Анализатор спектра

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

f61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30 ..07 . 8 1 (21) 3 3 4 2 б 27/1 8- 21

<11995011

Союз .Советских

Сецналистических

Республик

Р М g+ з

G 01 R 23/16 сприсоединением заявки ИоГосударственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет I (33) УДК 621.317. 757 (088.8) Опубликовано 07.02.83. Бизллетень 8о 5

Дата опубликования описания 07.02.83 (72) Авторы изобретения

В.И. Чернышев и Ю. В. Редькин

Новороссийское высшее инженерное морское=. училище (71) Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидролокации и технике связи.

Известны анализаторы спектра, содержащие два квадратурных канала измерения, формирователь опорных импульсов, сумматор, фильтр и детектор t3.).

Однако точность измерения им недостаточна.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является анализатор, содержащий входной фильтр, аттенюатор, переключатель, преобразователь, блок управления и реверсив.ные счетчики (2).

Недостатком известного анализатоpcL является ограниченная точность измерения амплитуды и фазы спектральных составляющих.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные фильтр нижних час- тот, аттенюатор, электронный переключатель и преобразователь напряжения в число импульсов, а также два реверсинных счетчика квадратурных каналов, два индикатора и блок управления, причем фильтр нижних частот подключен к электронному пере- . ключателю непосредственно и через аттенюатор, счетные входы реверсивных счетчиков квадратурных каналов соединены между собой и с выходом преобразователя, а блок управления связан с управляющими входами элек" тронного переключателя, преобразова.теля напряжения в число импульсов и реверсивного счетчика квадратурных каналов, введены дополнительно два регистра квадратурных составляющих, генератор функций, два перемножителя, сумматор, блок сравнения, регистр амплмтуды, дешифратор, ревер- сивный счетчик канала фазы, индикатор фазы и индикатор амплитуды, причем выходы реверсивных счетчиков квадратурных каналов подсоединены к сигнальным входам соответствующих регистров квадратурных составляющих, выходи которых подсоединены к индикаторам квадратурных составляющих и к первым входам соответствующих перемножителей, а к вторым входам перемножителей подсоединены соответствующие выходЫ генератора функций, выходЫ перемножителей соединены с входами сумматора, выход которого

995011 соединен с первым входом блока сравнения и сигнальным входом регистра амплитуды, выход блока сравнения подключен к тактовому входу регистра амплитуды и к входу блока управления, выход регистра амплитуды подключен 5 к второму входу блока сравнения и индикатору амплитуды, выходы знаковых ! разрядов регистров квадратурных со- ставляющих подключены к входам дешифратора, выход которого подключен к входу реверсивного счетчика канала связи, соединенного с индикатором фазы, при этом управляющие входы регистров. квадратурных составляющих, генератора функций, блока сравнения, дешифратора и реверсивного счетчика канала фазы связаны с выходом блока управления.

На чертеже представлена структурная схема анализатора спектра.

Анализатор спектра содержит фильтр

1 нижних частот, аттенюатор 2, электронный переключатель 3, преобразователь 4 напряжения в число импульсов, реверсивные счетчики 5 и б квадратурных каналов, регистры 7 и 8 квадратур- ных составляющих, индикаторы 9 и 10, перемножители ll и 12, генератор 13 функций, сумматор 14, блок 15 сравнения, регистр 16 амплитуды, блок 17 управления, индикатор 18 амплитуды, дешифратор 19, реверсивный счетчик

20 канала фазы и индикатор 21 фазы.

Принцип работы анализатора спектра основан на разбиении всего цикла:35 анализа спектра сигнала на две части: цикл измерения и усреднения квадратур-, ных составляющих и. цикл выиислвния амплитуды и фазы спектральной составляющей. Для обеспечения работы QQ анализатора в реальном масштабе времени оба этих цикла выполняются.одновременно. Во время очередного цикла измерения и усреднения квадратурных составляющих параллельно вычисля- 4 ются амплитуда и фаза спектральной составляющей по результатам анализа квадратурных составляющих, полученным в предыдущем цикле измерения и усреднения квадратурных составляющих.

Измерение квадратурных составляющих спектра осуществляется по методу преобразования Фурье, причем непрерывные опорные синусные и косинусные колебания заменяются кусочно-постоянными на двоично-рациональных отрезках их периода. Гармонический спектр таких периодических кусочно-постоянных колебаний с двумя уровнями квантования (относительной величиной 1 и ) 2) не содержит четных гармоник и 6() ряда нечетных гармоник. 7-ая и 9-ая гармоники спектра по величине не превышают нескольких процентов от амплитуды первой гармоники. Четырехуровневая аппроксимация позволяет уменьшить относительный уровень нечетных гармоник до долей процента. Перемножение в квадратурных каналах осуществляется реверсивными счетчиками путем поочередного суммирования и вычитан ия числоимпульсных кодовых групп, пропорциональных. вз вешенным значениям HBIlpsDKBHHH сигнала.

Усреднение квадратурных составляющих осуществляется путем накопления в реверсивных .счетчиках результатов

Измерения квадратурных составляющих.

