Способ спектрального анализа случайных сигналов и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CoIo3 Советскии

Социалистические

Ресттубпик

< о894594 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08. 05. 80 (21) 2922648/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5l)N. Кл.

G 01 R 23/!6 Государственный комитет

СССР (53) УДК621 ° 317..757(088.8) Опубликовано 30. 12. 81. Бюллетень № 48

40 делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 01 01.82 (72) Авторы изобретения

В. К. Юрков и Н. К. Юрков

Пензенский политехнический институт !

Г; : (71) Заявитель (54) СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СЛУ !АЙНЬЕ

СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для спектрального анализа случайных сигналов.

Известен способ спектрального анализа случайных сигналов, основанный на формировании значений спектральных составляющих энергетического спектра исследуемого сигнала путем фильтрации узких участков спектра исследуемого сигнала, квадратичного детектирова10 ния результатов фильтрации, усреднения полученных значений энергии и дальнейшей регистрации полученных значений спектральных составляющих.

Известный способ позволяет полу" чать оценки значений спектральных составляющих энергетического спектра исследуемого сигнала, но не может быть использовано для определения симметрии энергетического спектра исследуемого сигнала относительно средней: частоты энеогетического спектра сиг" нала (симметрии спектральной плотности случайных сигналов).

Устройство для осуществления указанного слособа спектрального анализа случайных сигналов представляет собой многоканальный анализатор спектра случайных сигналов, содержащий каналы анализа, каждьЖ иэ которых состоит из последовательно включенных линейного полосового фильтра, квадратичного детектора и усредняющего устройства, и регистрирующее устройство (13 .

Известное устройство также не позволяет автоматически определять сим- . метрию энергетического спектра исследуемых случайных сигналов.

Дель изобретения — обеспечение возможности автоматического определения ,симметрии энергетического спектра исследуемого сигнала относительно соедней часто-.ы энергетического спектра сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, основанном на формипо894594 вании значений спектральных составляющих энергетического спектра иссле уемого сигнала путем фильтрации узких участков спектра исследуемого сигнала, квадратичного детектирования результатов фильтрации и усреднения получен ных значений энергии, дополнительно формируют отсчеты значений слектральных составляющих энергетического спектра сигнала, выделяют пары отсче- 16 тов значений спектральных составляющих энергетического спектра сигнала, расположенных по частоте симметрично относительно средней частоты энергетического спектра сигнала, для каждой 15 выделенной пары отсчетов значений спектральных составляющих энергетического спектра сигнала формируют мбдуль разности отсчетов и сравнивают его с пороговой величиной, причем результаты сравнения для каждой выделенной пары отсчетов значений спектральных составляющих энергетического спектра сигнала суммируют., а затем сравнива- . ют с пороговой величиной. 2S

Кроме того, в устройство для осуществления способа, содержащее и каналов анализа, каждый из которых выполнен в виде последовательйо включенных линейного полосового фильтра, квадратичного детектора и усредняющего блока, дополнительно введены ключей по числу каналов анализа, генератор импульсов выборки,-сумматоры, 35 блоки вычитания, блоки формирования модуля, умножители и пороговые элементы по числу выделенных пар каналов анализа, а также многовходовый сумматор и выходной пороговый элемент, причем выход каждого канала анализа соединен с сигнальным входом соответствующего ключа, а управляюние входы всех ключей соединены с выходом генератора импульсов выборки, выходы

45 ключей каждой выделенной пары каналов анализа соединены со входами соответствующих сумматоров и блоков вы4 итания, выходы блоков вычитания чеyes блоки формирования модуля подключены к первым входам соответствующих пороговых элементов, а выходы суммаt торов через умножители соединены со вторыми входами соответствующих пороговых элементов, выходы которых подключены к соответствующим входам мно-, $5 говходового сумматора, подключенного . выходом ко входу выходного порогового элемента.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа спектрального анализа случайных сигналов.

Устройство содержит линейные полосовые фильтры 1, квадратичные детекторы 2, усредняющие блоки 3, ключи 4, генератор 5 импульсов выборки, сумма- торы 6, блоки 7 вычитания, блоки 8 формирования модуля, умножители 9, пороговые элементы 10, многовходовый сумматор 11 и выходной пороговый элемент 12.

