Спектроанализатор шумовых сигналов Советский патент 1985 года по МПК G01R23/175 

1. I 13 Изобретение относится к annapatiHoiму анализу характеристик нестационарных случайных сигналов и может быть использовано при обработке шумовых сигналов с изменяющейся во времени средней мощности в различных радиотехнических системах Известны одноканальные спектроанализаторы шумовых сигналов, измеряющие спектральную плотность мощности методом фильтрации и содержащие последовательно соединенные линейный полосовой фильтр, квадратичный детектор, усредняющее устройство, а также устройство логарифмирования и регистрирующее устройство Данное устройство может быть использовано для спектрального анализа нестационарных шумовых сигналов, т.е. процессов с изменяющейся средней мощностью в полосе пропускания фильтра при вьшолнении условия: время усредне ния в усредняющем устройстве должно быть значительно меньше интервала изменения средней мощности в полосе пропускания фильтра. Недостатком данного устройства являются их ограниченные функциональные возможности и необходимость обработки результатов измерений для предсказанйя значений спектральной плотности мощности в некоторый заранее заданньш момент времени. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей спектроанализатора: предсказания значений спектральной плотности мощности в некоторый наперед выбранный момент времени по результат 1м измерения в предаествующие моменты времени Поставленная цель достигается тем что в спектроанализатор шумовых сигн лов, содержащий последовательно соединенгаяе линейный полосовой фильтр, детектор, усреднитель и блок логарифмирования, дополнительно введены линия задержки с m отводами, т блоков вычитания, m блоков умножения, два сумматора, источник регулируемого напряжения и m 1 блок умножения, причем каждые два соседних отвода линии задержки попарно подсоединены к соответствующим входам ;блоков вычитания, первый и последний отводы линии задержки подсоединены к входам последнего блока вычитания, выходы блоков вычитания подсоединены к соответствующим входам tn блоков умножения, выходы которых подсоединены к входам первого сумматора, выход которого подсоединен к первому входутп + 1 блока, умножения, второй его вход подключен к источнику регулируемого напряжения, а выход т+1 блока умножения подсоединен к одному из входов второго сумматора, другой вход которого подсоединен к последнему отводу линии задержки. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство включает линейный полосовой фильтр 1, детектор 2, усреднитель 3, блок 4 логарифмирования, линии 5 задержки с m отводами. Каждая пара соседних отводов линии задержки подсоединена к входам соответствующих блоков (6 - 1) (6-го) вычитания. Так, первый и второй отводы линии 5 задержки подсоединены к входам первого блока (6-1) вычитания, второй и третий отводы - соответственно к входам второго блока (6-2) вычитания и т.д. При этом первый и последний отводы подсоединены к блоку (6 - т) вычитания, Выходы каждого блока вычитания . подключены к соответствующему блоку (7-1) (7 -т) умножения. Так, выход первого блока (6-1) вычитания подключен к входу первого блока (7-1) умножения HI т.д. Выходы всех блоков умножения соединены с входами сумматора 8. Выход сумматора 8 подключен к входу (т+1) блока 9 умножения, к второму входу которого подключен источник 10 регулируемого напряжения. Выход (т+1) блока 9 умножения подсоединен к входу второго сумматора 11. Другой вход сумматора 11 соединен с m отводом линии 5 задержки. Выход сумматора 11 является выходом устройства, на котором получаем значение предсказуемой средней мощности шумового сигнала в полосе пропускания фильтра в заранее заданный момент времени. Этот момент времени регулируется величиной напряжения источника 10. Устройство работает следукшщм образомШумовой сигнал после усиления поступает на полосовой фильтр 1, далее на детектор 2, усреднитель 3 и блок 4 логарифмирования. На выходе блока 4 получаем оценку логарифма 3113 средней мощности. С выхода блока 4 логарифмирования сигнал поступает на линию 5 задержки с отводами, на отводах которой получаем соответственно логарифмические оценки. . Сигналы с соседних пар отводов линии 5 задержки поступают на входы соответствующнх блоков 6-1, 6-2, ... 6-т вычитания, на выходе которых образуются разности логарифмических оценок средней мощности. Эти разности логарифмов оценок с блоков (6-1) (6-т) вычитани поступают на входы соответствующих блоков 7-1, 7-2,,.., 7 -т умножения, В блоках умножения каждая разность y шoжaeтcя на коэффициент, зависящий от выбранных временных значений линии задержки. Величина этого коэффициента для i-rp блока умножения может быть уста новлена из следующих соображений. Определение коэффициента К на парах соседних моментов времени по результатам измерений разности логаpиф foв оценок приводит, в силу случайкости разностей, к задаче регрессии, которая решается методом наимен ших квадратов. Сумьшруя результаты умножения в сумматоре 8, на его выходе получаем наилучшую оценку коэффициента К. Эта оценка с выхода сумматора 8 поступает на один из входов (irH-l) блока 9 умножения. К второму входу (m+l) блока 9 умножения от источника 10 регулируемог9 напряжения подводится сигнал, пропортщональный разности логари4 1ов предсказываемого (выбранного) момента времени и измеряемого. Тем самым на выходе блока 9 умножения определяется предсказываемая величина приращения оценки средней мощности. Далее сигнал с выхода (fn+l) блока 9 умножения поступа.ет на один из входов сумматора 11. На другой вход сумматора 1I поступает сигнал, пропорциональный логарифму оценки, с m-отвода линии 5 задержки. На выходе сумматора Ii получаем сумму сигналов, которая соответствует предсказываемому значению спектральной плотности мощности в заранее выбранн1 1й момент времени. Таким образом, введение в устройство линии задержки с отводами, блоков вычитания, умножения, двух сумматоров и источника регулируемого, напряжения позволяет предсказывать значения спектральной плотности мощности в некоторый наперед выбранный момент времени по результатам измерения в предшествуюоще моменты -времени.

СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР ШУМОВЫХ СИГНАЛОВ, содержаний последовательно соединенные линейный полосовой фильтр, детектор, усреднитель и блок логарифмирования, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены линия задержки с tn отводами, iti блоков вьгаитания, m блоков умножения, два сумматора, источник регулируемого напряжения и m н-1 блок умножения, причем каждые два соседних отвода линии задержки попарно, подсоединены к соответствующим входам блоков вычитания, первый и последний отводы линии задержки подсоединень к входам последнего блока вычитання, выходы блоков вычитания подсоединены к соответствующим входам m блоков умножения, выходы которых подсоединены к входам первого сумматора, своим выходом соединенного с первьм входом irrbl блока умножения, второй вход последнего подключен к источнику регулируемого напряжения, a выход m+1 блока умножения подсоединен к одному из входов второго сумматора, другой вход которого подсоединен к поспеднему отводу линии задержки. 1