Спектроанализатор Советский патент 1981 года по МПК G01R23/175 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при спектральном анализе для улучшения воспроизведения на экране электронно-лучевой трубки спектральных компонент. Известно устройство, которое содерх ит m каналов с фильтром, детектором и интегратором, матрицу с m/n ячейками выделения максимального сигнала, управляющее устройство, делитель частоты, элементы зёудержки, коммутатор считывания, счетчик и модулятор яркости в виде преобразователя код-напряжение, генератор развертки, дополнительные -элементы задержки. Ячейки матрицы могут работать в двух режимах записи. Первый режим запись со сравнением ,при этом в яче ку производится запись выборки вход ного сигнала и; , если выполняется условие и;; и;., где U; - значе ние записанной в предыдущей выборки. При и Ц. в ячейке оста ется старое значение сигнала. Второй режим - запись без сравне ния, при котором в ячейку матрицы записывается новое значение гигнал при любом значении его амплитуды 1 Цель изобретения - повышение точности анализа. Поставленнак цель достигается тем, что в спектроанализатор, содержащий m параллельных каналов,каждый из которых состоит из последовательно включенных фильтра, детектора, интегратора и п ячеек выделения максимального сигнала, п-1 элементов задержки, управляющее устройство, коммутатор, счетчик, модулятор яркости, генератор развертки и электронно-лучевую трубку, при. этом ячейки вьщеления максимального сигнала через коммутатор соединены с сигнальным вхоДом электронно-лучевой трубки,вторые входы каждой из упомянутых ячеек, кроме п-ой, объединены и подключены к соответствующим элементам задержки, управляющее устройство одним из выходов соединено со входом первого элемента задержки и со вторыми входами вторых ячеек выделения максимального сигнала, а другим - со входом синхронизации коммутатора и счетным входом счет ика, один выход которого соединен с генератором, развертки, а другой - с модулятором яркости электронно-лучевой трубки, введен

решающий блок, а в каждый канал вычислительный блок, подключенный параллельно второй ячейке выделения мaкcимaJ5ьнoгo сигнала, выход которого соединен со входом решающего 6JiOKa, а тлход последнего - ко вторым входам п-ых ячеек выделения максимального сигнала и входу п-1-го элемента задержки, причем его выход соединен со вторым входом П-2-ГО элемента эадержки и т.д. до второго элемента задержки включительно.

Спектр сигнала формируется во вторых ячейках выделения максимального сигнала путем отбора максимальных значений спектральных составляющих каждого канала. С помощью вычислительных блоков определяется момент окончания формирования спектральных составляющих в каждом канале. При этом вычислительный блок формирует импульс на вход решающего блока. При срабатывании всех вычислительных блоков решающий блок осуществляет последовательное продвижение сигнала от второй до п-ой ячейки выделения максимального сигнала, причем продвижение производится синхронно по всем каналам обработки, т.е. максимальный сигнал во всех каналах находится в каждый момент времени в одной ступени, а значит огибающая спектра не искажается.

На фиг. 1 представлена структурная схема спектроанализатора; на фиг. 2 - графики продвижения.сигнала по матрице ячеек выделения максимального сигнала для одного канала. Устройство содержит m параллельных каналов, каждый из которых содержит последовательно включенные

устройство 1 обработки с фильтром, детектором и интегратором и п ячеек 2 вьщеления максимального сигнала, причем параллельно второй ячейке выделения максимального сигнала подключен вычислительный блок 3, выход которого соединен со входом решающего блока 4, выход которого, в свою очередь, соединен со входами Запись без сравнения п-ых ячеек выделения максимального сигнала и через элементы 5 задержки п-1,п-2,...2 - ко входам Запись без сравнения соответствующих ячеек вьщеления максимального сигнала, управляющее устройство б, одним выходом соединенное через первый элемент задержки со входами Запись без сравнения первых ячеек вьщеления максимального сигнала и со входами Запись со сравнением вторых ячеек вьщеления максимального сигнала, а другим выходом - со входом синхронизации коммутатора 7, вхо-/ ами которого являются выходы всех ячеек выделения максимального сигнаа, и счетным входом счетчика 8, выход Переполнение которого соединен с генератором 9 развертки, а

