Анализатор спектра

 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначена для получения мощности или амплитуды аналогового сигнала -в исследуемых полосах частот. Цель изобретения - повышение точности спектрального анализа за счет сканирования спектра цифровым полосовым фильтром - достигается введением аналого-цифрового преобразователя 12, цифрового полосового фильтра 13, цифроакалогового преобразователя 14, аналогового фильтра 15 нижних частот . Анализатор также содержит аналоговый фильтр . нижних частот, генератор 3 тактовой частоты, блок 4 сккхроннзадаи, аналого-цифровой преобразователь 5, промежуточный запоминающий блок 6, запоминающий блок 7 с перезаписью, генератор 8 линейно шрастрюшего напряжения, генератор 9 качающейся частоты, цифроаналоговый преобразователь 10, аналоговый фильтр 11 нижних часчот, коммутатор 1t, блок 17 коррекг$ик, блок 18 ПЫДОЛЕМШЯ частотных полос, коммутатор-1 Ч, квадратор 20, выход 21. 3 ил. С

СОЮЗ СОВЕТСКИМ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,.SU(») yg)g G 01 К 23/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4384278/21 (22) 25.02.88 (46) 07.01.91. Бил. Р 1 (71) Институт технической кибернетики АИ БССР (72) В.И.Петько, В.F..Куконин, П.И.Чеголин и И.И.Пинютнн (53) 621.317 (088.8) (56) Спектральный анализатор типа

2030. Каталог фирмы "Бриль и Къер", 1980. (54) А!!АЛ!ЭАТОР СПЕКТРА (57) Изобретение относится к вычислительной технике н предназначена для получения мощности или амплитуды аналогового сигнала н исследуемых полосах час гот. Цель изобретения - повыщение точности спектраль-. ного анализа за счет сканирования спектра цифровым полос оным ARJIbTром — достигается введением аналого-цифрового преобразователя 12, цифровога полосового фильтра 13, цифроаналогового преобразователя 14, аналогового фильтра 15 нижних частот. Анализатор также содержит аналоговый фильтр ? нижних частот, генератор 3 тактовой частоты, блок 4 синхронизации, аналого-цифровой преобразователь 5, промежуточный запомннак ний блок 6, запоминающий блок 7 с перезаписью, генератор 8 лннеино í"-раст"ющего напряжения, генератор 9 качающейся частоты, цифроаналоговый преобразователь 10, аналоговый Жиль-р 11 нижних частот, коммутатор 16, блок 17 коррекции, блок 18 «ыд лсния частотных полос, коммутатор. 19 квадратор 20, выход

21. 3 ил.

1619190

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для получения мощности или амплитуды аналогового сигнала в исследуемых полосах частбт.

Целью изобретения является повыщение точности спектрального анализа за .счет сканирования спектра циАровым полосовым фильтром.

На Аиг.1 представлена блок-схема анализатора спектра; на фиг.2 и 3— диаграммы, поясняющие принцип работы анализатора.

Анализатор (Аиг.1) содержит вход 1, 15 первый аналоговый фильтр 2 нижних частот, генератор 3 тактовой частоты, блок 4 синхронизации, первый аналого-циАроной преобразователь (АЦП) 5, промежуточный запоминающий блок 6, запоминающий блок 7 с перезаписью, генератор 8 линейно нарас. тав 1его напряжения, генератор 9 качающейся частоты, первый цифроаналоговый преобразователь, 10, вто- 25 рой аналоговый Аильтр 11 нижних частот, второй аналого-циАровой преобразователь (АЦП) 12, циАроной полосовой Аильтр 13, второй цифроаналоговый преобразователь 14, третий аналоговый Аильтр 15 нижних частот, первый коммутатор t6, блок 17 коррекции, блок 18 выделения частотных полос, второй коммутатор 19, квадратор 20, выход 21.

Последовательно соединены первый аналоговый Аильтр 2 нижних частот, первый АЦП 5, промежуточный запоминающий блок 6, запоминающий блок 7 с перезаписью, первый цифроаналоговый 40 преобразователь .10 и второй аналоговый Аильтр 11, попарно последовательно соединены соответственно генератор 8 линейно нарастающего напряжения и генератор 9 качающейся час- 45 тоты, блок 18 выделения частотных полос и второй коммутатор 19, первый .выход второго коммутатора 19 и квадратор 20, первый выход первого коммутатора 16 и блок 17 коррекции, генератор 3 тактовой частоты и блок

