Многоканальный спектроанализатор Советский патент 1988 года по МПК G01R23/16 

(Л

4

00

;о

СП

N)

кализации в координатах частота-время оценок превьппетгий амплитуд- квазигармонических составляющих в спектре исследуемого сигнала, Спектроана- лизатор включает широкополосный усилитель I, N каналов, каждьш из которых состоит из последовательно соединенных фильтра 2-1,,.2-N, детектора 3-1 , , ,3-N, интегратора 4-1 , , ,4-N,, блока 5-1,..5-N логарифмирования, блока вычитания 6-1,,,6-N, блока деления 7-1,. ,7-N, сумматора 8, блока :жножения 9-1,,.,9-N, двухвходового сумматора 10-1,,,1O-N, блока вычитания второй группы 1 -1 о, , П -(Н-1 ),

ключа 12-1 . . . 12(N-), порогового устройства 1 3-1.:... 3 (N-l ), генератора импульсов 14, до1голнительных ключей 15-1...15-(N-1), аналогового регистра I6-1,,.16-(N-I) cm ячейками, триггера 17-1.,.17-(N-l), формирователя 18. Тем самым обеспечивается локализация по частоте и времени данных оценок превышений амплитуд квазнг армонических составляющих в энергетическом спектре пгумовогб сигнала. Эти оценки могут быть использованы для распознавания и классификации нестационарных шумовых сигналов, 1 ил.

1

Изобретение относится к аппаратурному анализу характеристик случайных сигналов, может быть использовано при обработке нестационарных шумовых сигналов в радиосистемах и является усовершенствованием устройства по авт, ев, № 1221.668.

Цель изобретения - расширение функ циональных возможностей спектроана- лизатора путем локализации в координатах частота - время оценок преБЬШ1е- ний амплитуд квазигармонических составляющих в спектре исследуемого сигнала ,

На чертеже представлена функцио - нальная схема многоканального спектро анализатора.

Спектроанализатор включает широкополосный усилитель 1 N каналов, каж- дьш из которых состоит из последовательно соединенных фильтра 2-1,,.,, 2-N, детектора 3-1,,,.,3-N, интегратора 4-1,,,,,4-N, блока 5-1,,.,,5-N, логарифмирования, подключенных к выходу усилителя 1. Выходы блоков логарифмирования всех соседних каналов попарно подключены к входам соответствующих блоков 6-1,,,,6-N вычитания Выходы блоков вычитания через блоки 7-1,,,,,7-N деления соединены с входами сумматора 8, выход которого соединен с входами блоков 9-1 , ,, ,,, 9-N умножения, Выходы блоков умножения соединены с первыми входами соответствующих двухвходовых сумматоров

10-1,,,.,10-N, Вторые входы сумматоров соединены с выходом N-ro блока 5-R логарифмирования. Выходы сумматоров соединены с одним из входов соответствунлдих блоков 1 1-1 , , , . , 1 1-(N- -1), вычитания второй группы. Вторые входы блоков вычитания соединены с выходами соответствующих блоков 5-1, ,,.,5-(N-l) логарифмирования, Вьпсоды -блоков вычитания соединены с входами соответствующих ключей 12-1,,,,, 12-(N-1), .

Выходы ключей соединены с входами соответствующих пороговых устройств

13-1,,,,13-(N-l), Управляющие входы всех ключей 2-1,,.,„12-(N-l) соединены с первым входом генератора 14 импульсов. Устройство снабжено также N-1 последовательно

