Способ спектрального анализа случайных сигналов и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

(54) СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СЛУЧАГШЫХ

СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретениеотносится к радиоизмерительной технике и предназначено для спектрального анализа случайных сигн лов. Известен способ спектрального анализа случайных сигналов, основанньй на формировании значений спектральных составляющих энергетического спектра исследуемого сигнала путем фильтрах ии узких участков спектра исследуемого сигнала, квадратичн9.го детектирования результатов фильтрации, усреднения полученных значений знергии и дальнейшей регистрации полученных значений спектральных составляющих. Известный способ позволяет получать оценки значений спектральных составляющих энергетического спектра ис следуемого сигнала, но не может быть использовано для определения симметрии энергетического спектра исследуемого сигнала относительно средней : частоты энергетического спектра сигнала (симметрии спектральной плотности случайных сигналов). Устройство для осуществления указанного способа спектрального анализа случайных сигналов представляет собой многоканальный анализатор спектра случайных сигналов, содержащий каналы анализа, каждьш из которых состоит из последовательно включенных линейного полосового фильтра, квадратичного детектора и усредняющего устройства, и регистрирующее устройство I Известное устройство также не позволяет автоматически определять сим- . метрию энергетического спектра исследуемых случайных сигналов. Цель изобретения - обеспечение возможности автоматического определения симметрии энергетического спектра исследуемого сигнала относительно соед- ней частоты знергетического спектра сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в способе, основанном на формиро38 значений спектральных составляющих энергетического спектра исследуемого сигнала путем фильтрации узких участков спектра исследуемого сигнала квадратичного детектирования результа тов фильтрации и усреднения получен- ных значе шй энергии, дополнительно формируют отсчеты значений спектральных составляющих.энергетического спектра сигнала выделяют пары отсчетов значений спектральных составляющих энергетического спектра сигнала, расположенных по частоте сиг-метрично относительно средней частоты энергетического спектра сигнала, для каждой выделенной пары отсчетов значений спектральных составляющих энергетического спектра сигнала формируют модуль разности отсчетов и сравнивают е с пороговой величиной,причем результаты сравнения для каждой выделенной па ры отсчетов значений спектральных составляющих энергетического спектра сигнала суммируют., а затем сравнивают с пороговой величиной. Кроме того, в устройство дпя осуществления способа, содержащее п каналов анализа, каждьй из которых выполней в виде последовательно включе ных линейного полосового фильтра, квадратичного детектора и усредняющего блока, дополнительно введены п ключей по числу каналов анализа, генератор импульсов выборки,-сумматоры блоки вычитания, блоки формирования модуля, умножители и пороговые элементы по числу выделенных пар каналов анализа, а также многовходовый сумматор и выходной пороговый элемент, причем выход каждого канала ан лиза соединен с сигнальным входом со ответствующего ключа, а управляюисие входы всех ключей соединены с выходо генератора импульсов выборки, выходы ключей каждой вьщеленной пары канало анализа соединены со входами соответствующих сумматоров и блоков вычитания, выходы блоков вычитания через блоки формирования модуля подклю чены к первым входам соответствующих пороговых элементов, а выходы сумматоров через умножители соединены со вторыми входами соответствующих поро говых элементов, выходы которых подключены к соответствуюп(им входам мно говходового сумматора, подключенного выходом ко входу выходного порогово элемента. На чертеже представлена схема устройства дпя осуществления способа спектрального анализа случайных сигналов. Устройство содержит линейные полосовые фильтры 1, квадратичные детекторы 2, усредняющие блоки 3, ключи 4, генератор 5 импульсов выборки, сумматоры 6, блоки 7 вычитания, блоки 8 формирования модуля, умножители 9, пороговые элементы 10, многовходовый сумматор 11 и выходной пороговый элемент 12. Каждый канал анализа многоканального анализатора спектра случайных . сигналов содержит последовательно включенные линейный полосовой фильтр 1, квадратичный детектор 2-й усредняющий блок 3. Входы всех полосовых фильтров 1 соединены с источником исследуемого сигнала. Ключи 4 своим сигнальным входом подключены к выходам соответствуюпщх усредняющих блоков 3, а управляющие входы всех ключей 4 объединены и соединены с выходом генератора 5 импульсов выборки. Выходы ключей 4, которые подключены на выходах пар каналов анализа, расположенных по частоте симметрично относительно средней частоты энергетического спектра исследуемого