Спектроанализатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>822074

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09. 07. 79 (21) 2792764/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 150481, Бюллетень Мо 14

Дата опубликования описания 15. 04. 81 (51)М. Кл.з

G 01 R 23/175

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317. .757(088.8) /

В.А, Грачев и А.С. Зверев /,, "" :-" -: . 1 /.

/ °, - " /,( (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано гри спектральном анализе для улучшения воспроизведения на экране электронно-лучевой трубки спектральных компонент.

Известно устройство, которое содержит п1 каналов с фйльтром, детектором и интегратором, матрицу с m/п ячейками выделения максимального сигнала, управляющее устройство, делитель частоты, элементы задержки, коммутатор считывания, счетчик и модулятор яркости в виде преобразователя код-напряжение, генератор развертки, доподнительные эле- менты задержки.

Ячейки матрицы могут работать в двух рЕжимах записи. Первый режим— запись со сравнением,при этом в ячей- 2О ку производится запись выборки входного сигнала U,, если выполняется условие U > U; < где U; — значе-. ние записанной в ячейку предыдуцей выборки. При U (U;„ в ячейке остается старое значение сигнала.

Второй режим — запись без сравнения, при котором в ячейку матрицы записывается новое значение сигнала. при любом значении его амплитуды 1), ЗО

Цель изобретения = повышение точности анализа.

Поставленная цель достигается тем, что в спектроанализатор, содержащий m параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных фильтра, детектора, интегратора и л ячеек выделения максимального сигнала, л-1 элементов задержки, управляющее устройство, коммутатор, счетчик, модулятор яркости, генератор развертки и электронно-лучевую трубку, при. этом ячейки выделения максимального сигнала через коммутатор соединены с сигнальным входом электронно-лучевой трубки, вторые входы каждой из упомянутых ячеек, кроме п-ой, объединены и подключены к соответствующим элементам задержки,.управляющее устройство одним из выходов соединено со входом первого элемента задержки и со вторыми входами вторых ячеек выделения максимального сигнала, а другим — co входом синхронизации коммутатора и счетным входом счетчика, один выход которого соединен с генератором развертки, а другой — с модулятором яркости электронно-лучевой трубки, введен

822074 решающий блок, а в каждый канал вычислительный блок, подключенный параллельно второй ячейке выделения максимального сигнала, выход l:oòoðoãî соединен со входом решающего блока, а выход последнего — ко вторым входам и-ых ячеек выделения максималь5 ного сигнала и входу и-1-го элемента задержки, причем его выход соединен со вторым входом и-2-го элемента задержки и т.д. до второго элемента задержки включительно.

Спектр сигнала формируется во вторых ячейках выделения максимального сигнала путем отбора максимальных значений спектральных сос: тавляющих каждого канала. С помощью вычислительных блоков определяется момент окончания формирования спектральных составляющих в каждом канале. При этом вычислительный блок формирует импульс на вход решающего 20 блока. При срабатывании всех вычислительных блоков решающий блок осуществляет последовательное продвижение сигнала от второй до и-ой ячейки выделения максимального сигнала, причем продвижение производится синхронно по всем каналам обработки, т.е. максимальный сигнал во всех каналах находится в каждый момент времени в одной ступени, а значит огибающая спектра не искажается.

На фиг. 1 представлена структурная схема спектроанализатора, на фиг. 2 — графики продвижения. сигнала по матрице ячеек выделения максим 1льного сигнала для одного канала.

Устройство содержит в параллельных каналов, каждый из которых содержит последовательно включенные .устройство 1 обработки с фильтром, детектором и интегратором и n H eeK 40

