Изобретение относитс к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным дл аппаратурного определени характеристик случайных процессов. Известен спектроанализатор, содер жащий устройство, реализующее обобщенное преобразование Фурье, квадраторы , блоки осреднени по времени (нормирующее устройство), а также компаратор, источник образцового сигнала и устройство, управлени Щ,. Недостатком этого спектроанализатора вл етс сложность его аппаратурной реализации, что вызйано главным образом сложностью устройств, реализующих обобщенное преобразование Фурье, в состав которых вход т генератор базисных функций, перемножающее устройство, накапливак ций сумматор (интегратор) и нормирующее устройство. Наиболее близким к предлагаемому вл етс спектроанализатор, содержащий два встречно включенных фильтра нижних частот с перестраиваемыми частотами среза, имеющих обищй вход, вл ющийс входом спектроанализатора два блока программного изменени час тот среза фильтров, два блока сравнени , входы первого из которых соединены с выходами фильтров нижних частот, и последовательно соединенные между собой квадратор, вход которого соединен с выходом первого блока. сравнени , сглаживающий фильтр который состоит из накапливаюр;его сумматора и блока усреднени по времени , и блока усреднени по ширине полосы пропускани , выход которого вл етс выходом спектроанализатора Входы второго блока сравнени в известном спектроанализаторе соединены с регистрами частот среза фильт ров нижних частот, а выход подключен к блоку усреднени по ширине полосы пропускани . На выходе первого блока сравнени в-рассматриваемом спектроанализаторе формируетс составл юща X cjgit) исследуемого процесса X(t), соответствующа , интервалу частот ico (.., , Wc2 o сг- о--2частоты среза фильтров нижних частот; Ид- центральна , частота, формируемые в блоках программнога изменени от частот среза. С помощью квадратора и сглаживающег.о фильтра вьфабатываетс сигнал DjXj, ( о,, t)) дисперсии выходного сигнала X cOg,t) первого блока сравнени , из которого затем после преобразовани в блоке усреднени по ширине полосы пропускани формируетс выходной сигнал S (WQ) спектроанализатора, представл ю1ций собой оценку спектра S iCUg) исследуемого процесса X(t) . Недостатком такого спектроанализатора вл етс его невысока точность . Это вл етс следствием того, что полоса пропускани и W, образованна двум встречно -ключенными физически реализуемыми фильтрами НИЖНИХ частот, неограниченно возрастает при,увеличении центральной частоты Сл)д. Последнее утверждение можно обосновать , рассмотрев часто встречающийс на практике случай, когда вкачестве низкочастотных фильтров в спектроанализаторе используютс т.н. фильтры Баттерворта, частотные характеристики Н(1м) которых удовлетвор ют условию /H(iCo)/ т V где X - коэффициент усилени , а Т посто нна времени фильтра, определ ющие его частоту среза СО. Дл определени минимально возможной полосы пропускани йсо образованной двум встречно включенными фильтрами, удовлетвор ющими условию (1) нужно вз ть Н(1М), имеющую производную .с наибольшим пор дком нул , т.е. H(iCo) 1 ) Дл частотной характеристики Qdcu) системы двух встречно, включенных фильтров .нижних частот, вследствие близости .их частот среза, справедливо выражение W(obH(;((iu) п- еит-т со o7rFuV куда , .г п%{м)Ч2«-2 „ ,.,.г..,о... ()г 3 Максимальное значение /(ia)/ достигаетс очепидно, при . Поэтому Т I/OQ. Полоса пропускани ДМ , определ етс , как известно , из уравнени вида /p(iwi/4 « которое с учетом (2) может быть преобразовано к виду f .,(|.f и-о , )VCJol Следовательно, .Uco... Таким образом,, полоса пропускани двух встречно включенных низкочаст ных фильтров .неограниченно возраста ет при увеличении центральной част ты (OQ и этот рост может быть умень шен (но не устранен.) только путем повышени пор дка п фильтров, что вместе с тем приводит к усложнению спёктроанализатора. Цель изобретени - повьшение то ности спёктроанализатора. Поставленна цель достигаетс тем, что в спектроанализатор, содер жащий блок сравнени , первый и вто рой фильтры нижних частот, первый квадратор, сглаживающий фильтр, выход которого подключен к входу блок усреднени , выход которого вл етс информационным выходом спёктроанализатора , введены первый и второй блоки умножени , второй квадратор и сумматор, выход которого подключен к входу сглаживающего фильтра, выход блока сравнени подключен к входу первого.