Анализатор спектра

 

<1748266

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 1001 78 (21) 2571078/18-21 с присоединением заявки № (51)М. Кл.2

G 01 R 23/00

Государственный комитет

СССР, но делам изобретений . и открытий

{23) Приоритет— (53) УДК 621.317. .757(088.8) Опубликовано 15 078 О. Бюллетень ¹ 2 6

Дата опубликования описания 15.0780 (72) Авторы изобретения

N.A.Ñîêîëoâ и В.И.Хименко (71) Заявитель

Ленинградский институт авиационного приборостроения (54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к области аппаратурного определения основных етатистических характеристик стацио нарных случайных процессов и может быть использовано в системах радио- 5 связи, радиолокации,. при иСследовании систем автоматического управления, биологических систем, акустических явлений и в других областях, имеющих связь со случайными процес- 10 сами.

Известны анализаторы, содержащие умножители, интеграторы, квадраторы и сумматор (1) .

Однако их недостатком является сложность определения обобщенных числовых характеристик спектральной плотности.

Известны также анализаторы, содержащие блок нелинейного преобразо- 2Q вания, фильтр, смесители, интеграторы, квадраторы, сумматор и блок регистрации (2) .

Их недостатком является сложность измерения центральных спект- 25 ральных моментов.

Цель изобретения — упрощение айалиэа, т-.е. обеспечение возможности непосредственного измерения второго и третьего нормированных центральных 3Р

2 спектральных моментов случайных процессов.

Указанная цель достигается за счет того, что анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные согласующий блок, блок нелинейного преобразования, фильтр и смеситель, а также блок регистрации, один вход

l. которого подключен к выходу интегратора через квадратор, а другой вход соединен с выходом блока усреднения, дополнительно содержит последовательно соединенные ограничитель, частотный дискриминатор и блок выделения модуля, а также формирователь знаковой функции, подключенный между выходом дискриминатора и входом блока усреднения, при этом вход ограничителя подключен к выходу смесителя, а выход блока выделения модуля соединен с входом интегратора.

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Он состоит из согласующего блока 1, блока 2 нелинейного преобразователя, фильтра 3, смесителя 4, ограничителя 5, частотного дискриминатора 6, блока 7 выделения модуля, интегратора 8, квадратора 9, блока 10 регистрации, формирователя 11

748266

Формула изобретения знаковой функции и блока 1-2 усреднения.

Работает анализатор следующим образом..

Исследуемый узкополосный случайный процесс подается через согласующий блок 1, состоящий из калиброванного аттенюатора, эмиттерного повторителя и при необходимости усилителя, на блок 2 нелинейного преобразования. Блок 2 представляет собой в простейшем случае безынерционный нелинейный элемент и на его выходе преобразованный процесс q(t) характеризуется спектральной плотностью

Q„(w), состоящей из последовательности отделенных друг от друга 15 спектральных полос, q ()=$ 6 |w),, Е= 0, 1,...

ЬО .>

Фильтр 3 выделяет и -ю спектраль- 2О ную полосу и процесс на его выходе.. характеризуется средней частотой и в k раз более широким энергетическим спектром (к — коэффициент, зависящий от номера выделяемой спектральной полосы n ). Смеситель 4 с помощью 25 напряжения гетеродина, имеющего частоту И„, понижает среднюю частоту

nu . При этом осуществляется линейное смещение выделенной спектральной полосы на новую основную частоту <+ 30

= n -п ы„ (здесь принято „= o ).

В частности, при выборе rn=n-3 про-

: цесс х(1) на входе блока 5 вновь характеризуется средней частотой up= О, но имеет в К раз более широкий эйер- 35 гетический спектр. Важной особенностью преобразований, осуществляемых блоками 2, 3 и 4, является то, что при расширении в k раз энергети еского спектра сохраняется подобие формы спектральной плотности преобразованного процесса Х(1) и спектральной плотности исследуемого входного случайного процесса.

С выхода смесителя,4 преобразованный процесс x(t) подается на ограничитель 5. Ограничитель представляет собой устройство с симметричной динамической хаРактеРистикой, он со стоит из безынерционного нелинейного элемента, после которого включен линейный фильтр, настроенный на частоту Ц . Полоса пропускания ограничителя достаточно широка, чтобы .пропустить полосу спектра, сосредото- 55 ченную вблизи td беэ искажений„ но недостаточно широка, чтобы пропустить составляющие из любых других спектральных полос, появляющихся из-эа наличия нелинейного элемента, который ц в общей случае может быть выполнен на двух расстроенных относительно друг друга узкополосных фильтрах.

Действия ограничителя 5 и частотного дискриминатора 6 заключаются в пре

4 образовании изменений частоты в соответствующие изменения напряжения.

С выхода часТотного дискриминатора сигнал подается одновременно на блок 7 и выделения модуля и формирователь 11. Блок 7 представляет собой безынерционный нелинейный элемент и служит для выделения модуля. Интегратор 8 усредняет это значение по времени, а с помощью квадратора .9 возводит его в квадрат. Значение сигнала,получающееся на выходе квадратора с точностью до постоянного множителя, равно величине второго нормированного центрального спектрального момента процесса х(1);

Учитывая, что этими блоками обрабатывается предварительно преобразованный процесс x(t), у которого спектральная плотность в k, раз шире спектральной плотности исходного процесса, блок 10 регистрации должен выдавать данные о значении второго центрального спектрального момента исследуемого узкополосного случайного процесса. В простейшем случае та,кая операция может выполняться за счет соответствующей градуировки шкалы блока 10.

Процесс с выхода частотного дискриминатора 6 поступает также на формирователь 11 знаковой функции, который имеет характеристику типа симметричного идеального ограничителя. Величина Ф, получающаяся на выходе блока усреднения 12, однозначно определяется величиной и знаком третьего центрального спектрального момента. . Блок 10 регистрации по данным блока 12 выдает показания о значении этой измеряемой величины исследуемого узкополосного случайного процесса.

Блок 10 в предлагаемом устройстве имеет два.входа и в простейшем случае два самостоятельных индикатора, с одного из которых считываются показания о измеряемом втором спектральном моменте, а с другого — о третьем спектральном моменте.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет проводить прямые измерения второго и третьего цент.— ральных спектральных моментов уэкополосного случайного процесса. Эти измерения не требуют предварительного полного анализа спектральной плотности и вспомогательных вычислений. Предлагаемое устройство позволяет упростить процесс измерений, сократить избыточность измерений и при обработке узкополосных процессов существенно сократить время измерений.

Анализатор спектра, содержащими последовательно соединенные согласую74826б

Составитель A,Oðëoâ

Редактор Т.Юрчикова Техред О. Андрейко Коррек p, . о енто E. »

Заказ 4229/31 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

-Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 щий блок, блок нелинейного преобразования, фильтр и смеситель, а также блок регистрации, один вход которого подключен к выходу интегратора через квадратор, а другой вход соединен с выходом блока усреднения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения анализа, он дополнительно содержит последовательно соединенные ограничитель, частотный дискриминатор и блок выделения модуля, а также формирователь знаковой функции, подключенный между выходом дискриминато. ра и входом блока усреднения, при этом вход ограничителя подключен к выходу смесителя, а выход блока выделения модуля соединен с входом интегратора;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных про-!

О цессов. М., 1972, с.301, 353.

2. Авторское свидетельство СССР

9 485390, кл. С 01 Р 23/00, 1975.