2 выделения максимального сигнала, причем параллельно второй ячейке выделения максимального сигнала подключен вычислительный блок 3, выход которого соединен со входом решающего блока 4, выход которого, в свою очередь, соединен со входами "Запись без сравнения" и-ых ячеек выделения максимального сигнала и через элементы 5 задержки п-1,п-2,...2 — ко входам "Запись без сравнения" соответствующих ячеек выделения максимального сигнала, управляющее уст ройство 6, одним выходом соединенное через первый элемент задержки со входами "Запись беэ сравнения" первых ячеек выделения максимального сигнала и со входами "Запись со сравнением" вторых ячеек выделения максимального сигнала, а другим выходом — co входом синхронизации коммутатора 7, вхо-, ф) дами которого являются выходы всех ячеек выделения максимального сигнала, и счетным входом счетчика 8, выход "Переполнение" которого соединен с генератором 9 развертки, а ы модулятором 10 яркости электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 11, третий вход которой соединен с выходом коммутатора.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, подлежащий анализу, поступает на устройство 1 обработки и после детектирования и интегрирования — на входы первых ячеек 2 или в первую тупень. В первую ячейку 2 каждого канала производится запись текущего значения спектральной составляющей сигнала, т.е. запись производится импульсом с управляющего устройства 6 через задержку по входу "Запись без сравнения". Из первой ячейки 2 сигнал с отбором максимума переписывается во вторую ячейку 2 импульсов с управляющего устройства по входу "Запись со сравнением", т.е. запись во вторую ячейку производится в том случае, когда значение текущей выборки.

0„ 7 0„-,, где U, - значение записанной во вторую ячейку 2 предыдущеи выборки сигнала. В противном случае во второй ячейке 2 сохраняется значение U „ . Величина задержки элемента 5 задержки определяется быстродействием ячейки выделения максимального сигнала. Отбор максимального сигнала производится за время, необходимое устройству 1 обработки для полного вычисления спектра. Для различных каналов это время неодинаково и зависит от полосы пропускания конкретного фильтра в гребенке фильтров. Частота, с которой производится опрос двух первых ячеек 2, определяется параметрами анализируемого сигнала.Чем выше частоты в спектре, тем чаще требуется опрашивать первую и вторую ячейки 2. Сигнал с выхода и входа второй ячейки 2 поступает на вычислительный блок 3, который формирует импульс на решающий блок 4 в том случае, когда соотношение между изменением входного и выходного сигнала второй ячейки 2 достигает определенного значения. Вычислительный блок 3 может быть построен различными способами в зависимости от конкретной задачи. В одном случае это может быть сумматор, вычисляющий разность входного и выходного сигнала второй ячейки 2. достигает определенного значения.

Вычислительный блок 3 может быть построен различными способами в зависимости от конкретной задачи.

В одном случае это может быть сумматор, вычисляющий разность входного и выходного сигнала второй ячейки

2. В том . случае, когда отрицательное значение разности превышает порог, определяемый помехами в тракте, на решающий олок 4 выдается

822074

„Т (0 02 (с)

m ° n Е паузах между записью и продви- 35 жением сигналов производится считывание сигналов кз ячеек 2 на ЭЛТ 11.

Считывание производится следующим образом. Выходы ячеек 2 первого канала, начиная с ячейки 2 первой сту- 40 пени, с помощью коммутатора 7 подключаются к отклоняющей системе ЭЛТ 11.

Одновременно производится подсчет номера подключенной ступени с помощью счетчика 8. Состояние счетчика после модулятора 10 яркости, выполненного 45 в виде преобразователя код-напряженке изменяет напряжение управления яркостью ЭЛТ 11. После подключения к ЭЛТ 11 последней и-ой ступени первого канала происходит переполнение 50 счетчика 8. Импульс переполнения запускает генератор 9 развертки, представляющий собой генератор ступен- чатого напряжения с числом ступенек выходного напряжения -", где I - чис- 55 ло строк изображения. Затем аналогичным образом подключаются ячейки 2 второго канала и т.д. В случае развертки каналов по одной строке число ступеней равно числу каналов m. <0

Импульс переполнения счетчика 8 вы,рабатывается один раз за и импульсов, благодаря чему при обходе коммутатором 7 ячеек и ступеней одного канала луч ЭЛТ находится в одной тс .ке и 65

Спектроанализатор, содержащий m параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных блоков об>аботки и п ячеек выделения максимального сигнала, и-1 элементов задержки, управимпульс. В другом случае в качестве вычислительного блока 3 может быть использован таймер, выдающий импульс на решающий блок 4 по окончании среднего времени обработки в схеме 1.