фильтра нижних частот выкод которого-подключен к входу первого квадратора и первому входу первого блока умножени , выход кото рого подключен к входу второго филь ра нижних частот, выход которого подключен- к входу второго квадратора и первому- входу второго блока умножени , выход которого подключен к перво гу входу блока сравнени , второй вход которого вл етс инфор мационным входом спёктроанализатора выходы первого и второго квадраторов подключены .соответственно к пер вому и второму входам сумматора, а вторые входы первого и второго блоков умножени соединены и вл ютс входом задани частоты спёктроанали затора. 284 . Отказ от схемы встречного включени фильтров нижних частот, в данном спектроанализаторе.и включение вместо этого одного фильтра нижних частот в цепь отрицательной.обратной св зи другого, а также формирование оценки 5к(ь)о) спектральной плотности S.((W(j) исследуемого процесса X(t) на основе суммы дисперсий, выходных сигналов фильтров нижних частот обеспечивают независимости полосы пропускани и со системы фильтров от центральной.частоты СОд и позвол ют тем самым достичь более высокой точности - определени упом нутой оценки . На чертеже представлена функциональна схема спёктроанализатора. Этот спектроанализат.ор содержит блок сравнени 1, фильтр нижних частот 2, блок умножени 3, фильтр.нижних частот 4, блок умножени 5, вход задани частоты 6, квадраторы 7 и 8, сумматор 9, сглаживающий фильтр 10, блок усреднени (по щирине полосы пропускани ) .11. Спектроанализатор работает следующим о.бразом. Центрированна реализаци исследуемого случайного процесса X(t) подаетс на первый вход блока сравнени 1, на второй вход которого подаетс сигнал отрицательной-обратной св зи XR(t), которым вл етс выходной сигналблока умножени 5, управл емого по входу . задани частоты 6. Сигнал X(t) с выхода блока сравнени 1 x(t) x(t) - Xg(t) подаетс на вход фильтра нижних час- ,тот 2, где формируетс - сигнал X(t), поступающий затем на вход квадратора 7 и в цепь обратной св зи, т.е. на вход блока умножени 3, управл емого также по ходу задани частоты 6, Выходной сигнал X,,(t) блока 3 X(t) TcOoX(t) поступает на вход фильтра нижних частот 4, который вьфабатьтает, сигнал X(t). Сигнал X(t) подаетс на входы соответственно квадратора 8 и блока .умножени 5, который и формирует сигнал обратной св зи X..(t) TtOoX.(t). 511 Таким образом,-система фильтров нижних частот.в данном спектроанализаторе имеет два выхода, которыми вл ютс выходы фильтров 2 и 4. При этом1аоскольку частотные характеристики jCiflj) и (Р (ico) фильтров 2 и 4 имеют вид ( P(i Л- (Ы - Ч 4 4 ТА СО а частотные характеристики блоков з„5 «jW-fiOol-T., (5) то частотна характеристика (iw) системы .низкочастотных фильтров по первому выходу H + Tiu) ,---:т--1-Т 5. (6) % , а частотна характеристика Tjj(iu) системы фильтров .нижних частот по второму ВЫХОДУ Тсо о Tj(AU)l e;-1-ГТ И+Т1Ы) +Т «о Сигналы X2(t) и X(t) преобра унп-с в квадраторах 7 и 8 соответственно в сигналы Xj(t) X(t) Xg(t) - X(t),(.o) которые подаютс затем на входы сумматора 9, где формируетс сигнал ,„ Xu(t) X,(t) + X8(t), (9) , поступающий далее. на вход сглаживающего фильтра 10..Сглаживающий фильтр 10 вырабатывает .оценку X,(/t) математического ожидани (t) сигнала Xq(t) т.е. 0 () , Из соотношений (8) и (9) следует, что, .2 21 (t)J (t) + X(t)J . Ввод в рассмотрение комплексный сигнал X (t) iff получим 86 мКщ мГхМХ(11.1)Х№1 (12) L ч и L V4 V4j ui ijj рде обозначает комплексно сопр женную величину, а П - символ дисперсии . Из соотношений (6), (7) и (11) вытекает следующее выражение дл част ной характеристики (ico) системы фильтров нижних частот по отношению . к комплексному сигналу UT u+TicoQ . Ф11.1.-.и1..Р.ДыЬ.,,, UT.(u,,- (13) Тогда в соответствии с теорией стационарных случайных процессов, а также в силу равенств (10) и (12) МОЖНО записать л f о Х,)/ЧЫсЗы -со ю г ( . о Г Oni.Wl , ::. ХМ j (О . / . / ,1 in(u-Uo) liI-t- f, - Сигнал X,g(t) поступает на вход блока усреднени 11, выходной сиг« Ч которого X,,(.-t| - X (i) (15) uje ° принимаетс за оценку &(с.)) спектральной плотности Oj(W(,) исследуемого процесса X(t) на центральной частоте WQ . Таким образом, вследствие (14) и ( 15) дл достаточно больших Т ( iLl х а|-Л J ( ° ЫТ 7 3w - ::r5xl.Uolj -оо Техническое.преимущество данного спектроанализатора перед известными аналогами состоит в более высоких точностных характеристиках. Это объ сн етс тем, что полоса пропускани GJ системы фиJlьтpoв в данном спёктроанализаторе , котора согласно (3) и (13) определ етс вьфажением .2 iW ., , Т зависит от центральной частоты соQ и путем регулировки Т может быть сделана какой угодно.
/
ifL
f.
f