Устройство для анализа спектра

 

Союз Советских

Социалистических

Республик о»»8 1 3303

К АВТОИжОмю Св аидьетау (бт) Дополнительное к авт. сеид-ау— (Я)М. Кй. (22) Заявлено 13. ОБ. 78 (23) 2629268/18-21 с присоедииеиием заявки Йо

".1 В 23/16

Государетаеивмй коми тет

СССР ио делам изобретений я открытия (23) Приоритет

Опубликовано 1М381,. Бюллетень 89 10

Дата опубликования описания 20. 03. 81 (53) УДК 7 7. 621. . 317 (088.8) . (72) Автор изобретения

А.Т. Котов

Нс.ковский филиал Ленинградского политехнического института им. М.И. Калинина (7») Заявитель

< 5 4 1 УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА СПЕКТРА

Изобретение ol. Hîñèòñí h измерительной технике и может быть использовано при анализе спектра злек.рических сигналов с высокой раэрешаь».;,ей способностью в широком диапазоне час5 тот.

Известны анализаторы спектр» одновременного действия, состо щие из набора параллельно работающих избирательных каналов, в которых входы избирательных каналов объединены, а выходы подключены через считывающий блок к регистрирующему блоку, а каждый избирательный канал анализатора состоит из последовательно соединенных полосового фильтра, детектора и сглаживакщего блока, полосовые фильтры имеют фиксированные частоты настройки, сдвинутые относительно друг друга на ширину полосы пропус- 2О кания. В тех случаях, когда требуется обеспечить высокую крутизну среза избирательных каналов, в качестве полосовых фильтров используют синхронно-фаэовые фильтры, синхронно-фазовые фильтры могут иметь, например, два идентичных канала, у которых входы объединены» а выходы подключены к сумматору. Каждый канал состоит иэ последовательно соединенных входного перемножителя, фильтра нижних частот и выходного перемножителя. На перемножители подаются от синтезатора частот опорные сигналы, сдвинутые фазовращателями íà 90 (1) .

Недостатком данного анализатора является отсутствие возможности дополнительного анализа с более высокой разрешающей способностью спектральных составляющих, которые выделяются синхронно-4asosamH фильтрами избирательных каналов.

Цель изобретения — увеличение разрешающей способности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее анализатор спектра одновременного дейст вия, выполненный в виде N параллельных избирательных каналов, каждый из которых включает в себя последовательно соединейные синхронно-фазовый фильтр, детектор и сглаживакщий блок, считывакщий блок, причем синхроннофазовые фильтры выполнены с одинако-. выми полосами пропускания и фиксиро ванными вход вами частотами настройки, сдвинутыми относительно друг друга на ширину полосы пропускания, до,эолнительно введены последовательно включенные посредством переключате813303

Ь F.)))--(А))(—

Д Р))(На основе предлагаемого устройства могут быть созданы универсильные широкодиапазонные анализаторы спектра с высокой разрешающей способностью, изменяемой в широких пределах, Технические характеристики одного из вариантов предлагаемого устройства, рассчитанного по приведенным выше формулам, следующие: число анализалей М-1 анализаторов спектра, входы каждого переключателя соединены с выходами синхронно-фазовых фильтров предыдущего анализатора спектра, а выход каждого переключателя соединен со входом последующего анализатора, при этом полоса пропускания синхронно-фазовых фильтров в каждом последукщем анализаторе спектра выбрана в А,) раз меньше, чем в предыдущем анализаторе спектра, а диапазон час- 1 тот каждого последующего анализ атс)ра спектра совпадает или перекрывает диапазон частот выходных сигналов синхронно-фазового фильтра в предыдущем анализаторе спектра, для чего спектры входных сигналов синхроннофазовых фильтров в каждом анализаторе спектра транспортируются на одну несущую частоту.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для анализа спектра. устройство имеет М анализаторов

1 спектра одновременного действия.

Каждый m-ый анализатор спектра ссдержит N))) избирательных каналов,. состоящих из последовательно соединенных синхронно-фазового фильтра 2, детектора 3 и сглаживающего блока 4.

Избирательные каналы коммутируются считывакщим блоком 5, выход которого подключен к регистрирующему блоку б. Опорные сигналы поступают.на синхронно-фазовые фильтры 2 от синтезатора 7 частот ° Анализаторы спектра соединены между собой последовательно через переключатели 8 каналов, входы каждого из которых связаны с выходами синхронно-фазовых фильтров

2 предыдущего анализатора, а выход подключен ко входу следующего анализатора спектра. Кроме того, входы 40 анализатора спектра, начиная со второго, можно подключать переключателями 8 ко входу 9 устройства. устройство работает следукщим образом.

