Анализатор спектра мощности Советский патент 1981 года по МПК G01R23/00 

(54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА МОЩНОСТИ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть ис пользовано в составе автоматических анализаторов спектра мощности в реальном масштабе времени. Известен дисперсионный анализатор спектра, содержащий смеситель, один вход которого подключен к источнику сигнала, а другой - к выходу частотно-модулируемого гетеродина, а выход соединен с входами N каналов, содержащих соединенные последовательно дисперсионную линию задержки, недисперсионную линию задержки, коммутатор 5, причем выходы коммутаторов подключены к входам сумматора, а выходы синхронизатора соединены с соответствующими входами коммутаторов и с входом частотно-модулируемого гетеродина l. Недостатком является низкая точность. Известно также устройство, содержащее частотно-временной преобразова тель, состоящий из последовательно соединенных блока стробирования, пер вый и второй входы которого соединены с входной шиной и с первым выходом блока управления, дисперсионной линии задержки и амплитудного детектора, и регистрирующее устройство 2. Недостатком является низкая точность. Цель изобретения - повьшение точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее частотно-временной преобразователь, состоящий из последовательно соединенных блока стробирования, первый и второй входы которого соединены соответственно с входной шиной и с первым выходом блока управления, дисперсионной линии задержки и амплитудного детектора, и регистрирующее устройство, введены т-1 частотно-временных преобразователей и частотно-временной квантователь, Ijm входы которого соединены с выходами частотно-временных преобразователей, а (m+l)r2m - с 1тт выходами блока управления, (m+i)2m выходы которого подключены к вторым входам блоков стробирования т-1 частотно-временных преобразователей, первые входы которых подключены к входной шине, выход частотновременного Квантователя подключен к входу регистратора, а 2т + 1-ый вход блока управления подключен к 2т+1-ому входу частотно-временного квантователя, который содержит m цепей из соединенных порледовательJ1O ключа и дискретной линии задерзкки, п ВЕлходов которой подключены к входу блока коммутации, выход которого соединен с выходом частотновременного квантователя, IT входы которого подключены к первым входам |слючей, (m4-1} 2m входы подключены к вторым входам ключей,.2т+1-ый вход роединен с управляющим входом блок коммутации. На фиг. 1 представлена схема уст ройства; на фиг. 2 - графики, подсняющие его работу. Устройство содержит частотно-вре менной преобразователь 1,- состоящий из блока .2 стробирования, дисперсионной линии 3 задержки и амплитудно го детектора 4, а также регистрирую щее устройство 5 и блок управления m-l частотно-временных преобразователей 7, частотно-временной квантов тель 8, Ключи 9, дискретные линии 1 задержки, блок 11 коммутации. Работает устройство следующим образом. Исследуемый процесс g(t) поступает на первые входы блоков стробирования 2 всех (Л частотно-временных преобразователей 1 одновременно. Им пульсы с (m+1)72m ВЫХОДОВ блока 6 управления которые подключены вторым входам стробирукпцих блоков 2 осуществляют управление стробирующими блоками 2 так, что непрерывное входное колебание g{t) оказывается разбитым на отрезки ), g,(t) , g (t) , , , . длительностью Tg,-, , причем первый отрезок g(t) поступает в первый частотно-временной преобразователь, второй 9(t) - во второй частотно-временной преобразователь и т.д., а ,(t) отрезок поступает в первый частотно-временной преобразователь через m периодов стробирования , и т.д. Одновременно в m частотно-временных преобразователях 1 находятся m отрезков входного процесса g(t), При равенстве величин бс разделение входного колебания на отрезки производится без пропусков. . а фиг. 2 изображено взаимное раоаоложение областей локализации двзЛс -первых импульсов первого канаОт-1 в плоскости частотавремя, где д (, , полоса пропускания ДЛЗ (дисперсионной линии задержки). Колебание на выходе .