Спектроанализатор Советский патент 1981 года по МПК G01R23/167 

(54) СПЕЮТРОАНАЛИЗАТОР

Изобретение предназначено для использования в радиотехнических установках, в частности в электроизмерительной технике. Известны спектроанализаторы, используемые в радиотехнических установках и приборах для измерения энергетического спектра анализируемого случайного процесса В этих устройствах анализируемый процесс поступает одновременно на Ь входных полосовых фильтров, часто ные характеристики которых полность перекрывают исследуемый диапазон частот. Выход каждого полосового фильтра через квадратичный детектор сс5рдинен с интегратором. Амплитуда сигнала на выходе каждого интегратора пропорциональна мощности входного процесса в полосе частот полосового фильтра, в цепь которого включен данный ин егратор. Сигналы с выходов интеграторов поочередно подаются на регистрирующее устрой:ство. Известен также спектроанализатор который содержит п входных полосовы фильтров, п квадратичных детекторов . п интеграторов, коммутатор и регист рующее устройств. Анализируемый процесс подается одновременно на входы всех п полосовых фильтров. Выход каждого фильтра через квадратичный детектор соединен со входом одного интегратора. Амплитуда сигнала на на выходе каждого интегратора пропорциональна мощности входного процесса в полосе частот полосового фильтра, в цепь которого включен данный интегратор. Сигналы с выходов всех п интеграторов поочередно опрашиваются коммутатором и с выхода последнего подаются на регистрирующее устройство. Роль регистрирующего устройства выполняет электронно-лучевая трубка. В результате работы такого спектроанализатора на экране регистрирующего устройЪтва фиксируется энергетический спектр анализируемого случайного процесра |;2. Однако точность измерения энергетического спектра таким спектроанализатором невысокая. Это объясн:9ется тем, что энергетический спектр входного случс1йного процесса аппроксимируется ступенчатой функцией, т.е. применяется аппроксимация нулевого порядка. Цель изобретения - повышение точности измерения энергетического спектра. Поставленная цель достигается тем что в спектроанализатор, содержащий п каналов измерения, каждый . из которых состоит из последовательно соединенных фильтра, квадратичного детектора и интегратора, а также блок регистрации, при этом входы всех фильтров объединены и являются входо устройства, дополнительно введены весовой сумматор, сумматор и по числу каналов измерения линейки посл довательно включенных аналого-цифрового преобразователя и интерполирующего фильтра, включенных меясду выходами весового сумматора и входами сумматора, выход которого соединен с блоком регистрации, при этом выходы интеграторов всех каналов подключены ко входам весового сумматора На чертеже представлена функциональная схема спектроанализатора. Спектроанализатор содержит п вход ных фильтров Ц - 1, п квадратичны детекторов 2 - , п интеграторов 3 - 3 , весовой сумматор 4, п аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 5 п интерполирующих фильт ров б - 6 , сумматор 7 и блок 8 регистрации. Спектроанализатор работает следующим образом. Анализируемый процесс поступает одновременно на входные фильтры ,( - 1.. Квадраты модулей частотных характеристик этих фильтров 1 образуют базис линейно-независигдых функ ций на исследуемом диапазоне частот S . Выход каждого входного фильтра соединен через квадратичный детекто 2 с интегратором 3. Весовой cyMviaTO 4, имеющий п входов и п выходовр ос ществляет сум рование с разными весами сигналов )} на выходах интеграторов 3 с, (t) |/i,|.(t), где t - текущее время; c.(t)- сигнал на i-ом выходе весового сумматора; элементы матрицы, обратной к матрице элементов опреде ляемых соотношением j/H(a).j(®))), где Н (йо) частотная характеристик i-ro входного фильтра 1. АЦП 5 осуществляют одновременно импульсные преобразования сигналов Гс . {t)} с выходов весового суммато ра 4. Цифровые отсчеты с выходов п АЦП поступают на входы п интерполирующих фильтров 6 - б-а , кглпульсные характеристики {h (t)j которых обр зуют во временной области базис линейно-независимых функций, аналогичный базису, o6pa3yeMOiviy квадратами модулей частотных характеристик входных фи г1ьтров (W )р1 на оси частот, т.е. h.(t) . . ()/ где К и K,j масштабные множители. Сигналы с вьаходов интерполирующих фильтров 6 поступают на входы сумматора 7. На выходе сумматора 7 возникает временной импульс, форма koTOporo совпадает с формой энерге-х ческого сдектра входного процесса. Этот временной импульс фиксируется . . блоком 8 регистрации. Для циклического измерения энергетического спектра входного случайного процесса необходимо, чтобы максимальная длительность импульсных характеристик {h(t)} не превышала длительности цикла работы АЦП. Выбор указанных выше парЕ1Метров весового сумматора и импульсных характеристик интерполирующих фильтров соответствует решению задачи минимизации среднеквеодратической ошибки приближения энерге-; тического спектра входного случайного процесса в базисе функций ( U ) на интервале частот и . В качестве такого базиса удобно использовать, например, кубические В-сплайны. Входные фильтры с такими характеристиками несложно реализовать, потому что по форме кубический IВ-сплайн близок к квадрату модуля частотной характеристики колебательного звена второго порядка. Каждый из п интерполирующих фильтров может быть при этом реализованJкак последовательное соединение линиvl задержки и четырех устройств текущего среднего. Формула изобретения Спектроанализатор, содержащий п каналов измерения, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фильтра, квадратичного детектора и интегратора, а также блок регистрации, при этом входы всех фильтров объединены и являются входом устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точнос- и измерения энергетического спс. тра, в него дополнительно введены весовой сумматор, сумматор и по числу каналов измереь.,.,; линейки последовательно включенных аналого-цифрового преобразователя и интерполирующего фильтра, включенных между выходами весового сумматора и входами сумматора, выход которого соединен с блоком регистрации, при этом выходы интеграторов всех каналов подключены ко входам весового cyMJtaTopa.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Калинчук Б.А., Пиастре В.П. Анализаторы инфразвуковых случай ных процессов, Энергия, 1973 , :с.111-114.