При подаче на вход 9 анализируемых сигналов первый анализ ат ор 1 спек тра разлагает сигналы на )) спектральных составляющих, которые регистрируются первым регистрирующим блоком 6. При 5р подключении с помощью первого перек— лючателя 8 входа второго анализатора

1 к выходу одного из синхронно-фазовых фильтров 2 первого анализатора второй анализатор разлагает спектральную составляющую, подаваемую на

его вход, еще íà А составляющих. Меняя положение первого переключателя

8,можно последовательио детализировать все спектральные составляющие от пер вого анализатора или провести выбо- Щ рочный анализ интересующих участков спектра. Если диапазон частот второго анализатора перекрывает диапазон частот выходных сигналов синхроннофазовых фильтров первого анализатора д в сторону нижних частот,то, подключая второй анализатор с помощью переключателя ко входу 9 устройства, можно расширить полный диапазон анализа входных сигналов. Третий анализатор спектра 1 работает аналогично второму. При этом разрешающая способность анализа увеличивается еще в

Аз раза, имеется возможность дополнительно расширить диапазон анализируемых частот в сторону уменьшения нижней границы диапазона и т.д ° При использовании последним М-ым анализатором спектра разрешакщая способность анализа будет в A 2,,..... .Að раз больше, чем при пользовании первым анализатором.

Данное устройство для анализа спектра целесообразно использовать в тех случаях, когда требуется быстро выявить информативные участки спектр» в широком диапазоне частот и детализировать их с более высокой разрешающей способностью, а также установить точные частотные соотношения между узкими спектральными составляющими. Подобные задачи воз— никают, например, при проведении научных исследований, при отработке и настройке электронной аппаратуры, а также при исследовании спектров ь умов зубчатых и других механизмов.

Практический интерес представляет устройство с большим отношением верхней частоты анализа к нижней и простыми отношениями частот настройки синхронно-фазовых фильтров, что упрощает реализацию синтезатора 7 частот.

Этим требованиям удовлетворяет, в частности, устройство, в котором входные Р) ))) и выходные Р)), частоты настройки синхронно-фазового фильтра в и -ом избирательном канале m-ro анализатора при полосе пропускания канала Ь Г»)заданы. следующим образом;

frN) =Ар ()ГДЕ)=1 ... М 1, e C )(« + (- » E q ). Т М О ))(=

А ) (((- )Г А)))4.) ))ЕО(И Д))+.)-)(ETHOE;

gA)n ф,EcAH А)) — PEHETH0E;

N))(=

g À ))) 1 ) Если A m - четиое ) 813303 торов спектра б; число избирательных каналов в первом анализаторе 10, в третьем четвертом и шестом по 7, во втором и пятом по 5; верхняя граница диапазона частот анализаторов находится в пределах 100-105 кГцу нижняя граница диапазона частот и раэ5 решакщая способность при работе с первым анализатором спектра равна

10 кГц, со вторым 2,5 кгц, с третьим

0,5 кГц, с четвертым 100 Гц, с пятым 25 Гц и с шестым 5 Гц, отношения опорных частот кратны натуральным числам от 1 до 10.

Устройство для анализа спектра с указанными характеристиками может заменить широкодиапаэониые анализа- 1э торы спектра последовательного действия с изменяемой раэрешакщей способ ностью типа СК4-2б, С4-34, С4-53 и других, при работе, связанной с выявлением и детализацией. информативных участков спектра.

Формула изобретения

Устройство для анализа спектра, содержащее анализатор спектра одновременного действия, выполненный в виде и параллельных избирательных каналов, каждый из которых вклю а- 30 ет s себя последовательно соединенные синхронно-фазовый фильтр, детек

zop н сглаживакщий блок, считывающий блок, причем синхр.. нно-фаэовые фильтры выполнены с одинаковыми поло сами гропускания и фиксированными входными частотами настройки, сдвинутыми относительно друг друга на ширину полосы пропускания, о т л ич а ю щ е .е с я тем, что, с целью увеличения разрешающей способности, в него дополнительно введены последовательно включенные посредством переключателей М-1 анализаторов спектра, входй каждого переключателя оединены с выходами синхронно-фазовых фильтрсв предыдущего анализатора спектра, а выход каждого переключателя соединен со входом последующего анализатора, при этом полоса иропускания синхронно-фазовых фильтров в каждом последующем анализаторе спектра выбрана в Aw раз меньше, чем ц предыдущем анализаторе спектра, а .,диапазон частот каждого последующего, анализатора спектра совпадает или перекрывает диапазон частот выходных сигналов синхронно-фазового фильтра в предыдущем анализаторе спектра, для чего спектры входных сигналов синхронно-фазовых фильтров в каждом анализаторе спектра транспортируются на одну несущую частоту .

Источники информации, чринятые Во внимание при экспертизе

1. Мирский Г.Я. Аппаратурное опред :ление характеристик случайных процессов . Изд . 2-е, N., "Энергия", с. 242-244.

813303

Г ! !

1! 8

Составитель A. Орлов

Редактор A. ГукТехред Ж.КастелевичКорректор М нигула

Заказ 7бб/5б Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ 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