Электронный анализатор спектра Советский патент 1979 года по МПК G01R23/16 

I

Изобретение .относигея к области , радиоизмеригельной техники и можег быть применено для анализа спектра сигйалов в реальном масштабе времени.

Известен цифровой анализатор спектра, состоящий из коррелятора и Фурье-преобразователя, содержащего два умножителя, первый из которых предназначен для взвешивания значений корреляционной функции, л второй - длй умножения этих значений яа сннуснонкосимусные сигналы, источник синусно-косин гсиых сигналов и интегратор. Недостатком анализатора является последовательная процеад ра вычисления значений спектра мощности, что не позволяет вести анализ в реальном масштабе времей.

Известен анализатор, состоящий из коррелятора и Фурье-преобразовагелей, осуществлякшйй спектральный анализ сигналов путем их временной компрессии. Сгтекгр формируется в выходном запоминакяцем устройстве.

Недостатком анализатора с временной компрессией является ограничение верхней частоты анализа вследствие прямой связи ее с коэффициентом временной, компрессии.

Известен электронный анализатор спектра, содержаший в качестве входного преобразовагёл-я многоканальный коррелятор, М выходов которого через М переключателей соединены с М резонансными контурами, настроенными на М частот, выходы контуров соединены с сумматором, на его входы поступают одновременно возбуждаемые в контурах гармонические колебания, причем сумма этих колебаний, получаемая на выходе сумматора, пропорциональна спектру исследуемого сигнала, коэффициент пропорциональности (масштабный коэффициент) зависит от частот настройки кЛнтуров, благодаря чему они могут быть выбраны произвольно большими (с сохранением мх соотношения), независимо от частот входного сигнала, что позволяет Определять спектр практически мгновенно после вычисления «корреляционной функции исследуемого сигнала. Многоканальный электронный анализатор имеет низкую разрешающую сггособ- носгь. . с целью повышения разрешающей способности анализа в электронный анализато спектра, содержащий последовательно соединенные многоканальный коррелятор, кана пы формирования спектра, сумматор и устройство управления, введены интегратор и дополнительный cyMMaTqD, выходы которого подключены к вь{хойам к1ногЬканальнбго коррелятора, а выход соединен с входом установки начальных условий интегратора, каналы фьрмировапия спектра вы полнены в виде двух параллельных каналов основного и компенсационного, каждый из которых продержи т последовательно включенные мультивибратор, ключевой модулятор в делитель, причем прямой информационный вход ключевого модулятора рсйсжного канала и противофазный информационный вход юночевого модулятора крмпенсаиионногю канала подключены к соогвегству1ошему выходу йндгоканйлЬкого коррелятор а« входы мул ьгивибраторрв соединены с выходом устройства управления, а выходы делителей подключены к суммат ру, выход которого соединен с информационным входом интет ратора На чертеже приведена блок-схема пред лагаемого анализатора. Анализатор содержит входной М-каналь яый KoppenHtx p 1, вход которого 5тляется входом анализатора, М каналов формирова ния спектра, выполненных в виде двух параллельных каналов, основного и компёнса иирнного, основной канал содержит послед ватепьно включенные мультивибраторы 2, кл рчёвыё модуляторы 3 и делители 4,а компенсационный -мультивибраторы 5, ключевые модулятс ы 6 и делители 7, прямой инффмационный вход ключевых модуляторов 3И противофазный информацврнный вход кйючёвых модуляторов 6 каадого канала формирования спектра подключены к сбОтве Ствукядему выходу многоканального коррелятсфа- Г7 причем часто та колебаний выходного сигнал мультивиб раторов 2 пропорциональна номеру канала, а мультивибраторов 5 - э три раза , коэффициент передачи делителей 4 пропорционален номеру канала, а делителей 7 - в VpH раза меньше, сумма , его входы соединены с выходами ключевых .