4 синхронизации, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены к управляющим входам первого АЦП 5, промежуточного запо55 минавщего блока 6, запоминающего блока. 7 с переэаписьв и генератора 8 линейно нарастающего напряжения соответственно, вторые вход и выход запоминающего блока 7 с перезаписью соединены между собой, второй выход первого коммутатора 16 подключен к входу и выходу блока 18 выделения частотных полос и блока 17 коррекции соответственно, второй выход второго коммутатора 19 подсоединен к выходу квадратора 20, который является выходом анализатора, причем вход первого аналогового фильтра 2 нижних частот янляется входом анализатора, последовательно соединены второй

АЦП 12, циАроной полосоной Аильтр 13, второй циАроаналоговый преобразователь,14, третий аналоговый фильтр

15 жякних частот, выходом соединенный с входом первого коммутатора

16, выход второго аналогового фильтра 11 подключен .к инАормационному входу второго АЦП 12, управляющим входом соединенного. с выходом генератора 9 качающейся частоты, пятый выход блока 4 синхронизации подключен к управляющему входу блока 18 выделенил частотных полос.

Анализатор работает следующим образом.

Исследуемый аналоговый сигнал (например, полигармонический) (фиг.

2а), имеющий спектр Б(с ) (Аиг. 2б), поступает на первый аналоговый фильтр

2 нижних частот. Этот Аильтр ограничивает спектр входного сигнала до частоты F<» где Fci — частота среза первого аналогового Аильтра 2 нижних частот (Аиг. 2б) . Последнее необходимо для исклвчения эААекта наложения спектров при последующей дискретизации процесса. Аналоговый сигнал с ограниченным спектром (Аиг.2н) поступает на АЦП 5 и дискретияируется им. Продискретизированный аналоговый сигнал объемом N слов через промежуточный запоминающий блок 6 заносится в запоминающий блок 7 с пер езапис ью. В этом случае . спектр занесенного в блок 7 дискретиэированного процесса периодический с периодом, равным F>, где F — так- . товая частота работы АЦП 5 (фиг,2г).

При считывании этого процесса из бло» ка 7 с повышенной тактовой частотой

F спектр процесса сдвигается в сторону более высоких частот. Считанный из блока 7 процесс через цифроаналоговый преобразователь 10 поступает на второй аналоговый фильтр

11 нижних частот. Этот Аильтр нос1619190

"5 последнего и-го считывания информастанавлияает по цифровым отсчетам исходный аналоговый сигнал, который подается на вход АЦП 5. При этом восстановленный сигнал я - — раэ

Р4

Fy короче по времени (фиг.2е), а спектр

его an столько же раз расширен (фиг.2д) . Последнее Обстоятельство позволяет сканировать спектр полосой

F4 в -р — раз более широкой по сравнению с той, которая необходима при исследовании исходного аналогового сигнала (подаваемоГО на АПП 5). Поскольку при расширении полосы пропускания переходные процессы в фильтре сокращаются, то появляется воэможность сканировать спектр я

"4 — — раз быстрее по сравнению со скоГ3 ростью сканирования, которая требуется при исследовании исходного сиг-. нала, что очень важно при Обработке сигналов в реальном масштабе времени.

Сканиронание спектра восстанояЛЕННОГО СИГНЯЛЯ ОСУЩЕСтВЛястСЯ ПУтем изменения тактовой частоты цифрового полосового фильтра 13 зя счет качания тактовой частотл| второго АЦП 12.

На фиг.ЗЯ, д показаны спектры восстановленного сигнала после em дискретизации АЦП 12 с различными

fB тактовыми частотами Г4 и Г

<я (где f я — верхняя граничная частота анализа, f. я — нижняя граничная частота анализа), я на фиг.Зб, е— полосы пропускяния цифрового полосового фильтра я этом случае. Сканирование спектра производится полосой пропускания цифрового полосового фильтра 13, Относительная ширина

gF которой постоянна (--- = сопэс, где

5F — ширине полосы пропускания цифрового полосового фильтра, Г, центральная частота полосы пропускания), и начинается одновременно с началом считывания процесса из запоминающего блока 7 с перезаписью.