Амплитуда спектральной составляющей определяется путем умножения измеренных амплитуд(модулей) квадратурных составляющих спектра на вспомогательные синусное и косинусное колебания(длительностъю в четверть периода произвольной фиксированной частоты и с тактовым приращением фазы), суммирования результатов умножения и нахождения максимального значения суммы.

Фаза спектральной составляющей определяется одновременно с ее амплитудой по временному положению упомянутой выше суммы, с учетом знаков квадратурных составляющих.

Изложенный принцип работы анализатора реализуется следующим образом.

Для уменьшения влияния нескомпен- сированных нечетных гармоник в спектре кусочно-постоянных опорных. колебаний, эти гармоники подавляются в спектре входного сигнала фильтром 1 нижних частот. Аттенюатор 2 обеспечивает ослабление сигнала на фиксированных уровнях, число которых определяется числом уровней квантования опорных колебаний . Переключатель 3 поочередно и с повышенной частотой дискретизации подает полное и ослабленное@аттенюат ором 2 напряжение входного сигнала на вход преобразователяя 4 напряжения в число импульсов.

Импульсы с выхода преобразователя 4 суммируются и вычитаются в соответствующие промежутки времени в реверсивных счетчиках 5 и б квадратурныхканалов, При этом содержимое реверсивных счетчиков 5 и б соответствует значениям синусной и косинусной составляющих гармонического спектра для анализируемой частоты. Блок 17 управления приводит в действие преобразователь 4, реверсивные счетчики 5 и б, переключатель 3 и после повторения цикла измерения и усреднения квадратурных составляющих подготавливает анализатор спектра к выполнению цикла вычисления амплитуды и фазы спектральной составляющей, для чего осуществляет перезапись содержимого реверсивных счетчиков 5 и 6 в регистры 7 и 8 квадратурных составляющих.

По результатам анализа знаковых разрядов регистров 7 и 8 дешифрато995011 ром 19 блок 17 управления устанавливает режим работы (сложение и вычи-. тание) реверсивного счетчика 20 канала фазы и записывает в него число, соответствующее начальному значению фазы (0,180 или 360 градусов), обнуляет регистр 16 амплитуды и включает генератор 13 функций.

Перемножение модулей (амплитуд) измеренных квадратурных составляющих спектра на соответствующие им вспомогательные опорные функции, вы» рабатываемые генератором 13, осуществляется перемножителями 11 и 12. результаты перемножения суммируются сумматором 14. Блок 15 сравнения сравнивает содержимое perèñòðà 16 . амплитуды и результат суммирования.

Если число, записанное в регистре

16, меньше результата суммирования или равно ему, на выход блока 15 сравнения пропускается тактовый импульс блока 17 управления.

Если результат суммирования меньше числа, записанного в регистр 16, вычисление амплитуды и фазы спектраль ной составляющей по ее квадратурным составляющим прекращается до получения результатов следующего цикла измерения и усреднения квадратурных составляющих и информация на индикаторах 18 и 21 соответствует амплитуде и фазе спектральной составляющей.

Таким образом, за счет цикличности работы устройства обеспечивается измерение с повышенной точностью амплитуды и фазы спектра наряду c его квадратурными составляющими в реальном масштабе времени.

Формула изобретения

Анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные фильтр нижних частот, аттенюатор, электронный переключатель и преобразователь напряжения в число импульсов, а также два реверсивных счетчика квадратурных каналов, два индикатора и блок управления, причем фильтр нижних частот подключен к электронному переключателю непосредственно и через аттенюатор, счетные входы реверсивных счетчиков квадратурных каналов соединены между собой и с выходом преобразователя, а блок управления связан с управляющими входами электронного переключателя, преобразова теля напряжения в число импульсов и реверсивного счетчика квадратурных каналов, отлич ающий с ятем, что, с целью повышения точности из10 мерения, в него введены два регистра квадратурных составляющих; генератор функций, два . перемножителя, сумматор, блок сравнения, регистр амплитуды, дешифратор, реверсивный счетчик канала

15 фазы, индикатор фазы и индикатор амплитуды, причем выходы реверсивных счетчиков квадратурных каналов под.соединены к сигнальным входам соответствующих регистров квадратурных составляющих, выходы которых подсоединены к индикаторам квадратурных составляющих и к первым входам:соответствующих перемножителей, а к вторым входам перемножителей подсоединены соответствующие выходы генератора функций, выходы перемножителей соединены с входами сумматора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения и сигнальным входом

-З0 регистра амплитуды, выход блока сравнения подключен к тактовому входу регистра аМплитуды и входу блока управления, выход регистра амплитуды подключен к второму входу блока сравнения и индикатору амплитудыр выходы знаковых разрядов регистров квадратурных составляющих подключены к входам дешифратора, выход которого подключен к входу реверсивного счетчика канала фазы, соедийенного с ин дикатором фазы, при этом управляющие входы регистров квадратурных составляющих, генератора функций, бло,ка сравнения, дешифратора и реверсивного счетчика канала фазы связаны с

45 выходом блока управления. ь Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 499537, кл. G 01 R 23/16, 1976.

50 2. Авторское свидетельство СССР

Р 610026, кл. G 01 R 23/16, 1978.

995011

Составитель A- Орлов

Техред A. Бабинец

Корректор A. Ференц

Редактор Н. Джуган

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

Заказ 633/30 Тираж 708

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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