Анализатор спектра Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

(54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к измерител ной и вычислительной технике и может быть использовано для спектральной обработки детерминированных и случай ных сигналов. Известны анализаторы спектра, со держащие сумматор, блок памяти и бло управления 1. Однако частотное разрешение таки анализаторов недостаточно. Цель изобретения - повышение час тотного разрешения. указанная цель достигается тем, что в ана.пизатор спектра, содержащи последовательно соединенные суммато и блок памяти, выход которого подключен ко второму входу сумматора и ко входу вычислителя, блок управления и синхронизатор, связанный с управляющими входами всех блоков, дополнительно введен счетчик с переменным коэффициентом пересчета, выход которого соединен со входом синхронизатора, а управляющие входы подключены к выходу синхронизатора и к выходу блока управления, один ,из входов которого соединен с вы ходом вычислителя. На чертеже представлена CTjiyKтурная схема предлагаемого анализатора. Анализатор состоит из сумматора 1, блока 2 памяти, вычислителя 3,синхронизатора 4, блока 5 управления и счетчика 6 с переменным коэффициентом пересчета. Анализатор работает следующим образом. В зависимости от ручного или автоматического управления в блок 5 управления устанавливается коэффициент пересчета п счетчика 6, определяемый требуемым разрешением. Анализ спектра производится по . участкам входного сигнала протяженностью nNut, т.е. по nN отсчетам, где ut - шаг по времени; N -количество отсчетов. На каждом участке сигнала определяются коэффициенты, по которым затем в вычислителе 3 определяются требуемые спектральные характеристики, например спектральная плотность мощности или фаз. Вычисление коэффициентов может производиться либо в течение последних N отсчетов, либо в течение первых N отсчетов следующего участка, когда требуется режим реального времени, либо после запоминания всех отсчетов в течение времени, определяемом быстродействием вычислителя.

Значение п на каждом участке может Оставаться постоянным или менятся к моменту начала отсчета времени для определения те сущих значений коэффициентов.

Рассмотрим случаи, соответствующий, в частности, алгоритму быстрого преобразования Фурье (БПФ). Допустим, что коэффициент пересчета счетчика вручную или автоматически установлен равным п к моменту начала вычислений. К этому моменту по сигналу синхронизатора 4 сумматор

1,блок 2 памяти, вычислитель 3 и счетчик б обнуляются. В начале вычислений сумматор 1 и блок 2 образуют синхронный накопитель. Первые N отсчетов поступают на вход анализатора и в течение N тактов нулевого цикла суммируются с помощью сумматора 1 с нулевыми значениями из ячеек блока 2 памяти и поступают в соответствующую ячейку блока 2. Затем в д-ом такте р-ого цикла производится суммирование вновь поступившего отсчета с содержимым д-ой ячейки-блока 2 и полученный результат записывается в -ую ячейку блок

После каждого цикла в счетчик б добавляется единица. По окончании (N-l)-oro такта (п-1)-цикла счетчик устанавливается в нулевое (исходное состояние и вырабатывает на своем выходе сигнал, поступающий в синхронизатор. После этого по сигналам синхронизатора 4 с помощью вычислителя 3 производится определение всех характеристик сигнала и их регистрация. В результате как бы из сетки частот, определяемой разрешением на уровне интервала анализа nNut/ выбираются значения О, п-1, 2п-1,..., (nN-1)-ого дискрет-спектра, стоящих через интервал дш псА не зависящий от п. Улучшение разрешения обеспечивается увеличением п./ а управление - изменением п.

При ручном управлении разрешение на вход управления блока 5 управления подается сигнал, соответствующий коэффициенту пересчета счетчика 6. При автоматическом управлении блок 5 управления анализирует результаты вычислений с выхода вычислителя 3 и. по результатам анализа вырабатывает сигналг на изменение (увеличение, уменьшение) или сохранение п-коэффициента пересчета для получения следующего спектра.

Таким образом, предлагаемый анализатор, позволяет проводить анализ спектра с улучшенным переменным часTOTHfcjM разрешением. Возможность регулирования частотного разрешения обес.печивается тем, что вМесто расчетов no.x(iut), i О, N-1 производится расчет по у(дд1), где q также меняется в пределах q О,N-1, но все значения y() соответствуют значениям x(iAt) для i 0,nN-l, т,е. в п раз более -протяженному участку сигнала x(t), в п раз лучшему разрешению на одной и той же сетке 0,&ии, 2дш,..., (N-l)Aii;, где u.. Само регулирование, управление частотным разрешением осуществляется изменением коэффициента пересчета счетчика б.

Формула изобретения

Анализатор спектра,содержащий последовательно соединенные сумматор и блок памяти, выход которого подключен ко второму входу сумматора и ко входу вычислителя, блок управления и синхронизатор, связанный с управляющими входами всех блоков, о т л и чающ. ийся тем, что, с целью повышения частотного разрешения, в

0 него дополнительно введен счётчик с переменным коэффициентом пересчета, выход которого соединен со входом синхронизатора, а управляющие входы подключены к выходу синхрониза-

г тора и к выходу блока управления, один из входов которого соединен с выходом вычислителя. .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 0 1. домарацкий А.Н. Иванов Л.Н., Юрлов Ю.И. Многоцелевой статистический анализ случайных сигналов. М., 1975, с. 42, 114, 121.