модуляторов 3 и 6 каналов формирования cjieKTpa, интегратор 9, информационйый вход которого подключен к выходу суммагора 8, выход этого интегратора является выходом анализатора, дополнительный суматор 10, входы последнего соединены с выхрдами м«огоканального Хоррелягора 1, а выход подсоединен к входу установки начальных условий интегратора 9, и устройство управления 11, соединенное своими шинами с многоканальным коррелятором 1, мультивибраторами 2 и 5 и интегратором 9. Анализатор работает следуклцим образом. Исследуемый сигнал поступает на вход многоканального коррелятора 1. В результате обработки на его выходах формируются значения коррел5щионной функции И ( Cf ), Сигнал о завершении измерения коррел$щиОнной функции поступает из коррелятора 1 в устройство управления li, К этому моменту на выходе сумматора 10 образуется сумма, пропорциональная значению спектра на нулевой частоте. Напряжение с выхода сумматори 10 поступает на информационный вход интегратора 9, где фиксируется в качестве начальных условий для дальнейшего текущего интегрирования. После измерения корреляционной функции и установки начальных условий в интеграторе 9 устройство 11 переводит мультивибраторы 2 и 5 из заторможенного в активное состояние, которые посредством ключевых модуляторов 3 и 6 управляют передачей сигналов с выходов коррелятора 1 через Д1елители 4 и 7 на входы сумматора 8; Сочетание мультивибраторов и ключевых модуляторов обеспечивает незатухающий (до момента окончания измерения) характер сигналов, участвуклцих в формировании огибающей спектра, и тем самым создает возмр нрсть повышения разрешающей способности анализа. С(днакР сигналы, поступающие на входы сумматора 8, соде| жат, кроме основной (полезной), гармоники. Много комбинационных гармоник, составляющих спектр сигналов прямоугольной формы. Для выделения основной гармоники каждый канал формирования спектра выполнен в виде двух параллельных каналов, основного и компенсационного. Мультивибраторы 2 и 5 начинают работу в протИвофазе, поэтому в результате сложения сигналов, поступающих на основных канеаюв и компенсационных, в сумматоре 8 на его выходе формируется сумма, состоящая из сигналов прямоугольной формы, в которых компенсирована третья гармоника. Это происходит вследствие того, что коэффициент передачи делителей 7 в три раза Меньше . коэффициента передачи делителей 4. Сигнал сукмы с выхода сумматора 8 поступает на информационный вход интег ратора 9, где происходит его интегрирование. Интегратор 9 используется как фильтр, ослабляющий гармонические составляющие сигналов прямоугольной формы поступающих с выходов ключевых модуляторов 3 и 6. Коэффициент передачи делителей 4 пропорционален номеру канала, т.е пропорционален частоте сигнала муль тивибраторов 2, в результате чего сглаживающее действие интегратора 9 не приводит к ослаблению основных гармоник сигналов, участвующих в формирований ог бающей спектра , ИспользоЕШНие кок пенсациониых Каналов If интегратора 9 у мен bmiae т коэффициент гармоник сигналов, составляющих оги бающую спектра, до 5%. На выходе интегратора 9 формируется развернутая во времени огибающая спектра. Формулаизобре тения Электронный анализатор спектра, содёржащий последовательно соединенные многоканальный коррелятор, каналы формирования спектра, сумматор и устройство управления, отличающийся тем, чго, с цеЛью повышения разр ешающей-способности анализа, введены интегратор и дополнительный су-мМатор, входы которого подключвны к выходам многоканального коррелятора, а выход соединен с входом установки начальных условий интегратора, каналы формирования спектра выполнены в виде двух параллельных каналов, основного и компенсационного, каждый из которых содержит последовательно включенные мультивибратор, ключевой модулятор и делитель, причем прямой информационный вход ключевого модулятора основного какала и противс фазный информационный вход ключевого модулятора компенсационного канала- подклкнены к соответствующему выходу многоканального коррелятора, входы мультивибраторов соединены с выходом устройства управления, а выходы делителей подключены к сумматору, выход которого соединен с информационным входом интегратора.