Многоканальный спектроанализатор шумовых сигналов

 

Изобретение относится к аппаратурному анализу характеристик случайных сигналов и может быть использовано при обработке нестационарных шумовых сигналов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройствао Устройство содержит широкополосный усилитель 1, к выходу .которого подключены каналы, содержащие последовательно соединенные фильтр 2-1-2, детектор 3-1-3, интегратор 4-1-4, блок 5-1-5 логарифмирования. Выходы блоков 6-1-6 вычитания через блоки 7-1-7 деления, сумматор 8 соединены с входами блоков 9-1-9 умножения . Двухвходовые сумматоры 10-1- -10, ключи 12-1-12, пороговые устройства 13-1-13 и вторые группы 11-1-11 блоков вычитания. Управляющие входы всех ключей соединены с выходом генератора 14 импульсово Изобретение - дополнительное к основному авт. св. № 1114968. 1 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (31) 11 4 G 01 R 23/16 г (. 1.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ";, К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1114968 (21) 3737529/24-21 (22) 08.05.84 (46) 30.03.86. Бюл. У 12 (71). Северо-Западный заочный политехнический институт (72) О.Л.Соколов (53) 621.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1114968, кл. G 01 R 23/16, 1984. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР ШУМОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относитсяк аппаратуриому анализу характеристик случайных сигналов и может быть использовано при обработке нестационарных шумовых сигналов. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит широкополосный усилитель 1, к выходу которого подключены каналы, содержащие последовательно соединенные фипьтр

2-1-2, детектор 3-1-3, интегратор

4-1-4, блок 5-1-5 логарифмирования, Выходы блоков 6-1-6 вычитания через блоки 7-1-7 деления, сумматор 8 соединены с входами блоков 9-1-9 умножения. Двухвходовые сумматоры 10-1-10, ключи 12-1-12, пороговые устройства 13-1-13 и вторые группы

11-1-11 блоков вычитания. Управляющие входы всех ключей соединены с выходом генератора 14 импульсов. Изобретение — дополнительное к основному авт. св. Я- 1114968. 1 ил.

С:

1221608

r(e,5«;l-ь Üleö„)Щ(е.<,Д-e.el «,ь ц-е.Ь«„ ы,-е.e) . и-1

z enf -tnt;„) + (е. (,- . 1

j"-1

Отсюда следует, что коэф— фициент деления в (7-i) -ом блоке деления должен быть рав ным (2) Изобретение относится к аппаратурному анализу характеристик случайных сигналов, может быть использовано при обработке нестационарных шумовых сигналов в различных радиосистемах и является усовершенствованием изобретения по авт, св. Р 1114968.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается введением в известное устройство дополнительных блоков обработки, позволяющих в спектрах исследуемых шумовых сигналов выявлять квазигармонические составляющие.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого спектроанализатора.

Спектроанализатор включает широкополосный усилитель 1, N каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фильтров 2-1-:

2-N, детектора 3 1-;3-N интегратора

4-1-:4-N блока 5-1-. 5-Н логарифмирования, подключенных к выходу усилителя. Выходы блоков логарифмирования всех соседних каналов попарно подключены к входам соответствующих блоков

6-1-;6-N вычитания. Выходы блоков вычитания через блоки 7-1:-7-N деления соединены с входами сумматора 8, выход которого соединен с входами блоков 9-1-:9-N(N-1) умножения. Выходы блоков умножения соединены с первыми входами соответствующих двухвходовых сумматоров 10-1-:10(N-1). Вторые входы сумматоров соединены с выходом

N-ro блока логарифмирования 5-N. Выходы сумматоров соединены с одним из входов соответствующих блоков вычитания второй группы 11-1-;11-(N-1).

Вторые входы блоков вычитания соединены с выходами соответствующих блоков логарифмирования 5-1-:5(N-1). Выходы блоков вычитания соединены с входами соответствующих ключей 12-1-.

12-(N-1) ° Выходы ключей соединены с входами соответствующих пороговых устройств 13-1-, 13-(N-1) .

Управляющие входы всех ключей соединены с выходом генератора 14 импульсов.

Устройство работает следующим

5 образом.

Шумовой сигнал с выхода усилителя 1 поступает на фильтры 2-1-;2-N каждого канала, настроенные на свою частоту. Сигналы с выходов фильтров каждого канала детектируются детекторами 3-1-, 3-N, а затем интегрируются в интеграторах 4-1-, 4-N. Затем сигналы логарифмируются в блоках 5-1-, 5-N логарифмирования. В результате на выходе каждого блока (S-М) логарифмирования получают логарифмическую л оценку спектра 1n S(fi).

Сигналы с вь1хода блока логарифмирования всех соседних каналов подаются на входы соответствующих блоков

6-1- .6-N вычитания, на выходе которых образуются разности логарифмических оценок спектров, затем с выходов блока вычитания разности логарифмических оценок поступают на входы соответствующих блоков 7-1-:7-N деления, где каждая разность делится на коэффициент, зависящий от выбранных значений средних частот фильтров каналов.

