Аналого-цифровой дисперсионный анализатор спектра Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использоиано при анализе спектров радиопередач и панорамном радиоприемнике.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является дисперсионный анализатор спектра, который содержит последовательно соединенные .широкополосный тракт, первый смеситель, дисперсионную линию задержки, амплитудный детектор и индикатор, а также генератор пилообразного напряжения, второй смеситель, первый и второй частотномодулируемые гетеродины, линию задержки, два ключа и синхронизатор.

Для повышения скорости анализа в схему известного устройства включены два тракта обработки сигнала, каждый из которых состоит из смесителя и частотно-модулируемого гетеродина, причем гетеродины трактов перестраиваются со сдвигом на- TQ/2. Здесь TQ - период анализа. При таком включении все спектральные составляющие в полосе анёшиза воздействуют на вход дисперсионной линии задержки одновременно, а обрабатываются по принципу последовательного способа. Это

позволяет иск.лючить потери сведений о сигнале и достигнуть максимального использования качества линии задержки . 1 .

Однако обеспечить высокую точность анализа (высокую например, в единицы, десятые и сотые доли герц разрешающую способность по частоте) известное устройство позволяет.

10 Этому препятствует сложность или невозможность реализации аналоговых дисперсионных линий задержки с диапазоном задержек от единиц до десятков секунд.

15

Цель изобретения.- повышение точности анализа.

Поставленная цель достигается за счет того, что в аналого-цифровой дисперсионный анализатор спектра,

20 содержащий входной широкополостный блок, подключенный ко входам двух смесителей, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам двух частотно-модулированных гетеро25динов, вход одного из которых подключен к выходу генератора пилообразного напряжения непосредственно, а вход другого - через линию задержки, а также синхронизатор, входы кото30рого подключены к выходу генератора

пилообразного напряжения и к выходу линии задержки, а выход соединен со входом индикатора, дополнительно введены коммутатор считывания и последовательно соединенные аналоговый сумматор, полосовой фильтр, преобразователь напряжения в код, коммутатор записи, оперативно-запоминающее устройство, цифровой сумматор и преобразователь кода в напряжение,подключенный ко второму входу индикатора, при этом входы аналогового сумматора подключены к выходам обоих смесителей, а коммутатор считывания включен между вторым выходом синхронизатора и вторым входом оперативно-запоминающего .устройства.

Коммутаторы записи и считыванияТ оперативно-запоминающее устройство и сумматор представляют собой цифровую дисперсионную линию задержки и могут быть реализованы в виде микропроцессора или смоделированы на ЭВМ

На чертеже представлена структурная схема аналого-цифрового анализатора спектра.

Аналого-цифровой дисперсионный анализатор спектра содержит последовательно соединенные :широкополосный тракт 1 первый смеситель 2, аналоговый сумматор 3, полосовой фильтр 4, преобразователь 5 напряжения в код, коммутатор б записи, оперативно-запоминающее устройство 7, цифровой сумматор 8, преобразователь 9 кода в напряжение и индикатор 10, а также генератор 11 пилообразного напряжения, подключенный через первый частотно-модулируемый гетеродин 12 ко второму входу первого смесителя 2 и через линию 13 задержки и второй частотно-модулируемьй гетеродин 14 ко второму входу второго смесителя 15, который включен между выходом .широкополосного тракта 1 и вторым 9ХОДОМ аналогового сумматора 3, причем между выходом генератора 11 пи. лообразнсзго напряжения и входом индикатора синхронизатор 16, второй вход которого подключен к выходу линии 13 задержки, а второй выход через .коммутатор 17 считывания подключен ко второму входу оперативно-запоминающего устройства 7.

Аналого-цифровой дисперсионный анализатор спектра работает следующим образом.