другой - с модулятором 10 яркости электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 11, третий вход которой соеди нен с выходом коммутатора.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, подлежащий анализу, поступает на устройство 1 обработки и после детектирования и интегрирования - на входы первых ячеек 2 или в первую ступень. В первую ячейку 2 каждого канала производится запись текущего значения спектральной составляющей сигнала, т.е. запись производится импульсом с управляэщего устройства 6 черев задержку f по входу Запись без сравнения . Из первой ячейки 2 сигнал с отбором максимума переписывается во вторую ячейку 2 импульсов с управляющего устройства по входу Запись со сравнением, т.е. запись во вторую ячейку производится в том случае, когда значение текущей выборки Ui 7 1-1 , где и. - значение :)аписанной во вторую ячейку 2 предыдущей выборки сигнала. -В противном случае во второй ячейке 2 сохраняется значение и.. . Величина задержки элемента 5 задержки определяется быстродействием ячейки выделения максимального сигнала.Отбор максимального сигнала производится за время, необходимое устройству 1 обработки для полного вычисления спектра. Для различных каналов это время неодинаково и зависит от полосы пропускания конкретного фильтра в гребенке фильтров. Частота, с которой производится опрос двух первых ячеек 2, определяется параметрами анализируемого сигнала.Чем выше частоты в спектре, тем чаще требуется опрашивать первую и вторую ячейки 2. Сигнал с вывода и входа BTopof: ячейки 2 поступает на вычислительный блок 3, который формирует импульс на решающий блок 4 в том случае, когда соотношение между изменением входного и выходного сигнала второй ячейки 2 достигает определенного значения. Вычислительный блок 3 может быть построен различными способами в зависимости от конкретной задачи. В одном случае это может быть сумматор, вычисляющий разность входного и выходного сигнала второй ячейки 2. достигает определенного значения. Вычислительный блок 3 может быть построен различными способами в зависимости от конкретной задачи. В одном случае это может быть сумматор, вычисляющий разность входного и выходного сигнала второй ячейки 2. В том : случае, когда отрицательное значение разности превышает порог, определяемый помехами в 5 тракте, на решающий блок 4 выдается импульс, в другом случае в качестве вычислительного блока 3 может быть использован таймер, вьщающий импульс на решающий блок 4 по окончании .сред него времени обработки в схеме 1. Импульсы с вычислительных блоков 3 всех каналов поступают на решающий блок 4. При срабатывании всех вычислительных блоков 3, т.е. когда сформированы спектры во всех частотных каналах, решающий блок 4 выдает п-1 {мпульсов продвижения,поступающих на входы Запись без сравнения п-ых ячеек 2 и через элементы задержки - :ia входы Запись б.ез сравнения -последовательно от n-1-ых до вторых ячеек- 2. Накопленный во второйячейке 2 отобранный по максимуму сигнал за п-1 цикла продвижения последовательно переписываетс из второй ячеГжи 2 в третью, из третьей в четвертую и т.д. из п-1 в п ячейку 2. При этом в каждом цикле продвижения происходит перезапись информации из п-1 ячейки 2 каждого канала в п, через время задержки К происходит перезапись из n-2-of; ячейки 2 в n-1-ую, через время 2 ::з n-3-ей в n-2-ую и т.д., через время (n-2)f - из первой ячейки во вторую ячefiкy. Таким образом, за оди цикл продвижения сигнал переписывает из п-ой ступени в n-t-1-ую, при этом накопленное во вторых ячейках 2 зна чение сигнала переписывается синхро но из ступени в ступень. С паузах между записью и продвижением сигналов производится считыв ние сигналов из ячеек 2 на ЭЛТ 11. Считывание производится следующим образом. Выходы ячеек 2 первого канала, начиная с ячейки 2 первой сту пени, с помощью коммутатора 7 подклю чаются к отклоняющей системе ЭЛТ 11 Одновременно производится подсчет номера подключенной ступени с помощь счетчика 8. Состояние счетчика после модулятора 10 яркости, выполненного в виде преобразователя код-напряжение изменяет напряжение управления яркостью ЭЛТ 11. После подключения к ЭЛТ 11 последней п-ой ступени первого канала происходит переполнение счетчика 8. Импульс переполнения эа.пускает генератор 9 развертки, представляющий собой генератор ступенчатого напряжения с числом ступенек выходного напряжения , где I - число строк изображения. Затем аналогичным образом подключаются ячейки 2 второго канала и т.д. В случае развертки каналов по одной строке число ступеней равно числу каналов т Импульс переполнения c4eT4jiKa 8 вы.рабатывается один раз за п импульсов благодаря чему при обходе коммутатором 7 ячеек п ступеней одного канала луч ЭЛТ находится в одной тс ;ке и штрихи сигнала с выхода этих ячеек пишутся в одно место экрана. Синхронно с обходом коммутатором 7 ячеек п ступеней одного канала счетчик 8 модулятора яркости производит высчет номера ступени, из ячейки которой производится считывание информации, с.последующим преобразованием кода в напряжение. В результате выходное напряжение модулятора 10 управляет яркостью луча ЭЛТ таким образом, что штрихи сигнала ячеек старших ступеней формируются с меньшей яркостью по отношению к младшим.Таким образом имитируется затухание изображения сигнала во времени. Для поддержания на экране ЭЛТ немерцающего изображения период обхода всех ячеек должен быть не более 20 мс. Это накладывает определенные требования на быстродействие как считывающих устройств коммутатора 7, так и устрюйств, формирующих изображение на экране ЭЛТ. В результате должно выполняться условие где Т - импульсы синхронизации схем 7 и 8. Число ступеней п и частота продвигаемых импульсов с решающего блока 4 выбирается равными числу требуемых градаций яркости и в соответствии с необходимой величиной пребывания информации на экране ЭЛТ 11. Итак, на экране формируется изображение, состоящее из штрихов, амплитуда которых определяется амплитудой сигнала в данном канале, а число штрихов равно числу каналов. При этом в каждую точку развертки выводится п значений сигнала, наложенных одно на другое с синхронной модуляцией пр яркости в функции времени пребывания данной выборки в запоминающем устройстве. Время пребывания сигнала в цепочке ячеек выделения максимального сигнала однозначно определяет врея существования изображения на экране ЭЛТ, а так как накопленное во второй ступени,значение сигнала продвигается по старшим ступеням синхронно, искажение огибаюей спектра, связанных с механизмом ременного разрешения, не наблюдатся . Формула изобретения Спектроанализатор, содержащий m араллельных каналов, каждый из оторых состоит из последовательно ключенных блоков обработки и п чеек выделения максимального сигнаа, п-1 элементов задержки, управ