Устройство для спектрального анализа Советский патент 1982 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и предназначено для спектрального анализа радиосигналов при отсутствии сведений об их длительности и ширине спектра. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее временной компрессор, дисперсионный анализатор спектра, синхронизатор и индик тор СО-. Однако точность его анализа недостаточна при неизвестных длительности сигнала и ширине его спектра. Цель изобретения - повышение точ ности измерений. Указанная це-ль достигается тем, что в устройство для спектрального анализа, содержащее последовательно соединенные временной компрессор и дисперсионный анализатор,а также индикатор и синхронизатор, связанный со вторым входом дисперсионного анализатора, дополнительно введены многоотводная линия задержки, два коммутатора, смеситель, управляемый гетеродин, полосовые фильтры, элемент задержки и решающий блок, причем входы полосовых фильтров объединены . и подключены к выходу смесителя,один из входов которого соединен с выходом управляемого гетеродина, а другой - с выходом первого коммутатора, первый вход которого соединен с входом многоотводной линии задержки и является входом устройства, а остальные входы - с соответствующими выходами многоотводной линии задержки, входы второго коммутатора подключены к выходам соответствующих полосовых фильтров, а его ьыход - к входу временного компрессора, элемент задержки включен между выходомдисперс ионного анализатора и входом индикатора, а решающий блок связан с выходами дисперсионного анализатора и синхронизатора и,с .управляющими входами обоих коммутаторов, вр менного компрессора, индикатора и упраьляемого гетеродина. На чертеже представлена структур ная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит временной компрессор 1, дисперсионный анализатор 2, индикатор 3, синхронизатор 4, многоотводную линию 5 задержки, коммутаторы 6 и 7, смеситель 8,упра ляемый гетеродин 9, полосовые фильт , элемент 11 задержки и реш ющий блок 12. Устройство работает следующим об разом. В исходном состоянии оба коммута тора 6 и 7 подключают первые контакты. Сигнал неизвестной длительности TC поступает на вход устройства. Поскольку верхние контакты коммутаторов замкнуть, сигнал подается на вход временного компрессора 1 через полосовой фильтр 10-1. В ис ходном состоянии частота управляемого гетеродина 9 выбрана таким обр зом, что полоса фильтра 10-1 равна полосе обзора дисперсионного анализатора 2. Полосовой фильтр перед временным компрессором необходим, поскольку компрессор работает на ди скретных принципах. Ограничение спектра в этом случае сводит к мини муму явление наложения частот, возникающее при дискретизации сигнала и искажающее его спектр. В первом цикле работы устройства запись выборок сигнала в память вре менного компрессора 1 производится с частотой, определяемой полосой частот верхнего фильтра . Поскольку объем памяти временного ком прессора ограничен, в нее записывается только часть входного сигнала длительностью Т ,.разной длительнос ти выборки дисперсионного анализатора 2, который работает в реальном масштабе времени, т.е. время воспроизведения спектра в нем не превышает длительности анализируемой выборки Т . форма сигнала на выходе дисперсионного анализатора соответствует амплитудному спектру сигнала на его входе. Коэффициент временной компрессии блока 1 в первом цикле работы равен единице, т.е. с выхода временного компрессора 1 снимается сигнал в том же масштабе, что и входной, соответственно на выходе дисперсионного анализатора 2 появляется сигнал,форма которого соответствует спектру- отрезка входного сигнала длительностью . Работу решающего блока 12 рассмотрим на примере изменения полосы обзора устройства в каждом последующем цикле в два раза. В это случае генератор селектирующих импульсов, входящий в состав блока 12, вырабатывает четыре примыкающих друг к другу селектирующих импульса, которые перекрывают весь воспроизводимый диапазон анализатора 2. Во временном селекторе блока 12 производится сравнение сформированного спектра и селектирующих импульсов. Если ширина спектра не превышает ширины двух соседних селектирующих импульсов, временной селектор блока 12 вырабатывает следующие команды. На первом его выходе появляется сигнал, соответствующий тем двум соседним селектирующим импульсам, в пределах которых разместился спектр. Этот сигнал поступает на генератор управляющего напряжения блока 12, на выходе которого формируется напряжение, подающееся на вход управляемого гетеродина 9- В результате спектр сигнала на входе второго коммутатора 7 сдвигается таким образом, что он размещается ближе к середине полосы обзора дисперсионного анализатора 2. На втором выходе блока 12 появляется