Многоканальный анализатор спектра

 

Оп NCAHNE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

«i>892338 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 250480 (21) 2915344/18-21 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 2 312.81. Бюллетень № 4 7 51 М К„з

G 01 B 23/16

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 231281 (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬН61Й АНАЛИЗАТОР

СПЕКТРА рого содержит синхронный фильтр и интегратор, причем первые входы. синхронных фильтров соединены с источником анализируемого сигнала, а вторые входы — с соответствующими выходами синтезатора частот.

Известный анализатор спектра позволяет проводить параллельный анализ спектра сигнала на N частотах, задаваемых синтезатором частот. Преимуществом такого анализатора является то, что перестройка его по диапазону осуществляется одновре15 менно и согласованно во всех каналах путем изменения управляющего сигнала, подаваемого на вход синтезатора частот (2).

Недостатком известного анализатора спектра является небольшой диапазон перестройки по частоте, так как его основные элементы, синтезатор частот и синхронные фильтры предназначены для работы с гармоническими сигналами и поэтому содержат спектрально-селективные элементы, например колебательные контуры, имеющие узкие диапазоны перестройки

ЗО по частоте.

Изобретение относится к области анализаторов гармонических составляющих токов или напряжений и, в частности, к многоканальным параллельным анализаторам спектра сигнала, находящим применение, например в радиотехнических измерениях.

Известны аналогичные анализаторы спектра, каждый канал которых содерж ..т последовательно включенные синхронный фильтр и интегратор, причем первый вход синхронного фильтра соединен с источником гармонического сигнала опорной частоты. На выходе интегратора каждого канала получают напряжение, пропорциональное амплитуде спектральной гармоники сигнала, соответствующей опорной частоте канала. Такие анализаторы отличаются тем, что перестройка опорной частоты канала не приводит к изменению полосы пропускания фильтра. Кроме того, выбором постоянной интегрирования интегратора осуществляется регулировка добротности фильтра (1).

Недостатком устройства является сложность раздельной регулировки частот каналов, Известен многоканальный анализатор спектра, каждый из каналов кото(53) УДК 621. 317. 757 (088. 8) 892338

Цель изобретения — расширение диапазона перестройки многоканального анализатора спектра по частоте.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный анализатор спектра, содержащий синтезатор частот, соединенный с системой каналов, каждый из которых содержит соединенные последовательно синхронный фильтр и интегратор, введен ряд ослабителей, а на выходе каждого из каналов анализатора спектра установлен сумматор, один из вхоДов которого подключен к выходу интегратора этого канала и каждый иэ остальных входов через соответствующий ослабитель соединен с выходом интегратора канала, номер п которого определяется соотношением п = (2к+1)m, где к - произвольное целое число, m — номер канала, в котором установлен данный сумматор.

Кроме того, синтезатор частот в нем выполнен в виде перестраиваемого генератора биполярных прямоугольных импульсов опорной частоты, выход которого соединен с системой пересчетных блоков, к выходу каждого из которых подключена последовательная цепочка идентичных счетных триггеров..

На фиг. 1 изображена блок-схема многоканального анализатора спектра; фиг. 2 — блок-схема синтезатора час- тот.

Многоканальный синтезатор спектра (фиг. 1) содержит синтезатор 1 частот, управляющий вход которого подключен к выходу блока 2 управления. К каждому и-ому из N выходов синтезатора 1 частот подключен первый вход синхронного фильтра 3 п-го канала, второй вход синхронного фильтра 3 соединен с источником анализируемого сигнала, а выход с входом интегратора 4 того же п-го канала.

С выходом интегратора. 4 п-го канала соединен первый вход п-го сумматора

5, а все другие входы этого сумматора 5 подключены каждый через соответствующий ослабитель б (общее число М ослабителей в схеме иэ N канаМ лов дается формулой М = Е (integer

N )=1 (-,)- N)) z выходам интеграторов 4, 2) установленных в каналах с номерами (2к+1)п, где к — целое число. При этом коэффициент ослабления каждого такого ослабителя выбран равным (2к+1) " . Например, первый сумматор

5 (n=l) своими входами соединен с выходами интеграторов 4: первого канала — непосредственно, третьего канала — через ослабитель 6 с коэффициентом ослабления 1/3, пятого канала через ослабитвль б с коэффициентом ослабления 1/5 и так далее.

Аналогично, второй сумматор 5 (n=2) ,соединен входами с выходами интегра торов 4: второго канала — непосред5

65 ственно, шестого канала — через ослабитель 6 с коэффициентом ослабления 1/3 и так далее.

Синтезатор частот 1 (фиг. 2) содержит перестраиваемый генератор 7 биполярных прямоугольных импульсов опорной частоты (фиг. 2), управляющий вход которого подключен к выходу блока 2 управления (фиг. 1), а на и выходе установлены- - пересчвтных устройств 8 (фиг. 2), к выходу каждого из которых подключена последоI вательная цепь одинаковых счетных триггеров 9. Выход каждой цепи счет- ных триггеров 9 является нечетным выходом синтезатора частот. исло q счетных триггеров 9 в каждой цепи, подключенной к выходу синтезатора 1 частот с нечетным номером r опредеИ 9 1 ляется условием 2 6 — (2 . Емкость накопителя пересчетного устройства 8, установленного на входе этой цепи триггеров 9 равна (2 f „г) " F импульсов, где f„ — частота йервого канала, F — частота генератора 7. Входы всех триггеров 9 цепи соединены с выходами синтезатора 1 частот (фиг. 1), имеющими номера 2r, 2 r, 2 r,...,2 r. Ф

Суммарное число счетных триггеров 9 во всех цепях равно в .