Каждый канал анализа многоканального анализатора спектра случайных сигналов содержит последовательно включенные линейный полосовой фильтр 1, квадратичный детектор 2 и усредняющий блок 3. Входы всех полосовых фильтров 1 соединены с источником исследуемого сигнала. Ключи 4 своим сигнальным входом подключены к выходам соответствующих усредняющих блоков 3, а управляющие входы всх ключей 4 объединены и соединены с выходом генератора 5 импульсов выборки. Выходы ключей 4, которые подключены па выходах пар каналов анализа, расположенных по частоте симметрично относительно средней частоты энергетического спектра исследуемого сигнала, соединены со входами соответствующих сумматоров 6 и блоков 7 вычитания; выходы блоков 7 вычитания через блоки 8 формирования модуля соединены с первыми входами пороговых элементов 10, а выходы сумматоров 6 через умножители 9 соединены со вторыми входами пороговых элементов 10. Выходы всех пороговых элементов 10 соединены с соответствующими входами многовходового сумматора !1, выход которого подключен к первому входу выходного порогового элемента 1 2, на второй вход которого подается пороговая величина.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал подается на входы всех линейных полосовых фильтров 1 с узкой полосой пропускания, которые выделяют узкие полосы спектра исследуемого сигнала. Квадратичное детектирование результатов фильтрации с помощью квадратичных детекторов 2 и усреднение результатов детектирования с помощью усредняющих блоков 3 позволяет сформировать значения спектральных составляющих энергетического спектра исследуемого сигнала, Ключи 4, 894594 подключенные на выходе соот13етсtBóþgvx усредняющих блоков 3 и управляемые с помощью генератора 5 импульсов выборки, позволяют получить отсчеты значений спек ральных составляющих в у один и тот же момент времени.

Пары отсчетов полученные на выходе каналов, симметрично расположенных по частоте относительно средней частоты энергетического спектра исследу- Ю емого сигнала, вычитаются в соответствующем блоке 7 вычитания и суммируются в соответствующем .сумматоре 6.

На выходе соответствующего блока 8 формирования модуля формируется мо- 15 дуль разности выделенных отсчетов, который подается на первый вход соответствующих пороговых элементов 10.

На второй вход пороговых элементов 10 поступает сформированная в суммато- щ ре 6 сумма отсчетов, умноженная в умножителе 9, имеющем коэффициент передачи 1(Р ) на величину К(Р ). Получающиеся на выходах пороговых элементов 10 значения "0" или "1" сумми- уф руются в многовходовом сумматоре 11 и сравниваются в выходном пороговом элементе 12 с некоторой пороговой величиной, подаваемой на второй вход выходного порогового элемента. Появление на выходе выходного порогового элемента 12 значения "0" означает симФормула изобретения метрию энергетического спектра, появление "I — асимметрию спектра.

Предлагаемое устройство может найти применение в системах обработки и приема радиосигналов при решении задач обнаружения, классификации и оценки параметров сигналов.

Изобретение обеспечивает возможность автоматического определения симметрии энергетического спектра исследуемых сигналов.

1. Способ спектрального анализа случайных сигналов, основанный на формировании значений спектральных составляющих энергетического спектра исследуемого сигнала путем фильтрации узких участков спектра исследуемого сигнала, квадратичного детектирования результатов фильтрации и усредне,ния полученных значений энергии, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения возможности автоматического определения симметрии энер6 гетического спектра исследуемого сигнала относительно средней частоты энергетического спектра сигнала, до" полнительно формируют отсчеты значе" ний спектральных составляющих энергетического спектра сигнала, выделяют пары отсчетов значений спектральных составляющих энергетического спектра сигнала, расположенных по частоте симметрично относительно средней частоты энергетического спектра сигнала, для каждой выделенной пары отсчетов значений спектральных составляющих энергетического спектра сигнала формируют модуль разности отсчетов и сравнивают его с пороговой величиной, причем результаты сравнения для каж-дой выделенной пары отсчетов значений спектральных составляющих энергетиче=кого спектра сигнала суммируют, а затем сравнивают с пороговой величиной.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее Ъ каналов анализа, каждый из которых выполнен в виде последовательно включенных линейного полосового фильтра, квадратичного детектора и усредняющего блока, отличающееся тем, что в него введены дополнительно и ключей. по числу каналов анализа, генератор импульсов выборки, сумматоры, блоки вычитания, блоки формирования модуля, умпожитсли и пороговые элементы по числу выделенных пар каналов анализа, а также многовходовый сумматор и выходной пороговый элемент, причем выход каждого канала анализа соединен с сигнальным входом соответствующего ключа, а управляющие входы всех ключей соединены с выходом генератора импульсов выборки. вьаходы ключей каждой Въ|деленной пары каналов анализа соединены со входами соответствующих сумматоров и блоков вычитания, выходы блоков вычитания через блоки формирования модуля подключены к первым входам соответствующих пороговых элементов, а выходы сумматоров через умножители соединены со вторыми входамн соответ-. ствующих пороговых элементов, выходы которых подключены к соответствующим входам многовходового сумматора, подключенного своим выходом ко входу выходного порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мирский Г.Я. Лппаратурное определение характеристик случайных процессов. И,, "Знергия", l972, с.237.

894594

Составитель Е. Данилина

Редактор И. Михеева Техреду Е.Харитончик Корректор Л. Бокшан

Закав 11479/73 Тираж 735 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий

113035Иосква Ж-35 Радиская наб.ад, 4/5

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