Узкополосный спектральный анализатор Советский патент 1975 года по МПК G01R23/00 

(54) УЗКОПОЛОСНЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к аппаратурному определению основных статистических характеристик узкополосных случайных процессов и может быть использовано в системах радиосвязи, радиолокации, при исследовании систем автоматического управления, биологических систем, акустичес1шх явлений и в других областях, имеющих связь со случайными процессами. Известны узкополосные анализаторы спектра, содержащие согласующий блок, фильтр, преобразователь частоты и два параллельных канала, в каждом из которых последовачельно соединены блок умножения, интегратор и квадратор, первые входы блоков умножения подключены к соответствующему генератору ортогонального гармонического сигнала, выходы квадратора подключены ко входам сумматора, соедине ного через блок усреднения с блоком регистрации. В таком анализаторе, однако, с умень шением ширины энергетического спектра исследуемого процесса спектральные измерения значительно усложняются, понижает- ся их точность ввиду возрастания аппаратурных погрешностей, обусловленных измерениями малых приращений. Целью изобретения является повышение точности спектральных измерений. Это достигается тем, что анализатор содержит блок нелинейного преобразования, подключенный входом к согласующему блоку, а выходом - к фильтру, подключенному к преобразователю частоты, соединенному со вторыми входами блоков умножения каждого канала. Такое соединение позволяет осуществит( предварительное нелинейное преобразование, увеличивающее ширину энергетического спектра с сохранением подобия формы спектральной плотности. На чертеже изображена функциональная Хема предлагаемого анализатора. Он состоит из согласующего блока 1, блока нелинейного преобра- ования 2, фильт ра 3, блока преобразования частоты 4, блоков умножения 5 и 5 , интеграторов 6 TI 6 , двух квадраторов 7 и 7 , сум3485матора 8, блока 9 усреднения устройства . и блока регистрации 10. Работает анализатор следующим обра- зом. Исследуемый узкополосный случайный процесс, имеюишй среднюю частоту Q и ширину энергетического спектра Д(0, через согласующий блок 1, состоящий в общем случае из калиброванного аттенюатора эмиттерного повторителя и при необходимости усилителя, подается на блок нели- ней(ого преобразования 2. -Блок 2 представляет в простейщем случае безинерци- . онный нелинейный элемент. Получающийся при этом на выходе блока 2 преобразованный процесс будет иметь энергетический спектр Gjj(to) , состоящий из последовательности разделенных друг от друга спект ральных полос (co) (f-ОД,.. }. 1 - i--o Каждая из этих полос сконцентрирована около соответствующей гармоники 1ш„. центральной частоты исследуемого спектра Фильтр 3 выделяет п -ю спектральную полосу ), и процесс на выходе это- г-о блока будет характеризоваться средней частотой ПбЗд и шириной энергетического с;пектра КлбО (К - коэффициент, зависящий от Еюмера выделяемой спектральной поло- с;ы f(, ). После этого процесс поступает на блок преобразования частоты 4, На вто рой вхид этого блока подается напряжение етеродина to . С помощью преобразовани средняя частота fttOp понижается. Преобра.зование частоты при этом осуществляется |гж, что выполняются все необходимые условия линейного перемещеЕшя мгновенных мначоний процесса на новую основную част ту. Это позволяет на выходе преобразова- геля частоты 4 при выборе (X)., }Tl(jo напучить процесс со средней частотой { U - П ) Q I и;ири1юй энергетического i4ii:KTpn /itOfjp Кд Со и формой спокт- JMJibiioii плотности, полностью определяемой t|ju| Mi)H )етического спектра входного 111 {-лсдус мспо процесса. В час:;тности, если Ш т -1, то средняя частота преобразованного процесса будет вновь соответствовать iJj.., т. е. процесс на входе блоков умножения 5 и 5 в этом случае будет иметь среднюю частоту, равную средней частоте входного процесса и в К раз большую щирину энергетического спектра по сравнению с величиной ДбО входного процесса. Далее работа анализатора осуществляется путем квадратичного суммирования и усреднения произведений сигнала на ортогональные гармоники, т. е. на каждой частоте блоки 5 и 5 выполняют операции умножения случайного процесса на косинусоидальное и синусоидальное напряжение частоты Go , интеграторы 6 и 6 интегрируют полученные произведения, после чего результат интегрирования возводится в квадрат квадраторами 7 и 7. Выходные игналы квадраторов 7 и 7 суммируются сумматором 8 и результат усредняется по времени блоком 9. Блок регистрации 1Q выдает сигналы, пропорциональные значению спектральной плотности. Предмет изобретения Узкополосный спектральный анализатор, содержащий согласующий блок, фильтр, преобразователь частоты и два параллельЕ1ых .канала, в каждом из к оторых последовательно соединены блок умножения, интегратор и квадратор, первые входы блоков умножения подключены к соответствующему генератору ортогональногогармонического сигнала, выходы квадраторов подклк1чеЕ1ы к входам сумматора, соединенного через блок усреднения с блоком регистрации, о тл и чающийся тем, что, с целью повыщения точности, анализатор содерхшт блок не;шнейного преобразоваЕшя, подключенный входом к согласующему блоку, а выходом - к фильтру, подключенному к преобразователю частоты, соедиЕ1енЕ1ому со i вторыми входами блоков умножеЕшя каждо- Io капала.