Панорамный измеритель спектра Советский патент 1985 года по МПК G01R23/00 

гз

о

NO

к Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения центральной частоты и ширины энергетического спектрасигналов. . Панорамный измеритель спектра является усовершенстввванием известного панорамного измерителя частоты по авт. св. № 569961. Цель изобретения - повышение точности измерений. Предлагаемое устройство за счет дополнительного измерения ширины спектра и оптимизации совместного измерения центральной частоты и ширины спектра обеспечивает предельно достижимую точность оценки (оценки максимального правдоподобия) центральной частоты спектра сигнала и, следовательно, обеспечивает существенный выигрыш в точности оценки по сравнению с известным устройством. Так, по мере расширения спектр сигнала и увеличения протяженности его плоской вершины выигрыш f в точности измерения в предлагаемом устройстве растет пропорционально квадрату базы сигнала «0,05 В2(В ЙТ/2 ). Например, при весьма умеренной базе В 30, выигрыш равен 16 Дб. На чертеже рриведена структурная схема предлагаемого устройства. Измеритель содержит смесители 1 и 2, к которым подключен квадратурный генератор 3. Выходы смесителей 1 и 2 подключены к фильтрам 4 и 5 нижних частот. Фильтры 4 и 5 соединены с дискретизаторами 6 и 7, к которым подаслючен задающий генератор 8 сигналов дискретизации. Выходы дискретизаторов 6 и 7 соеданены с аналого-цифровы ми преобразователями 9 и 10, которые под ключены к блоку 11 вычисления дискретного преобразования- Фурье. Выход блока 11 подключен к квадратору 12, выход которого соединен с блоком 13 измерения мощности входного сигнала и грубой оценки частоты, с вторым входом блока 14 грубой оценки ширины спектра, с третьим входом интерпол тора 15 и входом блока 16 измерения мощности помехи, выход которого соединен с третьими входами блока 14 грубой оценки ширины спектра и формирователя 17 разност ного сигнала. Выход интерполятора 15 соединен с вторым входом формирователя 17 разностного сигнала, подключенного своим выходом к третьему входу цифрового интег , ратора 18. Выход интегратора 18 соединен с третьим входом двумерного цифрового экстрематора 19. Первый и второй входы интерполятора 15, интегратора 18 и экстрема тора 19 соединены с первым выходом блока 13измерения мощности входного сигнала и грубой оценки. частоты и выходом блока 14грубой оценки ширины спектра, а второй выход блока 13 грубой оценки частоты подключей к первым входам интерполятора 15 и блока 16. Устройство работает следующим образом. На вход панорамного измерителя спектра (смесители 1 и 2j поступает аддитивная смесь полосового стационарного слзчайного сигнала и широкополосной помехи со спектральной плотностью в полосе частот, существенно превыщающей полосу частот сигнала. При этом неизвестная центральная частота энергетического спектра заключейа в интервале мни макс , а неизвестная ширина энергетического спектра может принимать значения из интервала .cНа вторые входы смесителей 1. и 2 подаются сдвинутые одно относительно другого на угол /2 гармонические колебания с квадратурного генератора 3. Фильтры 4 и 5 обеспечивают выделение низкочастотных составляющих спектра колебаний на выходах смесителей 1 и 2. Дискретизаторы 6 и 7 дискретизируют по времени компоненты низкочастотного аналитического сигнала с шагом, задаваемым генератором 8. Аналого-цифровые преобразователи 9 и 10 преобразуют дискретные значения компонентов сигнала в цифровую форму. Блок 11 вычисления дискретного преобразования Фурье формирует отсчеты действительной и мнимой части его Фурье спектра. Квадратор 12 путем нахождения квадратов модулей отсчетов Фурье-спектра формирует отсчеты энергетического спектра. Далее блок 13 путем перебора отсчетов (дискрет) энергетического, спектра, поступающих с квадратора 12, находит максимальный из них и определяет его местоположение (т.е. частоту) и величину. С первого выхода блока 13 информация о грубой оценке частоты подается на первые выходы интерполятора 15, интегратора 18, экстраметора 19, а информация о величине максимальной дискреты подается на первые входы блоков 14 и 16. Измерение величины энергетического спектра помехи производится измерителем 16 мощности помехи путем выделения из сигнала с квадратора 12 дискреты энергетического спектра помехи на частоте (млкс Л акс) и определения ее величины. Блок 14 грубой оценки ширины спектра путем перебора дискрет энергетического спектра определяет максимальное расстояние между дискретами, 3 величина которых превышает порог. Пороговый сигнал формируется в блоке 14 по информационным сигналам, поступающим на первый и третий входы с блоков 13 и 16 соответственно. С выхода блока 14 информация о грубой оценке ширины энергетического спектра сигнала поступает на вторые входы интерполятора 15, интегратора 18, экстрематора 19. Интерполятор 15, используя информацию, заключенную в амплитудах отсчетов и с использованием информации о величинах и И , поступающей с блоков 13 и 14 вырабатывает интерполированный энергетический спектр входной смеси сигнала и щирокополосной помехи. Восстано ленный энергетический спектр поступает на второй вход формирователя 17 разностно 4 го сигнала. На первый и третий его входы поступают информационные сигналы с блоков 13 и 16.-Сформированный в формирователе 17 разностный сигнал поступает на третий вход цифрового интегратора 18, который вычисляет интеграл как функцию двух параметров } и h. Далее этот сигнал подается на вход двумерного цифрового экстре матора, который вырабатывает величины . являющиеся координатами наибольщего максимума функции. С первого выхода экстрематора 19 снимается оценка i неизвестной центральной частоты энергетического спектра сигнала, а с второго выхода экстрематора 19 снимается оценка Sl неизвестной ширины энергетического спектра сигнала.

ПАНОРАМНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СПЕКТРА по авт. св. №569961,0 т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повьииения точности измерений, в него введены последовательно соединенные формирователь разностного сигнала, цифровой интегратор и двумерный цифровой экстрематор, а также блок измерения мощности входного сигнала и грубой оценки частоты, блок грубой оценки ширины спектра и измеритель мощ-. нисти помехи, входы которых объединены и подключены к выходу квадратора, при этом выход измерителя мощности помехи подключен к второму входу блока грубой оценки ширины спектра и одновременно к входу формирователя разностного сигнала, второй вход которого подключен к выходу интерполятора, первый и второй входы интерполятора, цифрового интегратора и двумерного цифрового экстрематора соединены с первыми выходами блока измерения мощности входного сигнала и грубой оценки частоты и блока грубой оценки ширины спектра соответственно, ® а второй выход блока измерения мощности входного сигнала и грубой оценки частоты подключен к третьим входам блока грубой оценки ширины спектра и формирователя разностного сигнала.