Анализатор спектра

 

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике. Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повышение разрешающей способности спектрального анализа. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь АЦП 2, регистры 4, 30, блок 5 синхронизации, генератор 7 тактовых импульсов, делитель 11, вычитатель 13, блок 16 памяти, сумматор 17, блок 18 дискретного преобразователя Фурье, блоки 19, 20 сравнения, счетчики 23, 24 и коммутатор 27. Анализатор спектра позволяет выполнить параллельный спектральный анализ с малым числом арифметических операций и объемом оборудования, что расширяет частотный диапазон анализируемых сигналов и повышает спектральное решение. Высокая избирательная способность синхронного накопления позволяет повысить соотношение сигнал/шум. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 23 20 г"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A ВТОРСКСМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4233236/24-21 (22) 20. 04.87 (46) 23.03.90. Бюл, - 11 (71) Винницкий политехнический институтт (72) Я.И. Капицк ий, Ю.А. Буняк, В.Д. Ляхвацкий и Е.M. Лапчук (53) 621.317,44 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 955086, кл. G 06 F 15/332, 1982. (54) АНАЛИЗАТОР СПККТРА (57) Изобретение относится к цифро- войй элек тро измерительной технике.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона и повышение разрешающей способности спектрального анализа. Устройство содержит анало;„,SU„„1552117 А 1

2 го+цифровой преобразователь АЦП 2, регистры 4, 30, .блок 5 синхронизации, генератор 7 тактовых импульсов, делитель 11, вычитатель 13, блок 16 памяти, сумматор 1 7, блок 18.дискретного преоб ра зова теля Фурье, блоки .19, 20 сравнения, счетчики 23, 24 и коммутатор 27. Анализатор спектра позволяет выполнить параллельный спектральный анализ с мальм. числом арифметических операций и объемом оборудования; что расширяет частотный диапазон анализируемых сигналов и повышает спектральное решение. Высокая избирательная сПособность синх ронного накопления позволяет повысить соотношение сигнал/шум. 2 ил.

1 552117

Изобретение о тноситс я к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано для спектрального анализа сигналов на фоне случайных шумов .

Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повышение разрешающей способности спектрального

;,анализа °

На фиг.1 приведена функциональная схема анализатора спектра; на фиг.2 временная диаграмма работы блока синхрониза ции.

Первый вход 1 анализатора спектра (фиг.1) подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 2, выход 3 которого соединен с входом первого ! регистра 4, тактовый вход которого соединен с синхрониэирующими входа ми АЦП 2, блока 5 синхронизации и ( выходом. 6 генератора 7 тактовых импульсов, вход 8 которого подключен к внешнему генератору задающей частоты и является вторым входом анали- 25, затора спектра, третьим и четвертым входами которого являются входы 9 и (10, которые подключены соответственно к кодам объема выборки и масштабирующего коэффициента, вход 10 под, ключен к второму входу делителя 11,, первый вход.12 которого соединен с выходом вычитателя 13, первый вход

14 которого соединен с выходом регистра 4, а второй вход соединен с выходом 15 блока памяти 16, вторым входом сумматора 17 и первым входом блока дискретного преобразования

Фурье (ДПФ) 18, третий вход которого соединен с входом 9 анализатора 40 спектра, который соединен с вторыми входами первого 19 и второго 20 бдоков сравнения, выходы 21 и 22 которых соединены с входами начальной установки соответственно первого 45

23 и второго 24 счетчиков, выходы которых соединены с первыми входами блоков 19 и 20 сравнения и первым

25 и в торым 26 входами коммутатора 27,выход 28 которого соединен с адресным входом блока 1 6 памяти, вход которого соединен с выходом 29 второго регистра 30, вход которого соединен с выходом 31 сумматора 17, первый вход которого соединен с выходом

32 делителя 11, тактовые входы счетчика 23 и регистра 30, управляющие входы коммутатора 27 и блока 16 памяти соединены с первым выходом 33 блока 5 синхронизации, второй выход

34 которого соединен с тактирующим входом сч етч ика 24 и в торым входом блока ДПФ 18, первый выход 35 которого соединен с вторым входом блока 5 синхронизации, второй выход 36 блока

ДПФ 18 является выходом анализатора спектра.

Анализатор спектра работает следующим образом.