Импульсы с вычислительных блоков 3 всех каналов поступают на решающий блок 4. При срабатывании всех вычислительных блоков 3, т.е. когда сформированы спектры во всех частотных каналах, решающий блок 4 выдает и-1 .импульсов продвижения,поступающих на входы "Запись без сравнения" и-ых ячеек 2 и через элементы задержки — на входы "Запись без сравнения" последовательно от и-1-ых до вторых ячеек 2. Накопленный во 15 второй ячейке 2 отобранный по максимуму сигнал за и-1 цикла продвижения последовательно переписывается из второй ячейки 2 в третью, из третьей в четвертую и т.д. из и-1 в 20 и ячейку 2. При этом в каждом цикле продвижения происходит перезапись информации из и-1 ячейки 2 каждого канала в и, через время задержки происходит перезапись из и-2-of ячейки 2 в п-1-ую, через время 27

::з п-,3-ей в и-2-ую и т.д., через время (n-2) à — из первой ячейки во вторую ячейку. Таким образом, за один цикл продвижения сигнал переписывает из и-ой ступени в n+1-ую, при этом накопленное во вторых ячейках 2 значение сигнала переписывается синхронно из ступени в ступень. штрихи сигнала с выхода этих ячеек пишутся в одно место экрана. Синхронно с обходом коммутатором 7 ячеек и ступеней одного канала счетчик 8 модулятора яркости производит высчет номера ступени, из ячейки которой производится считывание информации, с.последующим преобразованием кода в напряжение. В результате выходное напряжение модулятора 10 управляет яркостью луча ЭЛТ таким образом, что штрихи сигнала ячеек старших ступеней формируются с меньшей яркостью по отношению к младшим. Таким образом имитируется затухание изображения сигнала во времени.

Для поддержания на экране ЭЛТ немерцающего изображения период обхода всех ячеек должен быть не более 20 мс. Это накладывает определенные требования на быстродействие как считывающих устройств коммутатора 7, так и устройств, формирующих изображение на экране ЭЛТ. В результате должно выполняться условие где Т вЂ” импульсы синхронизации схем

7 и 8.

Число ступеней и и частота продвигаемых импульсов с решающегс блока 4 выбирается равными чиолу требуемых градаций яркости и в соответствии с необходимок величиной пребывания информации на экране ЭЛТ 11.

Итак, на экране формируется изображение, состоящее из штрихов, амплитуда которых определяется амплитудой сигнала в данном канале, а число штрихов равно числу каналов.

При этом в каждую точку развертки выводится и значений сигнала, наложенных одно на другое с синхронной модуляцией по яркости в функции времени пребывания данной выборки в запоминающем устройстве.

Время пребывания сигнала в цепочке ячеек выделения максимального сигнала однозначно определяет время существования иэображения на экране ЭЛТ, а так как накопленное во второй ступени, значение сигнала продвигается по старшим ступеням синхронно, искажение огибающей спектра, связанных с механизмом временного разрешения, не наблюдается.

Формула изобретения

822074

ВНИИПИ Заказ 1841/69 Тираж 732 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4

> ляющее устройство коммутатор, счетчик, модулятор яркости, генератор развертки и электронно-лучевую трубку, приоэтом ячейки выделения максимального сигнала через коммутатор соединены с сигнальным входом электронно-лучевой трубки, вторые входы каждой из упомянутых ячеек, кроме и-ой; объединены и подключены к соответствующим элементам задержки, управляющее устройство одним выходом соединено со входом первого элемента задержки и со вторыми входами вторых ячеек выделения максимального сигнала, а другим — со входом синхронизации коммутатора и счетным входом счетчика, один. выход которого соединен с генератором развертки, а другой — с модулятором яркости, электронно-лучевой трубки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности анализа, в него введен решающий блок, а в каждый канал — вычислительный блок, подключенный параллельно второй ячейке выделения максимального сигнала, выход которого соединен сд входом решающего блока, а выход последнего — ко вторым входам и-ых ячеек выделения максимального сигнала и входу и-1-го элемента задержки, причем его выход соединен со вторым входом п-.2-го элемента и т.д. до второго элемента задержки включительно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р б00466, кл. G 01 R 23/00, 1977.