Цифровой анализатор спектра Советский патент 1986 года по МПК G01R23/00 

tc

о: со о

О) Изоб)етеиие относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для спектрального анализа де терминированных случайных сигналовв реальном масштабе времени. Цель изобретения - упрощение циф рового, анализатора спектра и расширение его динамического диапазона. На чертеже приведена структурная схема устройства. Цифровой анализатор спектра содержит блок 1 согласования, фильтр и компаратор 3, соединенные последо вательно, генератор 4 вспомогательно го сигнала, выход которого соединен с входом компаратора 5 и вторым вхо дом компаратора 3, блоки 6.1 и 6.2 умножения знаков, первые входы кото рых соединены с выходами KOMiiapatToров 3, вто1зые входы - соответственн с выходами генератора 7 меандровых сигналов, а выходы - с вторыми входами соответственно реверсивных сче чиков 8.1 и 8.2, элемент ИСКЛЮЧ/ООЩЕ ШВД 9, входы которого соединены с в ходами компараторов 3 и 5, выход с первым входом ключа 10, вторым вх дом подключенного к выходу генерато ра 11 счетных импульсов, а выходом к первым входам реверсивных счетчиков 8.1 и 8.2. I Анализатор спектра работает следy oIцим образом. В блоке 1 согласования исследуемый сигнал центрируется и масштабируется, после чего ограничивается по полосе фильтром 2. Это ограничение по полосе необходимо для устранения взаимодействия высших гармони меандрового сигнала с исследуем1 1м сигналом, что могло бы исказить результат спектрального анализа. Так как спектр меандрового сигнала содержит только нечетные гармоники (ближайшая из которых третья), то -ДЛЯ устранения их влияния спектр исследуемого сигнала должен быть ограничен частотой, менее чем в 3 раза превышакяцей частоту генератора 7 меандрового сигнала. Компаратор 3 квантует на два уровня сумму исследуемого сигнапа (с выхода фильтра 2) со вспомогательным сигналом генератора 4 (этот сигнал независим от исследуемого сигнала и имеет равномерную плотность распределения, гранюда которой обхватывают основной диапазон 46I изменения исследуемого сигнала).Цри этом математическое ожидание сигнала на выходе компаратора 3 с точностью до коэффициента пропорциональности равно мгновенному значению исследуемого сигната (при условии, что интервал корреляции вспомогательного сигнала много меньше интервала корреляции исследуемого сигнала). Блоки 6.1 и 6.2 умножения знаков формируют сигнал логической 1 при совпадении уровней сигнала с выхода компаратора 3 и соответственно,опорных сигналов с выходов генератора 7 меандровых сигналов. Так как влияние высших гармоник меандрового сигнала устранено фильтром 2, то фактически в умножении участвует лишь первая гармоника меандрового сигнала. Цри этом математическое ожидание сигналов на выходах блоков 6.1 и 6.2 умножения знаков с точностью до коэффициента пропорциональности равно произведению исследуемого сигнала на синусоидальный и косинусоидальный (т.е. квадратурные гармонические) опорные сигналы. Таким образом, операция перемножения аналоговых сигналов сводится к более простой операции перемножения знаков, которая легко реализуется на цифровых элементах. Интегрирование результата перемножения исследуемого сигнала на опорные сигналы осуществляется реверсивными счетчиками 8,1 и 8.2, входы управления направлением счета которых соединены соответственно с выходами блоков 6.1 и 6.2 умножения знаков. На счетные входы реверсивных счетчиков 8.1 и 8.2 через ключ 10 поступают счетные импульсы с генератора 11. Наличие вспомогательного случайного сигнала вносит в анализатор спектра дополнительные шумы, которые сужают его динамический диапазон: слабые сигналы могут оказаться ниже остаточного уровня вспомогательного сигнала на выходах реверсивных счетчиков 8.1 и 8.2. Для уменьшения влияния вспомогательного сигнала на результат анализа используется компенсация этого сигнала, которая осуществляется следующим образом. Вспомогательный сигнал с выхода генератора 4 квантуется на два уровня

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для спектрального анализа детерминированных и случайных сигналов в реальном масштабе времени. Цель изобретения - упрощение устройства и расширение его динамического диапазона. Оно содержит блок 1 согласования, компаратор 3, генератор 4 вспомогательного сигнала, реверсивные счетчики 8.1 и 8.2, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, ключ 10 и генератор 11 счетных импульсов. Ограничение исследуемого сигнала по полосе фильтром 2 и использование в качестве опорных не гармонических, а меандровых сигналов генератора 7 позволяет исключить второй вспомогательный сигнал. Использование только одного вспомогательного компара тора 5, а также генератора 7 меанд(Л CZ ровых сигналов значительно упрощает устройство. 1 ил.