Многоканальный спектроанализатор шумовых сигналов
Изобретение относится к аппаратурному анализу характеристик случайных нестационарных сигналов. Цель изобретения - исключение аномальных ошибок при оценке коэффициента наклона энергетического спектра в неблагоприятных реализациях случайных нестандартных сигналов. Спектроанапизатор содержит усилитель I, N каналов, включающих фильтры 2-1,.,.,2-N, квадратичные детекторы 3-1,...,3-N, интеграторы 4-l,...,4-N, блоки :5-1,..., 5-N логарифмирования, блоки 6,1...,
СО1ОЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (ю4001 R23 16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ию !,:.i.Ф
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (e 1) 1114968 (21 ) 4087614/24-21 (22) 14.07.86 (46 ) 23.01.88. Бюл. М 3 (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (72) Г.В.Парантаев, Д.Д.Плахов и О.Л.Соколов (53) 621.391.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1114968, кл. С 01 R 23/16, 1982. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР ШУМОВЫХ СИГНАЛОВ
„SU„„68847 А 2 (57) Изобретение относится к аппаратурному анализу характеристик случайных нестационарных сигналов. Цель изобретения — исключение аномальных ошибок при оценке коэффициента наклона энергетического спектра в неблагоприятных реализациях случайных нестандартных сигналов. Спектроанализатор содеркит усилитель 1, N каналов, включающих фильтры 2-1,...,2-N, квадратичные детекторы 3-1,... Ç-N, интеграторы 4-1, ° ...4-N, блоки;5-1,..., 5-И логарифмирования, блоки 6,1..., 136
6-Б вычитания, блоки 7-1,...,7-N деления и сумматор 8. В устройство введены N идентичных каналов анализа, состоящих иэ одновходовых усилителей 9-1,...,9-N, блоков 10-1...,10-N вычитания, квадраторов 11-1,...,11-N
8847 сумматора 12 порогового устройства
13 с памятью и ключа 14. Благодаря этому запрещается считывание результата оценки коэффициента наклона энергетического спектра в указанных реализациях. 1 ил.
Изобретение относится к аппаратурному анализу характеристик случайных нестационарных сигналов (СНС), может быть использовано при обработке сигналов в различных радиосистемах и является усовершенствованием изобретения по авт, св. У 1114968.
Целью изобретения является исключение аномальных ошибок при оценке коэффициента наклона энергетического спектра в неблагоприятных реализациях СНС эа счет запрета считывания результата оценки коэффициента в укаэанных реализациях.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого спектр-. анализатора.
Спектроанализатор содержит широкополосный усилитель 1, N каналов, каждый из которых состоит из подключенных к выходу усилителя последовательно соединенных фильтров 2-1,..., 2-Н, квадратичного детектора 3-1,..., З-N, интегратора 4-1...,,4-N, блока
5-1,...,5-N логарифмирования. Выходы блоков логарифмирования всех со-седних каналов попарно подключены к входам соответствующих блоков 6-1..., 6-Б вычитания, выходы блоков вычитания через соответствующие блоки
7-1,...,7-N деления соединены с входами сумматора 8. Выход последнего подсоединен к входам всех одновходовых усилителей 9-1,...,9-N. Выход каждого усилителя подсоединен к второму входу соответствующего блока
10-1,...,10-N вычитания.первый вход каждого блока 10-1,...,10-N вычитания подсоединен к входу соответствующего блока 6-1,...,6-М вычитания.
Выход каждого блока 10-1,...,10-N подсоединен к входу соответствующего квадратора 11-1,...,11-N. Выходы квадраторов подсоединены к соответгде S, — пОстоянная на частоте f„„; п — коэффициент наклона спектра.
Шумовой сигнал с выхода усилителя 1 поступает на фильтры 2-1,..., 2-N каждого канала, настроенных на свою частоту f,,. ° .,f,,...,f Сигналы с выходов фильтров каждого ка25 нала детектируются соответственно детекторами 3-1,...,3-N, а затем интегрируются соответственно в интеграторах 4-1,...,4-N. Ha выходах интеграторов получают соответственно оценки энергетического спвктра
S(f,),...,S(f,),...,S(f„).
11редставим выражение (1) в виде (2) 1„$(f)=1ÄS,+nlnf
Исключая определение Sо, записываем иэ выражения (2) следующую разность:
1nS(f;)-1nS(f )=nlnf-,-nlnf (3)
4д где f.,f - средние частоты фильтров
1 и 1 каналов соответственно °
Логарифмические оценки спектров получают на выходах блоков 5-1,..., 2 ствующим входам сумматора 12. Выход последнего подсоединен к входу порогового устройства 13 с памятью, выход которого подсоединен к управляю5 щему входу ключа 14, сигнальный вход которого соединен с выходом сумматора 8. Выход ключа 14 является выходом устройства.
Спектроанализатор работает следующим образом.
