Адаптивный анализатор спектра Советский патент 1986 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении спектров случайных процессов с повышенным частотным разрешением в реальном масштабе времени.

Цель изобретения - повышение точности анализа за счет увеличения разрешающей способности.

Поставленная цель достигается тем, что сравнение выходного сигнала фильтра осуществляется не с опорным гармоническим сигналом, а с сигналом, спектр которого близок к спектру белого шума. В этом случае частотная разрешающая способность анализа не зависит от времени осреднения спектра а нализируемого сигнала,

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Адаптивный анализатор спектра содержит дискретизатор 1, вход которого является входом анализатора, аналого-цифровой преобразователь 2, вход которого соединен с выходом дискретизатора, блок 3 памяти, перемножитель 4, входа которого подключены к выходам блока 3 памяти и блока 5 памяти весовых коэффициентов, генератор 6 некоррелированных выборок, накапливающий сумматор 7, сумматор 8, один из входов которого соединен с выходом генератора 6 некоррелированных выборок, а другой - с выходом накапливающего сумматора 7, второй перемножитель 9, один из входов которого соединен с выходом блока 3 памяти, а другой - с выходом сумматора 8, второй сумматор 10, первый вход, которого подключен к выходу блока 5 памяти весовых коэффициентов, а второй - к выходу второго перемножителя 9. При этом вход блока 5 памяти соединен с выходом второго сумматора 10, а его выход соединен с выходом анализатора спектра через преобразователь 11 частотных характеристик. Дискретизатор 1 , аналого-цифровой преобразователь 2, блоки 3 и 5 памяти и преобразователь 11 тактируются синхронизатором 12.

Устройство работает следующим образом.

Непрерывный анализируемый случайный процесс поступает на вход дискретизатора 1 , где дискретизируется

во времени и преобразуется в аналого- второй вход подаются последовательно

5

0

5

цифровом преобразователе 2 в цифровой код. Выборки анализируемого процесса поступают затем на вход блока 3 памяти входного сигнала. На входы перемножителя 4 поступают текущие отсчеты выборок анализируемого процес-- са, считываемые из блока 3 памяти, и дискретные отсчеты начального набора весовых коэффициентов, считываемые из блока 5 памяти весовых коэффициентов. Результаты перемножения выборок анализируемого процесса и выборочных значений весовых

коэффициентов поступают на вход - накапливающего сумматора 7, число тактов накопления которого равно порядку адаптивного трансверсального фильтра.Этот результат накопления представляет собой отклик адаптивного фильтра на воздействие в виде

N выборок анализируемого процесса, где N - порядок адаптивного трансверсального фильтра. В дальнейшем этот результат с выхода накапливающего сумматора 7 поступает на вход сумматора 8, на второй вход которого поступает последовательность выборочных значений процесса, близкого по спектру белому шуму, с выхода генератора 6 некоррелированных выборок. В результате алгебраического суммирования процессов на выходе сумматора 8 формируется разность отклика адаптивного фильтра и сигнала, представленного некоррелированными выборками, представляющая: собой сигнал ошибки, минимизация которой осуществляется вычислением нового набора весовых коэффициентов адаптации. В дальнейшем сигнал ошибки с выхода сумматора 8 поступает на вход второго перемножителя 9, на остальные два входа которого подаются выборки анализируемого случайного процесса и фиксированное для данной итерации значение сигнала ошибки. Полученный в результате перемножения сигнал на выходе второго перемножителя 9 представляет собой текущую для данной итерации поправку для набора весовых коэффициентов адаптивного фильтра, вычисленную по текущим значениям .входного анализируемого процесса и началъньм значениям весовых коэффициентов. Этот результат с выхода второго перемножителя 9 поступает на вход второго сумматора 10, а на его