соединенными дополнительными ключами 15-1,,,,,15-(N-1) и аналоговыми регистрами 1.6-1 , , . . , 16-(N- ) cm ячейками, В устройстве также содержатся N- триггер 7-1,.,,,17-(N-l) и фор1мирователь 18. Причем выход каж- loro триггера 1 7-1 , . , . , 1 7-(Т1-1 ) под- ;оединен к выходу соответствующего ipporoBoro устройс1-Ея 1 3-1 ,.,., 3- -(К-1),Выход каждого триггера под:оединен к управляюг.1ему входу соот- :твующего дополнительног-о ключа 15-1, ..,, 15-(N-l), Вх(1д ) дополнительного КЛЮЧ.1 15-1,..., 5-( М-1) под- ;оедннен к выходу гоотнстствующего ьгчитателя 1 1 -,.,.. И - I N- 1 ) второй

riiyiHibi. Сбраськьчюшпе с- и . геров 1 7-1 , . . , , I 7-(Ц-1 ) n5i,f:juni(M)M и подсоединены к допол 1ите11ьпому ii.i ходу генератора 14 импульсов. К прр вому выходу генераторг 14 подгпедиие вход формирователя 18, выходы которги подсоединены к управляющим входам всех аналоговых регистров 16-1 , , . . , 16-(N-l). При этом m выходов каждо- го регистра 16-1,...,16-(N-l) являются выходами спектроанализлтора.

Спектроанализатор работает следующим образом.

Шумовой сигнал с выхода усилите- ля 1 поступает на фильтры 2-1,..., 2-N каждого канала, настроенные на свою частоту. Сигналы с выхо- дов фильтров каждого канала детектируются детекторами 3-1,. ., , 3-N, а затем интегрируются в интеграторах 4-1,.,.,4-N. Затем сигналы логарифмируются в блоках 5-1, . .. 5-N логарифмирования. В результате на выходе каждого блока логарифмиро- вания получают логарифмическую оценку спектра lnS(f,;) , Сигналы с выхода блока логарифмирования всех соседних каналов подаются на входы соответствующих блоков 6-1,...,6-W вычитания, на выходе которых образуются разности логарифмических оценок спектров. Затем с выходов блоков вычитания разности логарифмических оценок поступают на входы соответствующих блоков 7-l,,..,7-N деления, где каждая разность делится на коэффициент, зависящий от выбранных значений средних частот фильтров каналов. При этом коэффициент деления в блоке 7-1 деления должен выбираться методом наименьших квадратов, а величины коэффициентов зависят от средних частот фильтров канала спектроанализатора. С выхода каждого из блоков деления значения поступают на сумматор 8, в котором формируется оценка коэффициента наклона спектра п, Оценкга коэффициента наклона спектра с выхода сумма- тора 8 поступает на блоки 9-1,..., 9-(Н-) умножения,

В каждом блоке 9-i умножения оцека коэффициента наклона умножается на постоянную величину, пропорцио- нальную разности логарифмов частот fy и f , Так, в блоке 9-1 оценка п умножается на величину, пропорциональную (inf,j - Inf4 ), в блоке 9-2

i-UfQ

И т.д.

Q

g о 5 о Q 5 Q

g

5

Тяким обр/пс м, нл каждого блпкт 9-i пр.чу ьчем иппряжение, про- иорниочяльцпе яеличине fi(lnf -Inf). Напряжения с .1хпдов блоков умножения поступпют ип первые входы сум- матороп I0-1 ,. . . ,10-(). На второЛ вход каждиг-о сумматора 10-i поступает счгнал с вькода последнего блока 5-N логприф ирования. Тем самым на выходе каждого сумматора 10-i получаем рлсчетную логарифмическую оценку спектрп

1пПр () п(-1. ) +

+ In S(fJ.