3а время считывания процесса из блока 7 тактовая частота АИП 12 возрастает от F4 до F = F .. - -- где

Гя,, f 8 " верхняя граничная частота первой (самой низкочастотной) полосы

25 анализа спектра, Йн — нижняя граничная частота этой we полосы. Отсчеты с яыхода цифрового полосового фильтра 13 через второй цифроаналоговый преобразователь 14 поступают на третий аналоговый фильтр 15 нижних частот. На выходе этого фильтра получается (фиг,3r) аналоговый сигнал, спектр которого лежит в самой низкочастотной полосе анализа спектра (фиг,Зв). Полученный сигнал через блок 17 коррекции (в первом положении коммутатора 16) или минуя его (во втором положении коммутатора 16) поступает ня блок 18 выделения частотных полос, который представляет собой набор резонансных контуров, настроенных на центральные частоты анализируемых полос. В блоке 18 возбуждается 1-й контур и с него информацня я момент положительной полуяолны по сигналу с блока 4 синхронизации подается через квадратор 20 (я первом положении коммутатора 19) или минуя его (Ro втором положении коммутатора 191 на выход Янализатора.

Зятем производится повторное считывание информации из запоминающего блока 7 с перезаписьи. Тактовая частота AI(È 12 эя время повторного

II считывания Rnÿðàeтяет От F до Г,„

1 - ----, где f — верхняя грянич 6ä

1 fí няя чясто я ятОПОЙ НОПОсbi анализа спектра Г н нижняя грянцч частота этой же полосы. Палее процесс происходит аналогично, как и для первой полосы анализа. В результате в .блоке 18 возбуждается второй контур и на выходе анализатора появляется сигнал, полученный от второй полосы спектра. Таким образом, для ции из блока 7 на выходе фильтра 15 получается аналоговый сигнал (фиг.

33). спектр которого лежит в самой

ВЫСОКОЧЯСтотяой ПоЛоСЕ аНализа Спектра (фиг.Зж), я блоке 18 возбуждается и-й контур, и на выходе анализатора появляется сигнал от и-й самой высокочастотной полосы анализа.

После наперед заданного количества считываний и из блока 7 на выходе анализатора появпяютс я уровней сигналов, характеризующих мощность или амплитуду (в зависимости от то7 1619190 го,используется квадратор или нет) процесса, считываемого из блока 7 т в и анализируемых смежных полосах. r частот. При этом тактовая частота с второго АЦП 12 устанавливается с . т помощью генератора 9 качающейся час- к тоты снова равной F4. а

За время и считываний из запомн;нающего блока 7 с перезаписью в ромежуточном запоминающем блоке 6 записывается следующий временной участок исследуемого аналогового сигнала,.который после обработки первого временного участка поступает на его место. в запоминающий блок 7 с перезаписьв, и цикл работы повторяется. формула

Таким образом, исследуемый аналоговый сигнал поступает на вход анализатора непрерывно, а в запоминающий блок 7 — по частям. В результате этого осуществляется режим обработки в реальном масштабе времени.

25 и зобрет ения

Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные первый аналоговый. фильтр нижних частот, первый аналого.-цифровой преобразователь, промежуточный запоминающий блок, запоминающий блок с перезаписьв, первый цифроаналоговый преобразователь и второй аналоговый фильтр нижних частот, последовательно соединенные генератор линейно. нарастающего напряжения и генератор качающейся частоты, последовательно соединенные первый коммутатор, блок кор- 40 рекции, блок выделеиия частотных полос, второй коммутатор и квадраор, последовательно соединенные енератор тактовой частоты и блок инхронизации, первый, второй, треий и четвертый выходы которого подлвчены к управляющим входам первого налого-цифрового преобразователя,: промежуточного запоминающего блока, запоминавщего блока с перезаписью и генератора линейно нарастающего напряжения соответственно, при этом вторые вход и выход запоминающего блока с перезаписью соединены между собой, второй выход первого коммутатора подключен к входу блока выделения частотных полос и выходу блока коррекции соответственно, второй выход второго коммутатора подсоединен к выходу квадратора, соединенного с выходом устройства, причем вход первого аналогового фильтра нижних частот соединен с входом анализатора, о т л и ч а в шийся тем, что, с цепьв повышения точности, в него введены последовательно соединенные второй аналого-цифровой преобразователь, цифровой полосовой фильтр, второй цифроаналоговый преобразова тель, третий аналоговый фильтр нижних частот, выходом соединенный с входом первого коммутатора, выход второго аналогового фильтра нижних частот подключен к информационному входу второго аналого-цифрового преобразователя, управляющим входом соединенного с выходом генератора качающейся частоты, пятый выход блока синхронизации,подключен к управляющему входу, блока выделения частотных полос

1619190

161919Î г)

Составитель Е.Губанов

Редактор И.Горная Техред И;Дидык Корректор С.Шекмар

Закаs 44 Тираж Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

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