Способ определения комплексного спектра фурье полосового сигнала

 

О П И С А Н И Е < >73}394

ИЗОБР ЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.04.78 (21) 2609009/18-21 (51)М.Кл. G 01 R 23/16 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитет

ССС,Р йо делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень ¹ 16 (53) УДК 621.317.757 (088.8) (45) Дата опубликования оп исания 30.04.80 (72) Автор изобретения

В. И. Бабенко (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО

СПЕКТРА ФУРЪЕ ПОЛОСОВОГО СИГНАЛА

Ч- <о

2

Изобретение относится к области .радио;измерительной техники и может быть использовано при определении преобразования Фурье полосовых сигналов.

Известны способы определения спектра

Фурье полосового сигнала, основанные на применении симметричной коррекции гра.ничных частот а„и о, рабочей полосы Ла на величину Л где q=1,2,3...

Фильтрация сигнала осуществляется в скорректированной полосе, а частота дискретизации о>л выбирается из соотношения:

<о, =2 (Ло+2Л) =2ЛО и превышает двойное значение рабочей полосы Ло на величину

4Л (1).

Недостатком, известных способов является то, что значение частоты од оказывается избыточным, что приводит к увеличению числа учитываемых отсчетов исследуемого сигнала.

Цель изобретения — уменьшение количества учитываемых отсчетов полосового сигнала.

Эта цель достигается тем, что в способе определения комплексного спектра Фурье полосового cè нал i, основанном Hà коррекции граничной частоты рабочей полосы до выполнения условия целочисленной кратности отношения пни<ней скорректированной частоты к скорректированной полосе, фильтрации сигнала в скорректированной полосе, его дискретизации с частотой, равной удвоенному значению скорректированной полосы, и выборе рабочей полосы частот, рабо

10 чую полосу частот корректируют несимметрично, понижая ее нижнюю граничную частоту, дальнейшие функциональные преобразования сигнала осуществляют в несиммет. рично скорректированной полосе, а рабо.

15 чей полосой частот выбирают самую низкочастотную в правой полуплоскости частотной оси полосу размноженного спектра дискретизированного во времени полосового сигнала.

Последовательность выполнения функционалbных преобразований над полосовым сигналом с целью уменьшения количества учитываемых отсчетов (уменьшения скорости взятия выборочных значений) сигнала при определении спектра Фурье за <л|очается в следующем: определяется максимально возможное количество лепестков спектра, размещаю731394 (3) са дискретизации.

55 щихся между положительной и отрицатель,ной нижними границами спектра сигнала

2м„ + 2Ь (2) где — дробный остаток, Осуществляется коррекция граничной частоты ы„в сторону ее уменьшения на величину 2Л до значения частоты 0,, подчиняющегося условию целочисленной крато„— 2Ь ности отношс1гия д= ", откуда нигерию+ 2Л вал коррекции Л равен

В выражении (3) используется целая часть q.

В реальных устройствах обработки пе,ред устройсгвом дискретизации устанавли,вают ограничивающий полосовой фильтр на гракнчные частоть й,,=о„— 2Л н о> с величиной полосы ЛО=Ло+2Л и подвергают сигнал дискретизации с частотой в, =-2 (Лю+2Л) =2ЛО. (4) Сравнивая значения интервала коррекции Л в выражении (1) и (3) можно заметить, что в (3) интервал коррекции Л получается ниже, поскольку в знаменателе вместо (2q+I) стоит вел ичина 2(q+1) при одном и том же числителе.

Это является подтверждением того, что значение скорректированной полосы анализа Лй будет всегда меньше чем в прототипе, а следовательно будет меньшей частота дискретизации и число учитываемых отсчетов сигн.ала.

Дискретизированный во времени полосовой сигнал с:астотой дискретизации д =2ЛЯ в частотной области оказывается раз мнохкенныи вдоль;всей оси частот, причем перекрытие эффективных зон рабочей полосы (к,--Я„)= hQ на уровне частот

<ов,и Р „ отсутствует во всем диапазоне оуществования спекгра. Размножение спектра .сигнала при его дискретизации эквивалентно операции многочастотного гетероди.нирования (без,применения собственно гетеродина как элемента схемы и операции гетеродинирования как функционального преобразования сигнала.

Для эффективного использования уст:ройств обработки (т. е. анализаторов спект,ра) с пониженной скоростью взятия отсчетов сигнала необходимо выбрать самый .низкочастотный в правой полуплоскости частотной оси лепесток размноженного спектра.

Для иллюстрации эквивалентности спектра исходного (реального) полосового сигнала и отдельных лепестков размнохксн5

45 ного спектра на чертеже (а) приведены условные изображения спектра полосового сигнала Е(ж) с указанием граничных частот эффективной зоны «лепестка» Ла и интервала коррекции 2Л. На чертеже (б, в, г, д) показан спектр дискретизированного сигнала 9(9), полученный при скорректирова,иной ширине рабочей зоны, причем сплошной линией показаны лепестки, образованные переносом лепестка основного спектра, расположенного в области положительных частот, а пунктиром — размножение лепестка, расположенного в области отрицательных частот, Предлагаемый способ упрощает структурную сложность специализированных автономных устройств ускоренного спектрального анализа типа анализаторов спектра или цифровых устройств спектрального анализа, так как уменьшает на порядок или HB несколько порядков объем памяти для хранения отсчетов сигнала. Это становится возможным благодаря использованию несимметричной коррекции граничных частот поддиапазонов частот, на которые разбивается весь рабочий диапазон при использовании одного анализатора для работы в широком частотном диапазоне. В этом случае частотный диапа.зон разбивается на поддиапазоны с одинаковыми полосами частот Ла| — — Ла =

=... Ло„„удовлетворяющих условиям целочисленной кратности отношения их ниж,них граничных частот к значеншо полосы и определяется частота дискретизации а„ для каждого поддиапазона. Используя соотношение выбирается для каждого поддиапазона частот рабочий лепесток (т. е. ,низкочастотный лепесток) .

К достоинству предлагаемого способа можно отнести также увеличение реальной чувствительности устройства, работакще о по данному способу, так как рабочий (т. е. низкочастотный) лепесток периодизирован. ного спектра будет всегда охвачен первым

sin X лепестком спектра функции . импульФормула изобретения

Способ определения комплексного спектра Фурье полосового сигнала, основанный на коррекции граничной частоты рабочей полосы до выполнения условия целочисленной кратности отношения нижней скорректированной частоты к скорректированной полосе, фильтрации сигнала в скорректированной полосе, его дискретизации с частотой, равной удвоенному значению скорректированной полосы, и выборе рабочей полосы частот, отличающийся тем, что, с цель. -о уменьшения количества учитывае731394 ли и п б т н лн лл,а

Составитель Л. Орлов

Техред В. Серикова

Корректор С. Файн

Редактор Е, Караулова

Заказ 363/581 Изд. № 261 Тираж 1033 Подписное

НПО сПоиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент> мых отсчстов полосового, сигнала, рабочую полосу частот корректируют несимметрично, понихкая ее нижнюю граничную частоту, .дальнейшие функциональные преобразова:ния сигнала осуществляют в несимметрично скорректированнои полосе, а рабочей полосой частот выбирают самую низкочастотную в правой полуплоскосии частотной оси полосу, размноженного спектра дискретизированного во времени полосового сигнала.

Источник пнформации, принятый во внимание при экспертизе:

5 1. Иванов В. В. Способ определенная комплексного спектра Фурье реального полосового сигнала. — «Автометрия», 1976, №5,С,14.