Анализатор спектра Советский патент 1990 года по МПК G01R23/20 

СП СП

ю

3

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано для спектрального анализа сигналов на фоне случайных шумов.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повышение разрешающей способности спектрального анализа.

На фиг.1 приведена функциональная схема анализатора спектра; на фиг.2 временная диаграмма работы блока синронизации.

Первый вход 1 анализатора спектра (фиг.1) подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 2, выход 3 которого соединен с входом первого регистра 4, тактовый вход которого соединен с синхронизирующими входами АЦП 2, блока 5 синхронизации и выходом 6 генератора 7 тактовых импульсов, вход 8 которого подключен к внешнему генератору задающей частоты и является вторым входом анализатора спектра, третьим и четвертым входами которого являются входы 9 и 10, которые подключены соответственно к кодам объема выборки и масштабирующего коэффициента, вход 10 подключен к второму входу делителя 11, первый вход 12 которого соединен с выходом вычитателя 13, первый вход 14 которого соединен с выходом регистра 4, а второй вход соединен с выходом 15 блока памяти 16, вторым входом Сумматора 17 и первым входом блока дискретного преобразования Фурье () 18, третий вход которого соединен с входом 9 анализатора спектра, который соединен с вторыми входами первого 19 и второго 20 бдо- ков сравнения, выходы 21 и 22 которых соединены с входами начальной установки соответственно первого 23 и второго 24 счетчиков, выходы которых соединены с первыми входами блоков 19 и 20 сравнения и первым 25 и вторым 26 входами коммутатора 27,выход 28 которого соединен с адресным входом блока 1 6 памяти, вход которого соединен с выходом 29 второ го регистра 30, вход которого соединен с выходом 31 сумматора 17, первый вход которого соединен с выходом 32 делителя 11, тактовые входы счетчика 23 и регистра 30, управляющие входы коммутатора 27 и блока 16 памяти соединены с первым выходом 33

0

5

0

5

521

0

35

40

45

50

55

174

блока 5 синхронизации, второй выход 34 которого соединен с тактирующим входом счетчика 24 и вторым входом блока ДПФ 18, первый выход 35 которого соединен с вторым входом блока 5 синхронизации, второй выход 36 блока ДПФ 18 является выходом анализатора спектра.

Анализатор спектра работает следующим образом.

На каждый период задающей частоты f, которая с выхода внешнего генератора подключена к входу 8 генератора 7 тактовых импульсов (ГТИ), генератор 7 формирует на выходе 6 импульс запуска АЦП 2, по фронту которого осуществляется перезапись ранее оцифрованного сигнала x(l&t), который поступает на вход 1 АЦП 2, в регистр 4 (фиг.1 и 2} и инициируется следующий цикл работы,АШ. Этот же импульс запускает блок 5 синхронизации, который генерирует сигналы синхронизации устройств анализатора спектра по выходу 33 в соответствии с временной диаграммой на фиг.2. При этом выполняется чтение блока 16 памяти по адресу, который определяется состоянием счетчика 23 и передается с входа 25 коммутатора 27 на адресный вход 28 блока 16 памяти. Считанное значение вычитается с помощью вычитателя 13 из входного отсчета и результат через делитель 1I передается на вход 32 сумматора 17, который суммирует результат деления с отсчетом на выходе блока 16 памяти, результат записывается в регистр 30, а затем в блок 16 памяти, после чего счетчик 23 увеличивает свое состояние на единицу. Если состояние счетчика 23 станет равным значению кода объема выборки N, который подключен к второму входу блока 19 сравнения, то на его выходе 21 появится импульс, который Установит счетчик 23 в исходное состояние. Блок ДПФ 18 в любой момент времени может запросить данные с блока 16 памяти для ввода накопленного массива. При этом он запрашивает цикл доступа к памяти блока 16 по выходу 35, блок 5 синхронизации переключает коммутатор 27 для передачи на адресный вход 28 блока 16 памяти выход счетчика 24, который определяет адрес считывания ячейки памяти. Блок 5 формирует сигнал чтения из блока 16 памяти по вы5

ходу 15 в блок 18, а также сигнал записи считываемого отсчета по выходу 34, по заднему фронту которого счетчик 24 увеличивает свое состояние на единицу. Если состояние счетчика 24 станет равным значению кода N, то с помощью блока 20 сравнения он установится в исходное состояние. Код N также подключен к третьему входу блока 18, который с помощью этого кода контролирует объем обрабатываемого массива. Код N, код масштабирующего коэффициента М, который подключен к второму входу 10 делителя 1), и задающая частота fs на входе 8 ГТИ 7 являются определяющими параметрами работы анализатора спектра. Анализатор спектра позволяет выполнить параллельный спектральный (гармонический) анализ с мальм числом арифметических,.операций и объемом оборудования, что позволяет расширить частотный диапазон анализируемых сигналов, повысить спектральное разрешение. Высокая избирательная способность синхронного накопления позволяет повысить соотношение сигнал/шум.

Формула изобретения

Анализатор спектра, состоящий из генератора тактовых импульсов, сумматора, первого и второго счетчиков, блока памяти и аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с входом анализатора спектра, вход синхронизации аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход которого соединен с втооым входом анализатора спектра, о тличающий- с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения спектрального разрешения, введены последовательно соединенные первый регистр, вычитатель и делитель, а также второй регистр, коммутатор, первый и второй блоки сравнения,

1

10

15

20

5521176

блок синхронизации и блок дискретного преобразования Фурье, первый вход которого объединен с вторыми выходами вычитателя и сумматора и сое- динен с выходом блока памяти, первый вход которого подключен к выходу второго регистра, первый вход последнего соединен с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом делителя, вход первого регистра соединен с выходом аналого- цифрового преобразователя, тактирующий вход первого регистра объединен с первым входом блока синхронизации и соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый выход блока синхронизации соединен с входами управления блока памяти, коммутато- ра и тактовыми входами второго регистра и первого счетчика, выход которого соединен с первыми входами первого блока сравнения и коммутатора, второй вход коммутатора объединен с первым входом второго блока сравнения и соединен с выходом второго счетчика, тактовый вход которого объединен с вторым входом блока дискретного преобразования Фурье и соединен с вторым выходом блока синхронизации, первый выход блока дискретного преобразования Фурье соединен с вторым входом блока синхронизации, второй выход блока дискретного преобразования Фурье соединен с выходом анализатора спектра.третьим и четвертым входами анализатора спектра являются соответственно вход кода коэффициента масштабирования и вход ко40 да объема выбора, последний подключен к третьему входу блока дискретного преобразования Фурье и к вторым входам первого и второго блоков срав нения, выходы которых соединены с

,,- входами начальной установки соответственно первого и второго счетчиков, выход коммутатора соединен с адресным вхЪдом блока памяти, второй вход делителя соединен с входом кода коэфс фициента масштабирования.

25

30

35

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике. Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повышение разрешающей способности спектрального анализа. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь АЦП 2, регистры 4, 30, блок 5 синхронизации, генератор 7 тактовых импульсов, делитель 11, вычитатель 13, блок 16 памяти, сумматор 17, блок 18 дискретного преобразователя Фурье, блоки 19, 20 сравнения, счетчики 23, 24 и коммутатор 27. Анализатор спектра позволяет выполнить параллельный спектральный анализ с малым числом арифметических операций и объемом оборудования, что расширяет частотный диапазон анализируемых сигналов и повышает спектральное решение. Высокая избирательная способность синхронного накопления позволяет повысить соотношение сигнал/шум. 2 ил.