На каждый период задающей частоты 1 » которая с выхода внешнего генератора подключена к входу 8 генератора 7 тактовых импульсов (ГТИ)» генератор 7 формирует на выходе 6 импульс запуска АЦП 2, по фронту которого осуществляется перезапись ранее оцифрованного сигнала х(1 1)» который поступает на вход 1 АЦП 2, в регистр

4 фиг.1 и 2) и инициируется следующий цикл работы,А1Й. Этот же импульс запускает блок 5 синхронизации, кото рый генерирует с игналы с инхронизации устройств анализатора спектра по выходу 33 в соответствии с временной диаграммой на фиг.2. При этом выполняется чтение блока 16 памяти по адресу, который определяется состоянием счетчика 23 и передается с входа 25 коммутатора 27 на адресный вход

28 блока 16 памяти. Считанное значение вычитается с помощью вычитателя

13 иэ входного отсчета и результат

I через делитель 11 передается на вход

32 сумматора 17, который суммирует результат деления с отсчетом на выходе блока 16 памяти, результат записывается в регистр 30, а затем в блок 16 памяти, после чего счетчик

23 увеличивает свое состояние на единицу. Если состояние счетчика 23 станет равным значению кода объема выборки N который подключен к второму входу блока 19 сравнения, то на

его выходе 21 появится импульс, ко торый установит счетчик 23 в исходное состояние. Блок ДПФ 18 в любой момент времени может запросить данные с блока 16 памяти для ввода накопленного массива. При этом он запрашивает цикл доступа к памяти блока 16 по выходу 35, блок 5 синхронизации переключает коммутатор 27 для передачи на адресный вход 28 блока 16 памяти выход счетчика 24, который определяет адрес считывания ячейки памяти. Блок 5 формирует сигнал чтения из блока 16 памяти по вы52117

45

5 15 ходу 15 в блок 18, а также сигнал записи считываемого отсчета по выходу 34, по заднему фронту которого счетчик 24 увеличивает свое состояние на единицу, Если состояние счетчика .24 станет равным значению кода N то с помощью блока 20 сравнения он установится в исходное состояние. Код

N также подключен к третьему входу блока ДПФ 18, который с помощью этого кода контролирует объем обрабатываемого массива. Код N, код масштабирующего коэффициента М, который подключен к второму входу 10 делителя

11 и задающая частота Г на входе 8

ГТИ 7 являются определяющими параметрами работы анализатора спектра.

Анализатор спектра позволяет выполнить параллельный спектральный (гармонический) анализ с малым числом арифметических, операций и объемом оборудования, что позволяет расширить частотный диапазон анализируемых сигналов, повысить спектральное разрешение. Высокая избирательная способность синхронного накопления позволяет повысить соотношение .сигнал/шум.

Формула изоб ретения

Анализатор спектра, состоящий иэ генератора тактовых импульсов, сумматора, первого и второго счетчиков, блока памяти и аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с входом анализатора спектра, вход синхронизации аналого- цифрового преобразователя соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход которого соединен с втооьм входом анализатора спектра, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения спектрального разрешения, введены последовательно соединенные первый регистр, вычитатель и делитель, а также второй регистр, коммутатор, первый и второй блоки сравнения,I блок с инхронизации и блок диск ре тного преобразования Фурье, первый вход которого объединен с вторыми выходами вычитателя и сумматора и сое-,. динен с выходом блока памяти, первый вход которого подключен к выходу второго регистра первый вход последнего соединен с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом делителя, вход первого регистра соединен с выходом аналогоцифрового преобразователя, тактирующий вход первого регистра объединен с первым входом блока синхронизации и соединен с выходом генератора так- товых импульсов, первый выход блока синхронизации соединен с входами управления блока памяти, коммутато ра и тактовыми входами второго регистра и первого счетчика, выход которого соединен с первыми входами первого блока сравнения и коммутатора второй вход коммутатора объединен с первым входом второго блока сравнения и соединен с выходом второго счетчика, тактовый вход которого объединен с вторым входом блока дискретного преобразования Фурье и соединен с вторым выходом блока синхронизации, первый выход блока дискретного преобразования Фурье соединен с вторым входом блока синхронизации, второй выход блока дискретного преобразования Фурье соединен с выходом анализатора спектра третьим и четверт тым входами анализатора спектра являются соответственно вход кода коэффициента масштабирования и вход кода объема выбора, последний подключен к третьему входу блока дискретного преобразования Фурье и к вторым входам первого и второго блоков срав кения, выходы которых соединены с входами начальной установки соответ" ственно первого и второго счетчиков, выход коммутатора соединен с адресным входом блока памяти, второй вход делителя соединен с входом кода коэф фициента масштабирования.

1552117

В Е

РО Яц

Я з

ОО сф

0 се С=ею

Составитель В. Смолин

Техред A.Êðàâ÷óê

Редактор В. Бугренкова

Корректор А. Обручар

Заказ 328 Тираж 555 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101