Устройство для спектрального анализа Советский патент 1987 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и предназначено для спектрального анализа сигналов.

Цель изобретения - увеличение полосы обзора устройства при сохранении его разрешающей способности путем параллельной записи информации о соседних участках расширенной полосы обзора и последующей спектралной обработки с помощью дисперсионного анализатора той полосы, в которой сосредоточен спектр входного сигнала.

На фиг. представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - схема одного из вариантов синхронизатора.

Устройство содержит аналого-цифровые преобразователи (ЛЦП) 1-2,...1-N, информационные входы которых объединены и являются входом устройства, буферные блоки памяти 2-1,2-2,...,2-N,информационные входы которых подключены к выходам соответствующих АЦП, блок 3 основной памяти логический коммутатор 4 и цифроана- логовый преобразователь (ЦАП) 5, вход которого соединен с выходом логического коммутатора 4, а также последовательно включенные дисперсионный анализатор спектра 6 и регист- рируюи1Ий блок 7. В устройство входят также синхронизатор 8, мультиплексоры 9-1,9-2,...,9-3, аналоговый коммутатор 10 и измеритель И задержки, синхровход которого объединен с син- хровходом дисперсионного анализатора 6 и подключен к первому выходу синхронизатора 8. Второй выход синхронизатора соединен с синхровходом регистрирующего блока 7, третий выход с управляющим входом логического коммутатора 4, четвертый выход- с управляющим входом аналогового коммутатора 10, пятый выход - с управляющим входом считывания буферных блоков 2-1,2-2,...,2-N и блока 3 основной памяти, выходы управления записью I,2,...,N с синхровходами соответствующих АЦП 1-1,1-2,...,I-N, Объединенными с соответствующими управляющими входами записи буферных блоков памяти 2-1,2-22-N.

Входы первого мультиплексора 9-1 соединены с выходами соответствующих АЦП 1-1,1-2,,..,1-N, а выход - с информационным входом блока основной памяти 3, выход которого подключен к второму входу логического коммута

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тора 4, первый вход которого подключен к выходу второго мультиплексора 9-2, входы которого соединены с соответствующими выходами буферных блоков памяти 2-1,2-22-N, Входы

третьего мультиплексора 9-3 подключены к соответствующим (1,2,..,,N) выходам управления записью синхронизатора 8, выход - к управляющему входу записи блЬка основной памяти 3, а управляющий вход объединен с управляющими входами первого и второго мультиплексоров (9-1 и 9-2) и выходом измерителя задержки 11, информационный вход которого подключен к выходу дисперсионного анализатора 6, Первый вход аналогового коммутатора 10 соединен с входом устройства и входом синхронизатора, второй вход - с выходом 1Щ1 5, а выход - с входом дисперсионного анализатора.

Структура синхронизатора полностью определяется алгоритмом работы устройства.

Синхронизатор 8 содержит последовательно соединенные амплитудньй детектор (АД) 12, триггер Шмитта 13, первый ждущий мультивибратор (ЖМ) 14-1 и второй ждущий мультивибратор 14-2, выход которого является третьим выходом синхронизатора, последова- тельно включенные третий ждущий мультивибратор 14-3 и генератор считывания 16, выход которого является пятым выходом синхронизатора, N генераторов записи 15-1, 15-2,..., 15-N, входы которых объединены с входом ждущего мультивибратора I4-3 и выходом ждущего мультивибратора 14-1, а выходы являются 1-м, 2-м,. . . ,Ь|-м выходами управления записью синхронизатора, а также последовательно соединенные четвертый, пятый, шестой ждущие мультивибраторы 14-4,14-5 и 14-6, причем вход четвертого мультивибратора 14-4 подключен к выходу триггера Шмитта 13, выход четвертого ждущего мультивибратора 14-4 является первым выходом синхронизатора, выход мультивибратора 14-5 - четвертым выходом синхронизатора, выход шестого мультивибратора 14-6 - вторым выходом синхронизатора, а вход амплитудного детектора 12 - входом синхронизатора,

Синхронизатор 8 работает следующим образом.