ЗО При этом коэффициент деления в (7-i) блоке деления (где з = 1-N) должен выбираться методом наименьших квадратов, а величины коэффициентов зависят от средних частот фильтров каналов спектроанализатора.

Энергетический спектр шумового сигнала

S(f) = —, 
4р где A — значение спектра на некоторой фиксированной минимальной частоте, н — коэффициент наклона спектра.

По измеренным в блоках 6-1-, 6-N

4 вычитания разностям логарифмических оценок спектров в соседних каналах

1n b(fi) — 1п S(fi + 1) методом наименьших квадратов можно получить оценку коэффициента наклона спектра

1221608

35

50

С выхода каждого из блоков деления значения поступают на сумматор 8 в котором формируется оценка коэфл фициента наклона спектра И, Оценка коэффициента наклона спектра с выхода сумматора 8 поступает на блоки

9-1-. 9-(N — 1) умножения.

В каждом блоке (9 — i) умножения (где i = 1 + N — 1) оценка коэффициента наклона умножается на постоянную величину, пропорциональную разности логарифмов частот f иГ;.Так, Я в блоке 9-1 оценка и умножается на величину, пропорциональную (1п fu

1n fi ), в блоке 9-2 — на величину (1п Гя — ln f ) и т.д. Таким образом на выходе каждого блока (9-i) умно-, жения; где i = 1 †;(N-1), получаем напряжение, пропорциональное величине й(1п f> - lnf ). Напряжения с выходов блоков умножения поступают на первые входы сумматоров 10-1-:

10(N-1). На второй вход каждого сумматора (10-i), где i = 1- .(N-1), поступает сигнал с выхода последнего блока логарифмирования (5-N). Следует отметить, что средняя частота и полоса пропускания последнего фильтра. (2-N) выбраны такими, чтобы в спектре шумового сигнала на его выходе заведомо отсутствовала квазигармоническая составляющая. Поэтому логарифмическая оценка спектра на выходе блока логарифмирования (5N) незначительно отличается от его истинного значения. Тем самым на выходе каждого сумматора (10-i) получаем с наименьшей погрешностью расчетную логарифмическую оценку спектра

8р (; ) = n(ln „-ln f; ) +

+ 1п S(f„) . (3) Сигналы с выхода каждого суммато-. ра поступают на один из входов соответствующих блоков 11-1-,11-(N-1) вычитания. На другой вход каждого блока вычитания (11-3) где 1 = 1 (М-1), поступает сигнал с выхода блока логарифмирования (5-i), где

1 †;(N-1). Таким образом, на выходе каждого блока вычитания (11-i) л формируют разность ln S(f; -1п S<(f;).

Величины этих разностей через входы соответствующих ключей 12-1-:12-(N-1) поступают на входы соответствующих пороговых устройств 13- t- . 13-(N-1).

Управляет подключением блоков вычитания к пороговым устройствам генератор 14 импульсов. В момент появления на его выходе импульса ключи через управляемый вход подключают каждый блок вычитания (11-i) к входу соответствующего порогового устройства (13-i). Период следования импульсов генератора 14 определяется из соотношения Т>(7;), где(сД так дк X наибольший интервал корреляции случайного сигнала на выходе (5-i) блока логарифмирования, где i = 1 — (N-1). Превышение величиной каждой разл ности 1п S(f;) — ln S<(f; ) соответствующего порогового уровня U. сви1 детельствует о наличии в полосе пропускания соответствующего фильтра (2-i) квазигармонической составляющей. Тем самым устанавливается факт отклонения формы спектра от наклонной линии в системе координат 1п S

1n f, т.е. уточняется форма энергетического спектра исследуемых сигналов выявлением в них квазигармонических составляющих.

Информация с выходов пороговых устройств 13-1:-13-(N-1) наряду с оценкой коэффициента наклона спектщ ра с выхода сумматора 8 используется в последующих устройствах Обработки и спектралЬного анализа и может быть использована в различных радиосистемах.

Формула изобретения

Многоканальный спектроанализатор шумовых сигналов по авт. св.

М- 1114968, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем выделения в спектре исследуемого сигнала квазигармонических

45 сОставляющих в негО дОпОлнительнО введены N-1 каналов обработки, каждый из которых состоит из последовательно соединенных блока умножения двухвходовых сумматоров, вычитателя второй группы, ключа, порогового устройства, а также генератор импульсов, причем выход каждого блока умножения подсоединен к одному входу двухвходового сумматора, другой вход двухвходового сумматора соединен с вы-. ходом М -го блока логарифмирования, второй вход каждого вычитателя второй группы соединен с выходом соот122!608

Составитель А.Комкин

Техред;Н.Боикало Корректор Е.Рошко

Редактор Т,Митейко

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2528

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ветствующего блока логарифмирования, управляющий вход каждого ключа соединен с выходом генератора импульсов, а выходы N- 1 пороговых устройств наряду с выходом сумматора являются выходами устройства.