Сигналы с выхода каждого сумматора поступают на один из входов соответствующих блоков 11-1,,..,11-(N-1) вычитания. На другой вход каждого блока 11-1 вычитания поступает сигнал с . вькода блока 5-1 логарифмирования.Таким образом, на выходе каждого блока 11-1 вычитания формируют разность 1п j ( Г ) - lnSp(r ). Величины этих разностей через входы соответствующих ключей 12-1,...,12-(N-l) поступают на входы соответствующих порого- устройств 1 3-1 , . . ., 1 3-{N-l). Управляет подключением блоков вычитания к пороговым устройствам генератор 14 импульсов. В момент появления на его вькоде импульса ключи через управляемьш вход подключают каждый блок 11-1 вычитания к входу соответствующего порогового устройства 13-1. Период следования импульсов генератора 14 определяется из соотношения Т сжо . - наибольший интервал корреляции случайного сигнала на выходе блока 5-i логарифмирования. Превышение йеличиной каждой разности In S (f л ) - InSplf, ) соответствующего порогового уровня свидетельствует о наличии в полосе пропускания соответствующего фильтра 2-1 квазигармонической составляющей. Тем самым устанавливается факт отклонения формы спектра от наклонной линии в системе координат InS, Inf, т.е. уточняется форма энергетическо-. го спектра исследуемых сигналов выявлением в них квазигармонических составляющих .

Для того, чтобы локализовать в координатах частота - время оценки пре- вьлиений амплитуд квазигармонических

5

г оставляьядих, сигнял1)1 с выходов выч татедей , . . .,11-(N-1) подают на входы соотпетствующих дополнительных ключей 15-1,...,5-(N-I). На управляющие входы.дополнительных ключей 1 5-1 , .. , , 1 5-(N- ) приходят раз-решающие сигналы от соответствующих триггеров 17-1,,..,I7-(М-I). Причем срабатывают только те триггеры, на входы которых nocryiiaioT сигналы от соответствующих пороговых устройств 1 3-1 , , , ., I 3-(N-1 ), т.е. зафиксирова ных в соответствующей полосе пропускания квазигярмони еских составляющих. Триггеры введены для того, чтобы повысить устойчивость срябатьгаа- ния дополнительных ключей 15-1,..., : 15-(N-I) при небольших, превьпдениях : амплитуд квазигармонических состав- , близких к пороговым, уровням ; срабатывания пороговых устройств : 3-l,...,13--(N-l).

; Таким образом, оценки превыпгений а,мппитуд квазигармонических состав- ляю цих появляются на соответствующих выходах дополнительных ключей 15-1,...515-(N-1). в данный момент i времени эти оценки поступают на пер ; вые ячейки аналоговых регистров 6-1 , .. . ,16-(К-1) сдвига. 8 следую I а;ий момент времени через интервал Т : импульсы с выхода формирс вателя 18 ; перемещают напряжения оценок во вто I рые ячейки регистров 16-1,...,6- (К-) и т.д. На тп выходов каждого ; аналогового регистра 16-1,. ..,16- ; (N-1 у поступают опенки Т1ревышений ; амплитуд квазигармопических состав- ; ляюших с выходов (N-l) ньг итателей i , . . . , И-(N-1 ) в m сдвит1утых на : Т различных момент времени.

39S1

Тем самьгм обеспечивается локализация по частоте и времени д,анных оценок превьпкений амплитуд квазигар- мон1гческих составляющих в энергетическом спектре тумового сигнала. Эти оценки могут быть использован) для распознавания и классификации нестя- дионарных пумовьгх сигналов.

Формула изобретения

Многоканальный спектроанализатор по авт. св. № 1221608, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем локализации в координатах частота - время оценок превы- шени11 амплитуд квазигармонических составляющих в спектре исследуемого

сигнала, в него дополнительно введены N- последовательно соединенных дополнительных ключей и аналоговых регистров с m ячейками, а также N-1 триггеров и формирователь, -причем

вход каждого триггера подсоединен к выходу соответствунгашго порогового устройства, выход каждого триггера подсоединен к управляющему входу соответствующего дополнительного

ключа, вход каждого дочолнительно- го ключа подсоединен к выходу соответствующего вычитателя второй группы, сбрасьгоающие входы всех триггеров объединены и подсоединены к дополнительному выходу генератора тактовых импульсов, к первому которого подсоединен вход формирователя, выходы которого подсоединены к управляющему входу всех аналовых регистров, при этом m выходов каждого aHanoroBQro регистра соединены с выходами уст рпйства.