, выход двухфазного генератора 14 соединен со вторыми входами симметричного квадратурного фильтра 2, квадратурного избирательного фазовращателя 3 и асимметричного квадратурного фильтра 1, второй выход которого соединен с третьим входом симметричного квадратурного фильтра 2 и с первым входом режекторного квадратурного фильтра 13, являющегося первым и вторым входами первого перемножителя 4, первым входом третьего перемножителя 5 и вторым входом четвертого перемножителя 7, а выход квадратурного избирательного фазовращателя 3 соединен со вторым входом режекторного квадратурного фильтра 13, являющимся вторыми входами второго 6 и третьего 5 перемножителей.The quadrature spectrum analyzer also includes a two-phase generator 14, and the output of the two-phase generator 14 is connected to the second inputs of the symmetric quadrature filter 2, the quadrature selective phase shifter 3 and the asymmetric quadrature filter 1, the second output of which is connected to the third input of the symmetric quadrature filter 2 and to the first input of the notch quadrature filter 13, which is the first and second inputs of the first multiplier 4, the first input of the third multiplier 5 and the second input of the fourth multiplies eating 7, and the output of the quadrature selective phase shifter 3 is connected to the second input of the notch quadrature filter 13, which is the second inputs of the second 6 and third 5 multipliers.

Все элементы устройства являются стандартными устройствами радиотехники.All elements of the device are standard radio devices.

Работает квадратурный анализатор спектра следующим образом.A quadrature spectrum analyzer operates as follows.

Входной сигнал сложной формы поступает на вход асимметричного квадратурного фильтра 1 выходной сигнал которого поступает на вход симметричного квадратурного фильтра 2, на входы первого 4, третьего 5 и четвертого 7 перемножителей, а также на вход квадратурного избирательного фазовращателя 3, выход которого соединен с соответствующими входами второго 6 и третьего 5 перемножителей. Каждая ветвь режекторного квадратурного фильтра 13 содержит первый 8 и второй 10 фильтры нижних частот, а также первый 9 и второй 11 фильтры верхних частот. Выходы второго 6 и четвертого 7 перемножителей соединены с входами блока 12 вычитания, на выходе, которого обеспечивается выделение полезного сигнала. Двухфазный генератор 14 обеспечивает опорными напряжениями асимметричный квадратурный фильтр 1, симметричный квадратурный фильтр 2 и квадратурный избирательный фазовращатель 3.The input signal of complex shape is fed to the input of the asymmetric quadrature filter 1, the output signal of which is fed to the input of the symmetric quadrature filter 2, to the inputs of the first 4, third 5 and fourth 7 multipliers, as well as to the input of the quadrature selective phase shifter 3, the output of which is connected to the corresponding inputs of the second 6 and third 5 multipliers. Each branch of the notch quadrature filter 13 contains the first 8 and second 10 low-pass filters, as well as the first 9 and second 11 high-pass filters. The outputs of the second 6 and fourth 7 multipliers are connected to the inputs of the subtraction unit 12, at the output of which the selection of the useful signal is provided. The two-phase generator 14 provides the reference voltages with an asymmetric quadrature filter 1, a symmetric quadrature filter 2 and a quadrature selective phase shifter 3.

Входным сигналом режекторного квадратурного фильтра 13 является смесь гармонических напряжений с частотами ω_i и ω_c, из которых напряжение с частотой ω_i (помеха большой амплитуды) подавляется, т.к. совпадает с частотой опорного напряжения, поступающего в режекторный квадратурный фильтр 13 из асимметричного квадратурного фильтра 1 и симметричного квадратурного фильтра 2 через квадратурный избирательный фазовращатель 3.The input signal of the notch quadrature filter 13 is a mixture of harmonic voltages with frequencies ω _i and ω _c , of which a voltage with frequency ω _i (high amplitude interference) is suppressed, because coincides with the frequency of the reference voltage supplied to the notch quadrature filter 13 from the asymmetric quadrature filter 1 and the symmetric quadrature filter 2 through the quadrature selective phase shifter 3.

Таким образом, благодаря усовершенствованию известного устройства достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении помехоустойчивости, поскольку обеспечивается возможность выделения полезных сигналов на фоне гармонических помех, существенно превышающих уровень полезного сигнала за счет автоматического подавления помех.Thus, due to the improvement of the known device, the required technical result is achieved, which consists in increasing the noise immunity, since it is possible to extract useful signals against the background of harmonic interference, significantly exceeding the level of the useful signal due to automatic noise suppression.

Claims

A quadrature spectrum analyzer containing an input filter, the first input of which is the input of a quadrature spectrum analyzer, and a subtraction unit, characterized in that a symmetric quadrature filter, a two-phase generator and a quadrature selective phase shifter are introduced, the first inputs of which are connected to the first output of the input filter, made in the form an asymmetric quadrature filter, as well as a notch quadrature filter containing a subtraction unit and first and second branches, each of which contains respectively the first multiplier, the first low-pass filter, the first high-pass filter and the second multiplier connected in series, and the third multiplier, the second low-pass filter, the second high-pass filter and the fourth multiplier connected in series, the outputs of the second and fourth multipliers connected to the first and second inputs, respectively a subtraction unit, the output of which is the output of the notch quadrature filter, the output of which is the output of the quadrature spectrum analyzer, two-phase output the second generator is connected to the third input of the symmetric quadrature filter and to the first input of the notch quadrature filter, which is the first and second inputs of the first multiplier, the first input of the third multiplier and the second the input of the fourth multiplier, and the output of the quadrature selective phase shifter is connected to the second input of the notch square adrature filter, which are the second inputs of the second and third multipliers.