По переднему фронту входного раиосигнала, продетектированного в амплитудном детекторе 12, вырабатыается перепад в триггере Шмитта 13, который запускает ждущие мультивибраторы 14-1 и 14-4. Длительность импульса, формируемого на выходе мультивибратора 14-1, равна длительности цикла записи информации t ,„„ в память устройства и на это время запускаются генераторы записи 15-1, 15-2,.,,,I5-N. По окончании цикла записи на выходе мультивибратора 14-3 вырабатывается импульс, длительность которого С, равна длительности считывания информации из памяти устройства. На это время запускается генератор считывания 16, На врея с, , определяемое продолжительностью считывания информации из буферного блока памяти устройства, ЖМ 14-2 вырабатывает импульс, который подключает к выходу логического коммутатора 4 информацию из буферного блока, в остальное время проходит информация из блока основной памяти 3.

Ждущий мультивибратор 14-4 запускается одновременно с мульт ивибрато- ром 14-1, но длительность формируемого на его выходе импульса t меньше, чем на время, необходимое для обеспечения предварительного запуска дисперсионного анализатора 6 и измерителя 11, На выходе ЖМ 14-5 вырабатывается импульс длительностью

Лас

, определяющий работу устройства

в первом цикле, т.е, когда вход дисперсионного анализатора 6 подключается непосредственно к входу устройства. Длительность импульса 1цнд мультивибратора 14-6 определяет задержку запуска регистрирующего блока 7,

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии аналоговьй коммутатор 10 подключает вход дис- персионного анализатора 6 к входу устройства. По переднему фронту входного сигнала синхронизаторе вырабатывает импульс на своем первом выходе, который синхр онизирует работу дисперсионного анализатора 6,

Одновременно все АЦП 1-1,1-2,,,,, 1-N кодируют информацию о входном сигнале. Полоса обзора устройства условно рйзбита на N полос, причем

20

25

93665

каждый из АЦП тактируется с частотой, которая обеспечивает преобразование информации о соответствующей полосе частот и запись ее в свой буферный 5 блок памяти. По истечении времени, определяемого быстродействием дисперсионного анализатора 6, на его выходе появляется : импульсный сигнал , временная задержка которого прямо порциональна средней частоте выборки входного сигнала (длительность этой выборки составляет (часть от максимальной длительности сигнала, которую может обработать устройство

5 без усечения).

На выходной шине измерителя задержки 11 появляется цифровой код, который управляет мультиплексорами 9-1,9-2,9-3 таким образом, что на их выходы проходит информация, относящаяся к той полосе частот, в которой сосредоточен спектр сигнала. Пусть, например, это будет полоса, информация о которой записана в буферном блоке 2-2. Тогда через мультиплексор 9-1 в блок основной памяти 3 записывается вся последующая информация о входном сигнале, причем тактирование записи в блок 3 обеспечива ется теми же импульсами (поступающими через мультиплексор 9-3), которые тактировали буфернь гй блок 2-2. В конечном итоге вся информация о сигна- ле оказывается записанной в блок 2-2

35 (начальная часть сигнала) и блоке 3 (окончание сигнала). Далее аналоговый коммутатор 10 подключает к входу дисперсионного анализатора 6 вход цифроаналогового преобразователя 5.

40 Синхронизатор 8 вырабатывает импульсы, управляющие считыванием информации из всех блоков памяти с большей скоростью, чем при записи, причем логический коммутатор 4 управляется

45 таким образом, что сперва на вход ЦАП 5 поступает информация о начальной части (из блока 2-2 через мультиплексор 9-2), а потом об окончании (из блока З) скомпрессированного сиг50 нала.

В результате этого на выходе дисперсионного анализатора 6 появляется сигнал, огибающая которого определяет амплитудный спектр входного сиг55 нала. Таким образом, в регистрирующем блоке 7 оказывается записанной полная информация о спектре входного сигнала: после первого цикла работы

дисперсионного анализатора 6 - о средней частоте, после второго цикла о форме спектра.

Данное устройство отличается от прототипа большей полосой обзора при той же разрешающей способности, причем выигрыш тем значительнее, чем больше количество N параллельных каналов (каждый канал состоит из АЦП и буферного блока памяти) и чем меньше перекрьшаются полосы частот, обрабатьгоаемые смежньми каналами.

