Способ безгетеродинного спектрального анализа сигналов Советский патент 1987 года по МПК G01R23/16 

1

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для спектрального анализа низкочастотных сигналов.

Цель изобретения - повьшение точности спектрального анализа.

Указанная цель достигается тем, что в способе безгетеродинного спектрального анализа, основанном на сжтии сигналов во времени, с переменным коэффициентом преобразования и узкополосной фильтрацией, используют выборки постоянной длительнос .ти сжатого во времени сигнала при всех значениях коэффициента преобразования временного масштаба.

Для пояснения сущности изобретения рассмотрим подробнее преобразование спектров исследуемых сигналов при сжатии их в преобразователе временного масштаба (ПВМ) и представлении в виде выборок конечной длительности б

Известно, что сжатие сигнала во вре мени в К раз приводит к мультнП8

шшкативному расширению его спектра. Если обозначить через (« ) спектр исходной реализации,то спектр сигнала на выходе ПВМ описывается соотношением

5гМ

- л/ Т2 5(o-n;f.-

И-.ЛП 1

(4)

Из соотношений (1) и (4) следует, что модуль спектральной плотности i-той реализации сигнала на выходе преобразователя временного масштаба (ПВМ), представленной выборками конечной длительности, прямо пропорциональными коэффициенту

С,

к Т в 1 - 1

WVo sin

(5)

где Т; - период дискретизации i-той реализации на выходе ГШМ.

В безгетеродинных анализаторах спектра требуемое ступенчатое во времени изменение К„ достигается прямо пропорциональным изменением скорости (частоты) считывания информации, т.е.

Кпв

(6)

скп

Если частоту дискретизации каждой

30 реализации положить равной F

СЧ.1

TO

S (а )

1

К.

Ч с -)

4„

(1)

по Процесс взятия выборок сигнала S (t) можно рассматривать как умножение функции S (t) на периодическую последовательность дельта-импульсов

Y (t) Z.

.

5(t - KT), (2)

где T .- период дискретизации сигнала.

Если спектральная плотность сигнала S (t), то выражение для спектра сигнала после дискретизации имеет вид

S (t) .

I Т

(ы - п -) (3)

В случае использования для дискретизации сигнала выборок конечной длительности С спектр его представ- ляетса аналитическим выражением

получим

ion

sin ooTo/2

7Г

ыт.

.(7)

5

0

Из последнего выражения следует, что модуль спектральной плотности дискретизированного во времени сигнала на выходе ПВМ не зависит от величины , т.е. в предлагаемом способе безгетеродинного спектрального анализа сигналов с постоянно настро- е.нным фильтром будут отсутствовать погрешности измерения амплитуды.

На фиг. 1 приведена структурная схема поясняющая предлагаемый способ; на фиг. -2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

0 Устройство содержит ПВМ 1, управ- ляемьш ключ 2, узкополосный фильтр 3 и генератор импульсов 4, причем выход ПВМ 1 соединен с первым входом управляемого ключа 2 и с управля ющим входом генератора импульсов 4,

выход которого соединен с вторым входом управляемого ключа 2, выход которого подключен к входу узкополосного фильтра 3.

В данном случае ПВМ может представлять собой устройство для записи и считывания исследуемых сигналов, выполненное с запоминающим устройством на магнитной ленте. Сжатый во времени исследуемый сигнал (фиг. 2) подается на управляемый ключ 2, который осуществляет выборку из сжатого во времени сигнала с постоянной

длительностью с,.

при всех значениях К„д согласно теоретическому обоснованию. Управляемый ключ 2 может быть вьтолнен по схеме аналогового запоминающего устройства с небольшим дополнением: в схему вводится ключ параллельно запоминающей емкости, который замыкает ее на корпус, формируя длительность выборки, равную времени Т, , затем отключается во время, взятия новой выборки.

Начало новой выборки определяется моментом размыкания первого ключа.

Генератор импульсов вьфабатывает управляющие импульсы постоянной длительностью о и периодом повторения Т, соответствующим периоду считывания, которыми управляется управляемый ключ 2. Управление работой генератора импульсов 4 осуществляется импульсами, приходящими с выхода

-

v 7

O

5

0

5

0

ПВМ 1 на управляющий вход генератора импульсов 4.

Использование предлагаемого способа безгетеродинного спектрального анализа позволяет при аппаратурном спектральном анализе сигналов обойтись без дополнительного взвешивания на a fflлитyдe и исключить имеющуюся погрешность определения амплитуды спектральных составляющих,обусловленную изменением К„„.

1 и

Формула изобретения

Способ безгетеродинного спектрального анализа сигналов, заключающий- . ся в сжатии сигналов во времени с переменным коэффициентом преобразования временного масштаба с дискретизацией сигнала выборками, длительность которых зависит от коэффициента преобразования временного масштаба, с последующей узкополосной фильтрацией и регистрацией, отличающийся тем, что, с целью повышения точности спектрального анализа, используют выборки постоянной, длительности сжатого во времени сигнала при всех значениях коэффициента преобразования временного масштаба.

(pus.f

t

uz.2

Изобретение относится к области электроизмерений. Цель - повышение точности спектрального анализа. Она достигается тем, что в способе безгетеродинного спектрального анализа сигналов (С), основанном на сжатии С во времени с переменным коэффициентом преобразования и узкополосной фильтрацией, используют выборки постоянной длительности сжатого во. времени С при всех значениях коэффициента преобразования временного масштаба. В описании изобретения приведена схема устройства, реализующего способ, математические зависимости измеряемых величин. Изобретение позволяет при аппаратурном спектральном анализе С обойтись без дополнительного взвешивания на амплитуде (А) и исключает имеющуюся погрешность определения А спектральных составляющих. Оно может быть использовано для спектрального анализа низкочастотных С. 2 ил. (Л to 00 vl о со 4