Частотно-модулируемые гетеродины 12 и 14 работают со сдвигом по фазе на половину периода То/2. Вследствие этого достигается непрерывное воздействие сигнала на вход цифровой дисперсионной линии задержки, если он расположен в любой точке полосы анализа. Ограничение линейно-частотно модулированных радиоимпульсов (ЛЧМРИ) ВО времени и по частоте выполняется полосовымфильтром 4. Поэтому длительность всех ЛЧМРИ одикакова. Но воздействуют спектральные составляющие на вход цифровой дисперсионной линии задержки, в различные или перекрывающие интервалы времени (.в силу принципа последовательного способа анализа).

Преобразователем 5 напряжения в код воздействие дискретизируется по теореме Котельникова и преобразуется в цифровую Форму. Интервал дискретизации Т l/2uF (Здесь дР - девиация ЛЧМРИ). Разрядность кодовых комбинаций, представляющих отсчеты в цифровой форме, определяется требуемой точностью преобразования. Кодовые комбинации через коммутатор записи 6 последовательно вводятся в оперативно-запоминающее устройство 7. На интервале Т должно быть введено N Тд/Т 2ДР TCI отсчетов. Процесс ввода кодовых кобинаций продолжается до конца периода анализа TO, однако с момента t Т посредством коммутатора 17 считывания выполняется вывод значений кодовых комбинаций и их поразрядное сложение

Ввод кодовых комбинаций построчный, сложение выполняется по столбцам матрицы оперативно-запоминающего устройства. В сложении всегда участвет N кодовых комбинаций. Результирующая кодовая комбинация представляет собой отклик цифровой дисперсионной линии задержки в момент времени t Т. Для формирования следующего отсчета из ранее полученной суммы исключается кодовая комбинация, записанная в оперативное запоминающее устройство 7 первой и включается (Ы+1)-я кодовая комбинация. Для формирования третьего отсчета дополнительно исключается вторая, а включается (Ы+2)-я кодовая комбинация и т.д. В фориетровании N-ro отсчета участвуют кодовые комбинации от номера N до 2 N. Первый период анализа закончен.

Во втором периоде анализа первый отсчет отклика цифровой дисперсионной линии задержки формируется из кодовых комбинаций с номером от (N+1го до 2 N и к ним добавляется обновленная комбинация под номером 1. Далее процесс во всем повторяется.

Отклик цифровой как и аналоговой дисперсионной линии задержки предсталяет спектральную плотность сигнала. Для ее фор1«1рования необходимо выполнить Nk элементарных операций логического сложения и N-k операций вычитания за время Т.,, причем k разрядность кодовых комбинаций. Тат КИМ образом, требования к быстродействию микропроцессора или ЭВМ существенно снижены в сравнении с алгоритмом БПФ. .Снижение достигнуто за счет выполнения операций умножения сигнала с базисом аналоговыми частотномодулируемьин гетеродином и панорамным смесителем. Отклонение характе.ристик аналоговых цепей от требуемых может быть всегда учтено посредством синхронизатора коррекций алгоритма сложения. Важным является тот факт, что при заданной полосе анализа требования к быстродействию тем ниже, чем больше Т, а следовательно и точность анализа.

Формула изобретения

Аналого-цифровой дисперсионный анлизатор спектра, содержащий входной широкополосный блок, подключенный ко входам двух смесителей, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам двух частотно-модулированных гетеродинов, вход одного из которых подключен к выхрду генератора пилообразного напряжения непосредственно, а вход другого через линию задержки, а также синхронизатор, входы которого подключены к выходу генератора пилообразного напряжения и к выходу линии задержки , а выход соединен со входом индикатора, отличающийс.я тем, что, с целью повышения точности J анализа, в него дополнительно введены коммутатор считывания и последовательно соединенные аналоговый сумматор, полосовой фильтр, преобразователь напряжения в кед, коммутатор

Q записи, оперативно-запоминающее устройство, цифровой сумматор и преобразователь кода в напряжение, подключенный ко второму входу индикатора, при этом входы аналогового сумматора подключены к выходам обеих

5 смесителей, а коммутатор считывания включен между вторым выходом синхронизатора и вторым входом оперативноЗапоминающего устройства.

0 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 490034, кл. G 01 R 23/16, 1975.