На вход устройства поступает шумовой сигнал в полосе частот от
f „до 1 „, „, на входе усилителя 1 с эйергетическим спектром вида
1Г, я(г)=я г (l) 68847
1nk(f )-1nO(f ) приводит к задаче ре-! 1 грессии. Наилучшие оценки параметров в задачах регрессии получают методом наименьших квадратов. учитывая выражения (3) и (4) и применяя метод наименьших квадратов, функционал записываем в виде
10 ! =
-lnf;„)3 +(lnk(f, )-lnS(f „)+
+n (1n f, -1n f )j
15 иn= 5 (lnS(f; )-lnS(f;„)) (lnf;„-lnf. )+(1nS(f,)-lnS(f Ц (lnf lnf, ) (6) и-!
5 jlnf;-lnf;.,) + (lnf,-1иг„)
1= !
40 ч
6„= — (lnS(f;)-1S(fÄ
1=1
-n(lnf< lи, )) . (7)
Из выражения (7) следует, что ум- 45 ноженную на величину lnf;-lnf;, в одновходовых усилителях 9-1,...,9"N и оценку и необходимо подать на вторые входы вычитателей 10-1. ..10-N. Ha первые входы нычитателей поступают 50 разности lnS(f;)-lnS(f,. ) с выходов блоков 6-1...,,6-N. Каждая разность с выхода блоков 10-1,...,10-N возводится в квадрат в квадраторах 11-1...
II-N и затем они суммируются н сум55 маторе 12. Таким образом, на выходе сумматора 12 получаем оценку дисперсии N b в некотором масштабе. Напря«1 !! жение, пропорциональное оценке диспер5-N логарифмирования, оценки разности (3) - на выходах блоков 6-1,..., 6-N вычитания. Причем оценки разности отличаются от разностей (3 ) тем, что они представляют сумму неслучай ной компоненты nlnf, -nlnf случайl ной компоненты Z(f), отражающей влияние полос пропускания фильтров 2-1, 2"N и длительности времени интегрирования в интеграторе 4-1 ° ° ° ° 4-N на точность оценки логарифмов спектральных компонентов lnS(f;) и
1nS(f ). Тогда можно записать
1и$(Г;)-lnS(f .)=(nlnf;-nlnf )+
+Z(f). (4) Определение коэффициента и согласно выражению (4) на множестве соседних пар частот f,, f по разностям
Выражением (6) определяется необходимость внедения блоков 7-1...,, 7-N деления и сумматора 8. Таким образом, на выходе последнего получаем оценку коэффициента наклона спектл ра и.
Чтобы исключить аномальные ошибл ки при оценке и н неблагоприятных реализациях случайных нестационарных сигналов используем выражение для оценки дисперсии коэффициента наклона в виде. где N — число измеряемых частотных компонент (число фильтров).
Минимизируя функционал (5), получаем выражение для оценки коэффициента наклона спектра в виде сии И Р, поступает на пороговое устройство 13 с памятью. Если в интервале анализа реализации CHC напряжение на входе устройства 13 превышает в любой момент времени заданный пороговый уровень, то это фиксируется в памяти порогового устройства 13.
Тогда на выходе устройства 13 появится сигнал, закрывающий ключ 14 и тем самым запрещающий считывание оценки л коэффициента наклона и энергетического спектра в данной реализации с выхода сумматора 8. Непревышение в интервале анализа порогового уровня напряжением, пропорциональным оценке дисперсии N Ь на выходе сумматора 12, означает что анализируемая реализация не приводит к аномальным ошибкам л в оценке коэффициента наклона и энергетического спектра и эта оценка может быть считана с ныхода сумматора 8.
Таким образом, предлагаемое устройство исключает аномальные ошибки при оценке коэффициента наклона энергетического спектра в неблагоприятных реализациях СНС. формула изобретения !
Многоканальный спектроанализ атор шумовых сигналов, по авт. св.
Составитель В. Величкин
Редактор И.Шулла Техред N.Äèéûê Корректор Л.Пилипенко
Заказ 292/49
Тираж 772 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие ° г. Ужгород, ул. Проектная, 4
5 1368847
М 1114968, отличающийся динен к входу ключа и к входам всех тем, что, с целью повьппения достовер- одновходовых умножителей, первые вхоности оценки коэффициента наклона ды первого,...,N-ro блоков вычитания энергетического спектра, в спектро5 подсоединены к выходам первого,..., анализатор введены И идентичных ка- N-ro блоков вычитания основного устналов анализа, каждый иэ которых сос- ройства соответственно, выходы квад» тоит из последовательно соединенных раторов всех каналов подсоединены к одновходового умножителя, блока вы- соответствующим входам сумматора, вычитания и квадратора, а также сумма- 0 ход которого подсоединен к управляютор, на N входов, пороговое устройст- щему входу ключа через пороговое уство с памятью, ключ, причем выход ройство, выход которого является высумматора основного устройства подсое- ходом спектроаналиэатора.