Формула изобретени

1. Устройство для спектрального анализа, содержащее аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого является входом устройства, первый и второй буферные блоки памяти, логический коммутатор блок основной памяти, цифроаналого- вый преобразователь, дисперсионный анализатор спектра, регистрирзлощий блок, информационный вход которого соединен с выходом дисперсионного анализатора и синхронизатор, вход которого подключен к входу устройства, первый выход - к синхровходу дисперсионного анализатора, второй выход - к синхровходу регистрирующего блока, третий выход - к управ- ляющему входу логического коммутатора, а первый и второй выходы управления записью - к управляющим яходам записи первого и второго буферных блоков памяти соответственно, отличающееся тем, что, с целью увелртчения полосы обзора, устройства при сохранении его разрешающей способности, в него введены третий,.,., N-й аналого-цифровые преобразователи, информацион- 1

ные входы которых объединены с информационным входом первого аналого цифрового преобразователя, третий, четвертый,...,Н-й буферные блоки памяти, причем информационные входы всех буферных блоков памяти подключены к выходам соответствующих аналого-цифровых преобразователей, первый мультиплексор, информационны входы которого объединены с входами первого,... 5N-ro буферных блоков памяти, а выход - с информационным входом блока основной памяти, второ мультиплексор, входы которого подключены к выходам первого,...,N-ro

936656

буферных блоков памяти, а выход - к первому входу логического коммутатора, второй вход которого соединен с выходом блока основной памяти, а

5 выход - с входом цифроаналогового преобразователя, аналоговый коммутатор, первый вход которого объединен с информационными входами аналого- цифровых преобразователей, второй

10 вход подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход - к входу дисперсионного анализатора, измеритель задержки, информационный вход которого соединен с выходом

5 дисперсионно.-о анализатора, синхро- вход объединен с синхровходом диспер- сионного анализатора, а выход подключен к управляющим входам первого и второго мультиплексоров и третий

20 мультиплексор, выход которого соединен с управляющим входом записи основной памяти, а управляюп ий вход - с выходом измб рителя задержки,

четвертый синхронизатора под- 25

ключен к управляющему входу аналогового коммутатора, пятый выход - к управляющим входам считыг«ання всех буферных блоков памяти и блока основной памяти, третий, четвертый,...,

30 N-Й выходы управления записью - к управляющим входам записи третьего, четвертого,.,,,N-ro буферных блоков памяти, причем синхровходы аналого- цифровых преобразователей объеди35 нены с управляющими входами записи соответствующих блоков памяти, а входы третьего мультиплексора подключены к первому,...jN-My входам управления записи синхронизатора,

40 2. Устройство для спектрального анализа по п,1, отличающееся тем, что синхронизатор содержит последовательно соединенные амплитудный детектор, триггер митта,

45 первьй ждущий мультивибратор, второй ждущий мультивибратор, выход которого является третьим выходом синхронизатора, последовательно вкл оченные третий ждущий мультивибратор и гене50 ратор считывания, выход которого является пятым выходом синхронизатора, N генераторов записи, входы которых объединены с входом третьего ждущего мультивибратора и выходом первого

55 ящущего мультивибратора, а выходы являются первым, вторым,,,, ,N-M вьп-юда- ми управления записью синхронизатора, последовательно соединенные четвертый, пятьгй, шестой ждущие мультивибраторы, причем вход четвертого ждущего мультивибратора, под лючен к выходу триггера Шмитта, выход четвертого ждущего мультивибратора является первым выходом синхронизатора,

Составитель В.Величкин Редактор В.Ковтун Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

382/50

Тираж 73 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий М3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

выход пятого ждущего мультивибратора - четвертым выходом синхронизатора , выход шестого ждущего мультивибратора - вторым выходом синхронизатора, а вход амплитудного детектора - входом синхронизатора.

Упр. записью

Фиг. 2

Изобретение относится к области радиотехнических измерений. Может быть использовано для спектрального анализа сигналов, Цель изобретения - увеличение полосы обзора устройства при сохранении его разрешающей -способности. Дпя достижения поставленной цели в устройство введены аналого- цифровые преобразователи 1-3 - 1-N, буферные блоки памяти - 2-N, мультиплексоры 9-1, 9-2, 9-3, аналоговый коммутатор 10, измеритель II задержки. Также устройство содержит аналого-цифровые преобразователи 1-1, 1-2, буферные блоки памяти 2-1, 2-2, блок 3 основной памяти, логический коммутатор 4, цифроаналоговый преобразователь 5, анализатор 6 спектра, регистрирующий блок 7, синхронизатор 8. В описании изобретения приводится схема синхронизатора 8. Введение данных злементов обусловило возможность параллельной записи информации о соседних участках расширенной полосы обзора и последующей спектральной обработки с помощью дисперсионного анализатора той полосы, в которой сосредоточен спектр входного сигнала. Величина полос л обзора зависит от количества параллельных каналов и перекрывания полосы частот, обрабатываемых смежными каналами. I з,п,ф-лы, 2 ил. (Л