сигнала, соединены со входами соответствующих сумматоров 6 и блоков 7 вычитания; выходы блоков 7 вычитания через блоки 8 формирования модуля соединены с первыми входами пороговых элементов 10, а выходы сумматоров 6 через умножители 9 соединены со вторыми входами пороговых элементов 10. Выходы всех пороговых элементов 10 соединены с соответствующими входами многовходового сумматора 11, выход которого подключен к первому входу выходного порогового элемента 12, на второй вход которого подается пороговая величина. Устройство работает следующим образом. Исследуемый сигнал подается на вхо ды всех линейных полосовых фильтров 1 с узкой полосой пропускания, которые выделяют узкие полосы спектра исследуемого сигнала. Квадратичное детектирование результатов фильтрации с помощью квадратичных детекторов 2 и усреднение результатов детектирования с помощью усредняющих блоков 3 позволяет сформировать значения спектральных составляющих энергетического спектра исследуемого сигнала. Ключи 4, 58 подключенные на выходе соотиетствующих усредняющих блоков 3 и управляемые с помощью генератора 5 импульсов выборки позволяют получить отсчеты значений спек- ральных составляющих в один и тот же момент времени. Пары отсчетов полученные на выход каналов, симметрично расположенных по частоте относительно средней частоты энергетического спектра исследу емого сигнала, вычитаются в соответствующем блоке 7 вычитания и суммиру ются в соответствующем сумматоре 6. На выходе соответствующего блока 8 формирования модуля формируется модуль разности выделенных отсчетов, который подается на первый вход соот ветствующих пороговых элементов 10. На второй вход пороговых элементов 1 поступает сформирова}шая в сумматоре 6 сумма отсчетов, умноженная в умножителе 9, имеющем коэфс})ициент пе редачи (PQ) на величину К(РО) Получающиеся на выходах пороговых элементов 10 значения О или 1 сумми руются в многовходовом сумматоре 11 и сравниваются в выходном пороговом элементе 12 с некоторой пороговой величиной, подаваемой на второй вход вы ходного порогового элемента. Появление на выходе выходного порогового элемента 12 значения О означает сим метрию энергетического спектра, появл ние 1 - асимметрию спектра. Предпагаемое устройство может найт применение в системах обработки и при ема радиосигналов при решении задач обнаружения, классификации и оценки параметров сигналов. Изобретение обеспечивает возможность автоматического определения сим метрии энергетического спектра исследуемых сигналов. Формула изобретения 1. Способ спектрального анализа случайных сигналов, основанный на фор мировании значений спектральных составляющих энергетического спектра и следуемого сигнала путем фильтрации узких участков спектра исследуемого сигнала, квадратичного детектирования результатов фильтрации и усредне.ния полученных значений энергии, о т лич ающийся тем, что, с целью обеспечения возможности автоматического определения симметрии энергетического спектра исследуемого сш- нала относительно средней частоты энергетического спектра сигнала, дополнительно формируют отсчеты значений спектральных составляющих энергетического спектра сигнала, выделяют пары отсчетов значеш1Й спектральных составляющих энергетического спектра сигнала, расположенных по частоте симметрично относительно средней частоты энергетического спектра сигнала, для каждой выделенной пары отсчетов значений спектрапьнь1х составляющих энергетического спектра сигнала формируют модуль разности отсчетов и сравнивают его с пороговой величиной, причем результаты сравнения для как- дои выделенной пары отсчетов значений спектральных составляющих энергетического спектра сигнала суммируют, а затем сравнивают с порогоьой величиной. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее п каналов анализа, каждый из которых выполнен в виде последовательно включен1алх линейного полосового фильтра, квадратичного детектора и усредняющего блока, отличающееся тем, что в него введены дополш1тельноп ключей, по числу каналов анализа, генератор импульсов выборки, сумматоры, блоки вычита1шя, блоки формирования модуля, умножители и пороговые элементы по числу выделенных пар каналов анализа, а также многовходовьо сумматор и выходной пороговый элемент, причем выход каждого канала анализа соединен с сигнальным входом соответствующего ключа, а управляющие входы всех ключей соединены с выходом генератора импульсов выборки, выходы ключей выделенной пары каналов анализа соединены со входами соответствующих сумматоров и блоков вычитания, выходы блоков вычитания через блоки формирования модуля подключены к первым входам соответствующих пороговых элементов, а выходы сумматоров через умножители соедине а1 со вторыми вxoдa и соответ- ствующих пороговых элементов, выходы которых подключены к соответствующим входам многовходового сумматора, подключенного своим выходом ко входу выходного порогового элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., Энергия, 1972, с.237.