импульс, который переключает коммутаторы 6 и 7 на один шаг вниз так, что подключаются вторые их контакты. Это приводит к тому, что на вход временного компрессора 1 через полосовой фильтр 10-2, полоса пропускания которого вдвое меньше, чем ширина полосы пропускания первого полосового фильтра 10-1, подается задержанный на время t-x,) входной сигнал ( - задержка от входа многоотводной линии задержки до ее первого отвода, равная тому времени, которое затрачивается на весь первый цикл работы устройства, пока в решающем блоке 12 принимается решение о продолжении анализа во втором цикле) . Так как частота дискретизации сигнала во втором цикле работы устройства в два раза меньше, в память временного компрессора записывается теперь часть входного сигнала дпительностью 21 . Величина временной компрессии блока 1 во втором цикле рабо ты равна двум, сигнал на выходе временного компрессора 1 имеет длительность Т , которая согласована с длИ тельностью анализируемой выборки дис персионного анализатора 2. Выходной сигнал дисперсионного анализатора опять сравнивается с селектирующими импульсами. Ширина отклика на выходе дисперсионного анализатора 2 в этом случае оказывается в два раза больше чем в первом цикле работы,, поскольку с учетом коэффициента временной ком прессии () полоса анализа устройства теперь в два раза меньше и равна Д CJfAРабота решающего блока 12 во втором цикле происходит так же, как в первом цикле, и в случае,когда ширина спектра не превышает половины полосы анализа устройства, блоком 12 вырабатываются команды на продолжение анализа в третьем цикле, в котором полоса анализа в два раза меньше. При этом тракт устройства от его входа до входа временного компрессора имеет полосу пропускания т- Д А равную полосе пропускания фильтра 10-3, и среднюю частоту, соответствующую временному положению стыка селектирующих импульсов, перекрывающихся с выходным сигналом анализатора 2. В третьем цикле обработке подвергается сигнал со второго отвода многоотводной линии 5 задержки, задержанный на время . (. задержка равная времени раооты устройства в Первом и втором циклах работы), В память временного компрессора 1 в третьем цикле записывается сигнал длительностью до t Т , причем с выхо да временного компрессора опять снимается сигнал, согласованный с параметрами дисперсионного анализатора 2, поскольку величина компрессии рав на четырем. Работа устройства может продол-, жаться несколько циклов, причем в каждом из них параметры анализа изменяются по сравнению с предыдущим Оканчивается работа тогда, когда ширина отклика на выходе дисперсионног анализатора спектра превысит ширину двух соседних селектирующих импульсов. В этом, случае на одном из выходов блока 12 появляется импульс, который поступает на синхронизирующий вход индикатора 3 и запускает его развертку. В результате на экране индикатора воспроизводится задержан ный в линии 11 задержки на время t спектр входного сигнала (t. - задержка, равная времени воспроизведения полосы частот дисперсионного анали- . затора 2. Предлагаемое устройство выгодно отличается от известного, поскольку параметры устройства адаптируются к параметрам исходного сигнала и спектр воспроизводится таким образом, что занимает максимальное пространство развертки индикатора независимо от его абсолютной ширины. Это позволяет производить детальное изучение структуры спектра при максимальной разрешающей способности анализа независимо от того, какова длительность анализируемого сигнала. Формула изобретения Устройство для спектрального анализа, содержащее последовательно соединенные временной компрессор и дисперсионный анализатор, а также индикатор и синхронизатор, связанный со вторым входом дисперсионного анализатора,, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены многоотводная линия задержки, два коммутатора, смеситель, управляемый гетеродин, полосовые фильтры, элемент и решающий блок, причем входы полосовых фильтров объединены и подключены к выходу смесителя, один из входов которого соединен с выходом управляемого гетеродина, а дру:Гой - с выходом первого коммутатора, первый вход которого соединен с входом многоотводной линии задержки и является входом устройства, а ос тальные входы - с соответствующими выходами многоотводной линии задержки, входы второго коммутатора подключены к выходам соответствующих полосовых фильтров, а его выход - к входу временного компрессора, элемент задержки включен между выходом дисперсионного анализатора и входом индикатора, а решающий блок связан с выходами дисперсионного анализатора и синхронизатора и с управляющими входами обоих коммутаторов,временного компрессора, индикатора и управляемого гетеродина. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.JEEE Ргос., Pt.F, V 127, 1980, № 2, р, 92-98.