Многоканальный анализатор спектра работает следующим образом.

С .помощью блока 2 управления устанавливают частоту F генератора 7, такую, что частота f1 На ПервОМ ВЫхОде синтезатора 1 частот принимает заданное значение, соответствующее нижней границе исследуемого диапазона частот. Подают сигнал от генератора 7, представляющий последова-. тельность биполярных прямоугольных импульсов частоты F, на входы пересчетных устройств 8, на выходе каждого из которых получают один импульс на каждые (2 f r) " F входных импуль1 сов, и далее - на выходе каждого следующего счетного триггера 9 цепи — один импульс на каждые два импульса на входе.

Таким образом, на выходах синтезатора 1 частот формируют сигналы s виде последовательностей биполярных прямоугольных импульсов, частоты f; которых связаны с .частотой f1 соотношением f.=if, где i — номер ка1 1 нала.. Подают эти импульсы на первые входы синхронных фильтров 3, а на вторые входы синхронных фильтров 3 подают исследуемый сигнал. С выхода синхронного фильтра 3 каждого р-го канала снимают сигнал, представляющий последовательность биполярных прямоугольных импульсов частоты pf модулированную по амплитуде исследуемым сигналом. С помощью интегратора

4 осуществляют непрерывное интегрирование во времени полученного модулированного сигнала. С помощью сум892338

5 (Ф ), П (с)=Е . 8 (П 1.3+1)j. (2)

Д=О ) " подставим (2) в (1), получим

5 """(- ()2=

ГП „ + (Ъ)

=7 5

35 1 1 Ж5 )m

1 (3) здесь S (2 j+1) m — амплитуды спектральных гармоник анализируемого сигнала, соответствующие частотам (2j+1) mf<20 „= и () .г

m (t) dt (1) 1 0

0 1

0 0

1/7

1/9 0

0 0 1/3

0 0 0

0 1/5

1/3 0

0 0

0 0 1

0 0 0

0 0 0

0 0 0

0 0 0

0 0

0 0

0 0

1 0 0 (4) 0 1

0 0

0 0

0 0 0

1 0 0 0 1 0 0

Предлагаемый многоканальный ана- 40 лизатор спектра выгодно отличается от известного тем, что не содержит спектрально-селективных элементов.

Все составные части анализатора спектра являются импульсными устройства- 45 ми. Диапазон перестройки по частоте определяется в этом случае только быстродействием импульсных устройств и может быть существенно расширен по сравнению с известными устройст- 5() вами.

Многоканальный анализатор спектра позволяет одновременно получить ряд положительных эффектов. Импульсные устРойства проще по конструкции, уп равление анализатором осуществляет,ся проще, чем в известных устройствах, все функциональные узлы устройства построены по однотипным схемам, что позволяет унифицировать отдельные узлы анализатора и приводит к 60 упрощению процесса их производства, снижению себестоимости повышению надежности и уменьшению габаритов за счет применения стандартных интегральных микросхем. 65

Формула изобретения маторов 5 и ослабителей б получают суммы сигнала на выходе каждого m-ro интегратора и сигналов с выходом всех .(2к+1)т-ых интеграторов, ослабленных соответственно в (2к+1) раз. В результате суммирования на выходе каждого и-го сумматора 5 получают сигнал, величина которого представляет в масштабе, общем для всех каналов, амплитуду спектральной гармоники входного сигнала, соответствующую частоте nf .

Принцип действия предлагаемого . анализатора спектра основан на следующем.

Пусть функция П. m(t) описывает последовательность биполярных прямоугольных .импульсов частоты mf формируемых íà m-ом выходе синтезатора

1 частот. Обозначим через A(t) анализируемый сигнал. Тогда сигнал на выходе интегратора 4 m-. ãî канала представим в виде та величина не равна амплитуде спектральной гармоники анализируемого ф

1/3 0 1/5 0 сигнала, но ее можно выразить как .линейную комбинацию амплитуд гармоник различных частот. Для этого разложим функцию Л.„,() в ряд Фурье по . синусам

Система (3) является при задан-. ных (щ системой анализируемого сигнала S (2 j+1) m. Матрица этой системы имеет треугольный вид

1.Многоканальный анализатор спектра, содержащий синтезатор частот, соединенный с системой каналов, каждый из которых содержит соединенные последовательно синхронный фильтр и интегратор, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона перестройки по частоте, в него введен ряд ослабителей, а на выходе каждого из каналов анализатора спектра установлен сумматор, один из входов которого подключен к.выходу интегратора этого канала и каждый иэ остальных входов .через соответствующий ослабитель соединен с выходом интегратора канала, номер и которого определяется соотношением п — (2к+1)в,.где к — произвольное целое число; m — номер канала, в котором установлен данный сумматор.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что синтезатор частот в нем выполнен в виде перест раиваемого генератора биполярных

892336 прямоугольных импульсов опорной частоты, выход которого соединен с системой пересчетных блоков, к выходу каждого иэ которых подключена последовательная цепочка идентичных счетных триггеров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Патент США 9 3581078, кл. 324-77, 1971.

2. Патент США Р 3731188, кл. 32477, 1973.

892338

Составитель Г. Семенова

Техред Л. Пекарь КорректорЕ. Рошко

Редактор Н. Пушненкова

Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 11244/67

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4