0

5

0

5

5

во времени выборочные значения весовых коэффициентов адаптации. В результате алгебраического суммировани на выходе второго сумматора 10 формируются цоследовательно во времени новые значения набора весовых коэффициентов адаптации, которые по командам синхронизатора 12 записьшают- ся в блок 5 пямяти весовых коэффициентов. На этом этапе заканчивается выполнение текущей итерации и начинается выполнение очередной итерации на которой вычисляется очередной набор весовых коэффициентов адаптивного трансверсального фильтра. Опи- санный процесс повторяется до тех пор, пока сигнал на выходе второго сумматора 10 не станет таким, что коррекция весовых коэффициентов адаптивного фильтра не будет приво- дить к заметным изменениям отклика фильтр а, т.е. адаптивный анализатор переходит в установившийся режим. При изменении спектра анализируемого сигнала во времени устройство вновь переходит в режим адаптации и опи- санная процедура повторяется. Как

в режиме адаптации, так и в установившемся режиме весовые коэффициенты определяют импульсную характе-

ристику адаптивного фильтра. Частотная характеристика, являющаяся преобразованием Фурье импульсной характеристики фильтра, и является инфорI мативным параметром спектрального анализа. Детерминированные максимумы в спектре анализируемого случайного процесса будут представлены в частотной характеристике адаптивного фильтра локальными минимумами.Пере- численные операции осуществляются преобразователем 11 частотных характеристик, подключенным к выходу блока 5 памяти весовых коэффициентов. Для удобства работы преобразователь 11 частотных характеристик может формировать характеристику, обратную амплитудно-частотной характеристике адаптивного фильтра.

Технико-экономические показатели устройства обусловлены возможностью

ВНИИПИ Заказ 4913/43 Тираж 728

Проиэв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5474

получения более высокого, чем для традиционных устройств, частотного разрешения в спектре анализируемого сигнала без увеличения времени анализа. Кроме того, в данном ycTpoii- стве разрешающая способность анализ не зависит от параметров опорного сигнала, что существенно сн1таает трбования к параметрам опорного генератора. Особенностью устройства явлется принципиальная возможность реализации спектрального анализа нестационарных случайных процессов, для кото.рых применение аппарата теории преобразования Фурье оказывается неэффективным.

Формула изобретения

Адаптивный анализатор спектра, содержащий последовательно соединен- V ные дискретизатор. аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, первый перемножитель и накапливающий сумматор, а также блок памяти весовы коэффициентов, вьпсод которого подключен к второму входу первого перемножителя, преобразователь частотных характеристик, первый вход которого связан с вторым входом накапливающего сумматора и с первым выходом синхронизатора, другие выходы которого подключены к вторым входам дискретизатора, аналого-цифрового преобразователя, блока памяти и к первому входу блока памяти весовых коэффициентов, отличающий- с я тем, что, с целью повьштения юч ности анализа за счет повьштения разрешающей способности, в него введены последовательно соединенные генератор некоррелированных выборок, первый сумматор, второй перемножитель и второй сумматор, выход которого подключен к второму входу блока памяти весовых коэффициентов, а второй вход - одновременно к второму входу первого перемножителя и второму входу преобразователя частотных характеристик, при этом второй вход второго перемножителя связан с выходом блока памяти.

Подписное

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при определении спектров случайных процессов. Цель изобретения - повышение точности анализа за счет увеличения разрешающей способности. Устройство содержит дискретиэатор 1, аналого-цифровой преобразователь 2, блок 3 памяти, перемножитель 4, блок 5 памяти весовых коэффициентов, накапливающий сумматор 7, преобразователь 11 частотных характеристик и синхронизатор 12. Введение генератора 6 некоррелированных выборок, сумматоров 8 -и 10 и перемножителя 9 позволяет осуществить совместно с адаптивным фильтром о -беливание спектоа анализируемого сигнала. Сравнение выходного сигнала фильтра осуществляется не с опорным гармоническим сигналом, а с сигналом, спектр которого близок к спектру белого щума. В этом случае частотная разрешающая способность анализа не будет зависеть от времени осреднения спектра анализируемого сигнала. 1 ил. а S (Л из to ел ел