ЦЛЗ при условии что длительность импульсной характеристики ДЛЗ много больше длительности строба Тдп,,Твс, и описывается функцией G (), близкой к спектраль ной плотности G., в7) импульса ), а области D , DJ занимают в плоскости частота-время положение, показанное на фиг. 2. с выхода ДЛЗ 3 после выделения огибающей на амплитудном детекторе 4 колебание Gi(t) поступает на вход ключевой схемы 9, которая,выполняет роль частотного стробирования. Период частотного строба определяется из соотношения неопределенности и равен Т4П где - тангенс угла наклона дисперсионной характеристики ДЛЗ. Более частые отсчеты новой информации о спектре исследуемого процесса не содержат, а более редкие приводят к потере. Длительность частотного способа определяется неравенством Тц5 4 Тчп- При равенстве Тцс. Тчп частотное стробирование имеет смысл разделения G(t) на п частей G|t(t), Ок..2.()). Энергию любого импульса ,(t), где К - порядковый номер временного стробирования, - порядковый номер частотного стробирования, если рассматривать его относительно исследуемого процесса g(t), есть энергия процесса g(t) приходящаяся на площадку Ок(фиг. 2), плоскости частота-время. Затем импульсы G /е (t) поступают на вход дискретной ЛЗ 10, шаг которой равен периоду частотного стробирования- , , Пройдя дискретную ЛЗ, импульсы Gк.г (t) получают такое смещение во времени, что соответствующие им области образуют прямоугольную матрицу TOj/glj (фиг. 2), столбцы.которой определяются временным стробированием 1 1,2, ..., т, а строчки частотным i 1, 2,...,п. Однако для этого необходимо, чтобы опрос каналов на выходах дискретной ЛЗ проводился блоком 11 в строго определенные интервалы времени, начиная с момента времени t+mT , после поступления исследуемого процесса g(t) на вход анализатора, что обеспечивае-тся блоком 6 управления. Поскольку блоки 2 стробирования, ключевые схемы 9 и блок 11 коммутации управляются импульсами блока 11 управления синхронно, то каждый импульс Gj,j(t), поступающий на блок 5 регистрации, соответствует определенному моменту времени t, и частоте Е. Так как величина площади области Kt. ° (t,fl) равна примерно единице D)te% 1, то энергия любого произвольного импульса является средним значением спектра мощности исследуемого процесса g(t) в области (фиг. 2). Изменением параметров временного Tg , TBO и частотного Тц TKC, стробирования в определенных пределах : меняет разрешающую способность по времени и по частоте, улучшая разрешение по одной координате за счет ухудшения по другой. Такое управление параметрами разрешения заранее запрограммировано в блоке 6 управления или осуществлено любым электронным способом в процессе работы анализатора. Одновременно анализа тор произ водит обработку m «п отсчето в плоскости частота-время. Общее же число отсчетов определяется времеь ем включения t в)д и выключения t ручл анализатора и равно t вык - t6n.A э Теп f Тпч Таким образом, анализатор спектра работает асинхронно относительно вхо ного процесса и позволяет исследоват широкий класс нестационарных процессов , производя отсчеты в строго огра ниченных, управляемых электронным способом окнах плоскости частотавремя, а также позволяет более точно измерять спектры нестационарных широкополосных процессов в реальном масштабе времени, максимально используя рабочую полосу ДЛЗ. Формула изобретения 1. Анализатор спектра мощности, содержащий частотно-временной преобразователь, состоящий из последовательно соединенных блока стробирования, первый и второй входы которого соединены соответственно с входной шиной и с первым выходом блока управ ления, дисперсионной линии задержки и амплитудного детектора, и регистрирующее устройство, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повыше-. ния точности, в него введены т-1

П г; частотно-временных преобразователей и частотно-временной квантователь, 1-л входы которого соединены с выходами частотно-временных преобразователей, а (т+Г)г2т - с 1-тт выходами блока управления, (i+Ot 2т выходы которого подключены к вторым входам блоков стробирования т-1 частотно-временных преобразователей,первые входы которых подключены к входной шине, выход частотно-временного квантователя подключен к входу регистратора, а 2т+1-ый вход блока управления подключен к 2т+1-ому входу частотновременного квантователя. 2. Анализатор по п.1, отличающийся тем, что частотновременной квантователь содержит m цепей из соединенных последовательно ключа и дискретной линии задержки, п выходов которой подключены к входу блока коммутации, выход которого соединен с выходом частотно-временного квантователя, 1тт входы которого подключены к первым входам ключей, (m+l)42m входы подключены ко вторым входам ключей, 2т+1-ый вход соединен с управляющим входом блока коммутации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 494704, кл. G 01 R 23/00, 15.04.74. 2.Патент США 3939411, кл. 324-77, 03.10.74.

Si

X

DH

%SI

frHl,t

X

X

X

X

т.

A

л

с

xxxx/x , 1 X

{«}