Спектроанализатор Советский патент 1991 года по МПК G06F17/18 G01R23/16 

1

(61) 1140128 (71)4728644/24 (22)26.06.89 (46)23.10.91. Бюл. №39

(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт космоаэрогеологических методов

(72)В.А.Блинов (53)681,32(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1140128, кл. G 06 F 15/332, 1983. (54) СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР

(57)Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения статистических характеристик случайных процессов. Цель изобретения - повышение точности измерения спектра сигналов с ограниченными областями определения. Спектроанализатор содержит два низкочастотных фильтра, блок сравнение, два квадратора, сумматор, два блока умножения, сглаживающий фильтр и блок усреднения, вход задания частоты подключен к входам блоков умножения через дополнительно введенный блок переменной дискретизации частоты. 2 ил

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для аппаратурного определения статистических характеристик случайных процессов.

Цель - повышение точности измерения спектра сигналов.

Структурная схема спектроаналиэатора показана на фиг. 1; на фиг 2 - схема блока переменной дискретизации частоты

Спектроанализатор содержит блок 1 сравнения, первый вход которого является входом устройства, последовательно соединенные между собой фильтр 2 нижних частот, блок 3 умножения, второй фильтр 4 нижних частот, второй блок 5 умножения, выход которого подключен к второму входу блока 1 сравнения, квадраторы 6 и 7, входы которых подключены соответственно к выходам фильтров 4 и 6 нижних частот, сумматор 8, входы которого соединены с выходами квадраторов 6 и 7, а выход - со сглаживающим фильтром 9, блок 10 усреднения, вход которого подключен к выходу сглаживающего фильтра 9, а выход является

выходом спектроанализатора. Вторые входы блоков 3 и 5 умножения соединены с выходом блока 11 переменной дискретизации частоты, входы которого соединены с входом 12 задания частоты и с входом 13 задания длины реализации исследуемого сигнала Блок 11 переменной дискретизации частоты (фиг 2) состоит из последовательно соединенных между собой первого масштабирующего звена 12, квантователя 13 и второго масштабирующего эвена 14. На вторые входы масштабирующих звеньев 12 и 14 подается сигнал, пропорциональный длине То реализации исследуемого процесса X(t).

Спектроанализатор работает следующим образом

По заданной частоте Шо блок 11 вычисляет ближайшую кратную частоту (/ по формуле

со

О 00

о ел ю

го

2яК

ы -т- ,

(D

где То - длина реализации (мера области определения) исследуемого сигнала X(t), подаваемая в виде соответствующего сигнала на вторые входы звеньев 12 и 14;

К определяется как целая часть числа

(1)Э То, In Itn

, т.е. k { 0 в квантователе 13.

2л 1 2Я

При этом масштабирующие звенья 12 и 14 реализуют умножение задаваемой частоты на коэффициенты, равные соответТ0 2л

ственно тг-и i л i о

В предлагаемой схеме спектроанализа- тора в качестве фильтра нижних частот 2 и 4 могут быть использованы простейшие апериодические фильтры первого порядка с одинаковыми частотными характеристиками соответственно вида

(,0)ф,(|й))тЈ. (2)

Тогда на выходах фильтров 2 и 4 фор- мируются сигналы, представляющие собой соответственно действительную и мнимую части комплексного сигнала

25

30

y(t)(t).(3)

rfleZ(t)| e-(f-ift H -T)x(T)dT(4) te

С учетом (1) выражение (4) можно привести к виду

z( e-(f-lG)(t-To)x(T)dT

te(5)

так как очевидно, t - to То.35

На выходе сумматора 8, на входы которого поступают формируемые квадраторами 7 и 6 квадраты действительной и мнимой частей сигнала Z будет вырабатываться сигнал, равный |y(t)| .

Тогда на выходе сглаживающего фильтра 9 и блока 10 усреднения по полосе пропускания, которая для системы фильтров 2 и 4, используемой в предлагаемом спектро- 1

анализаторе, равна у

наблюдается сиг

нал

Sx(ftJb) Tly(t)l2(6)

При увеличении параметра Т согласно (3), (5) и (7) Sx( Wb) Ck I2 . где С - соотТ- ооветствующий коэффициент Фурье.

Таким образом, при выборе параметра Т достаточно большим (Т То), можно получить сколь угодно точное приближение Sx( (ih) к (Ск|2 независимо от значения гиь и ал . Тем самым обеспечивается достижение поставленной цели - повышение точности спектров сигналов, заданных на ограниченных областях определения. Формула изобретения Спектроанализатор по авт. св. Nfc 1140128, отличающийся тем. что, с целью повышения точности измерения спектров сигналов с ограниченными областями определения, в него введен блок переменной дискретизации частоты, первый вход которого подключен к входу задания частоты, второй вход соединен с входом задания длины реализации, а выход блока переменной дискретизации частоты подключен к вторым входам блоков умножения.

1

x(t)

10

I

Фиг.1

1

CJ,

TO

/2

1

1

Фиг 2