SU1190283A1 - Digital spectrum analyser - Google Patents

Digital spectrum analyser Download PDF

Info

Publication number
SU1190283A1
SU1190283A1 SU843696966A SU3696966A SU1190283A1 SU 1190283 A1 SU1190283 A1 SU 1190283A1 SU 843696966 A SU843696966 A SU 843696966A SU 3696966 A SU3696966 A SU 3696966A SU 1190283 A1 SU1190283 A1 SU 1190283A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
input
output
inputs
outputs
sign
Prior art date
Application number
SU843696966A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Васильевич Быков
Сергей Алексеевич Плахотнюк
Original Assignee
Воронежский Политехнический Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Воронежский Политехнический Институт filed Critical Воронежский Политехнический Институт
Priority to SU843696966A priority Critical patent/SU1190283A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1190283A1 publication Critical patent/SU1190283A1/en

Links

Landscapes

  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий два знаковых преобразовател , генераторы гармонических и вспомогательных сигналов, блок согласовани , вход которого соединен с входом анализатора, а выход - с первыми входами обоих знаковых преобразователей , вторые входы которых соединены соответственно -с первым и вторым выходами генератора гармонических сигналов, третьи и четвертые входы - соответственно с первым и вторым выходами генератора вспомогательга .пс сигналов, генератор счетных импульсов, подключенный к первому входу ключа, выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика, отличающийс  тем, что, с целью расппрени  динамического диапазона, в него введены компаратор и злемент ИЛИ, соединенные последовательно, и второй реверсивный счетчик, при этом вход компаратора соединен с первым выходом генератора вспомогательных сигналов, второй вход элемента ИЛИ соединен S с вторым выходом первого знакового преобразовател , выход элемента ШШ соединен с вторым входом ключа, первый вход второго реверсивного счетчика соединен с выходом ключа, а вторые входы первого и второго реверсивных счетчиков соединены соотт ветственно с выходами первого и вто:о рого знаковых преобразователей. э О эо юA DIGITAL SPECTRUM ANALYZER containing two sign converters, harmonic and auxiliary signal generators, a matching unit whose input is connected to the analyzer input, and an output to the first inputs of both sign converters, the second inputs of which are connected respectively to the first and second harmonic signal generator outputs, the third and fourth inputs - respectively with the first and second outputs of the generator auxiliary. PPS signals, the generator of counting pulses connected to the first input of the key, you Which is connected to the first input of a reversible counter, characterized in that, in order to spread the dynamic range, a comparator and an OR connected in series and a second reversible counter are entered into it, the comparator input connected to the first output of the auxiliary signal generator, the second input OR is connected to the second output of the first signed converter, the output of the NIC is connected to the second input of the key, the first input of the second reversible counter is connected to the output of the key, and the second input The odes of the first and second reversible counters are connected respectively to the outputs of the first and second: about sign transducers. uh uh u

Description

Изобретениеотноситс  к измерительной технике к может быть исполь зовано дл  спектрального анализа детерминированных и сл,учайных сигна лов в реальном масштабе времени. Целью изобретени   вл етс  расши рение динамического диапазона анализатора спектра. На чертеже приведена структурна  схема анализатора спектра. Цифровой анализатор спектра соде жит блок 1 согласовани , генератор 2 гармонических сигналов, компарато 3, выход которого соединен с входом знакового преобразовател  4, генератор 5 вспомогательных сигналов, выходы, которого соединены с входами знаковых преобразователей 4 и 6, .элемент ИЛИ 7, выходом подключенный к входу ключа 8, генератор 9 счетных импульсов, подключенный к второ му входу ключа 8, и реверсивные сче чики 10.1 и 10.2, первые входы которых соединены с выходом ключа 8, а вторые - с выходами знаковых преобразователей .4 и 6, третьи входы которых св заны с блоком 1 согласовани , а четвертые - с выходами генератора 2. Знаковые преобразователи 4 и 6 содержат компараторы, выходы которы соединены с входами блока умножени  знаков. Выходом знакового преобразо вател   вл етс  выход блока умножени  знаков, вторым выходом знакового преобразовател  4  вл етс  один из выходов его компаратора. Блок 1 согласовани  представл ет собой усилитель переменного напр же ни , блок 3 - компаратор, первый вход которого  вл етс  входом блока а второй вход соединен с общей шиной устройства, при этом сигнал на выходе блока 3 равен логической 1, если BXOAHoif сигнал больше нул , и логическому О в противном случае. Элемент ИЛИ 7 вьфабатывает сигнал логической 1 при несовпадении уровней логических сигналов на его входах (т.е. на одном из входов - уровень логической 1, а на другом - уровень логического О и логического О в противном случае . Генератор 2 гармонических сигналов генерирует синусоидальный и . косинусоидальный (квадратурные) сиг налы опорной частоты, на которой анализируетс  спектр входного сигнала . Генератор 5 вспомогательных сигналов генерирует независимые случайные сигналы с равномерным распре-делением , граниЩ) которого охватываю диапазон измерени  входного и опорных сигналов. Анализатор спектра работает cne- дующим образом. Дл  простоты рассмотрим работу только одного квадратурного канала, так как второй канал работает аналогично . . В блоке 1 согласовани  входной сигнал центрируетс  и масштабируетс , после чего поступает на первый вход знакового преобразовател  4, на второй вход которого поступает косинусоидальный сигнал с генератора 2. В преобразователе 4 эти сигналы смешиваютс  с соответствующими вспомогательными сигналами от генератора 5 (эти сигналы независимы один от другого и от исследуемого сигнала, имеют равномерные плотности распределени , границы которых охватывают основной диапазон исследуемого сигнала) , их сумма квантуетс  на два уровн , и на выходе знакового преобразовател  Д формируетс  кусочно-посто нный сигнал. Положительному значению кусочнопосто нного сиг«ала соответствует уровень логической 1, а отрицательному - уровень логического О. Математическое ожидание сигнала с точностью до коэффициента пропорциональности равно произведению входного сигнала На опорный гармонический сигнал. Благодар  этому операци  перемножени  аналоговых сигналов сводитс  к операции перемножени  знаков, котора  легко реализуетс  на цифровых элементах, а также позвол ет заменить аналоговые интеграторы реверсивными счетчиками. Интегрирование результата перемножени  входного сигнала на опорный гармонический сигнал осуществл етс  реверсивным счетчиком 10.1, вход управлени  направлением .счета которого соединен с выходом знакового преобразовател  4. На счетный вход реверсивного счетчиКа 10.1 через ключ 8 поступают счетные импульсы генератора 9. Наличие вспомогательных случайны сигналов вносит в анализатор спектр дополнительные шумы, которые сужают его динамический диапазон, слабые сигналы могут оказатьс  ниже ост-аточного уровн  вспомогательных сигналов на выходе реверсивных счет чиков 10.1 и 10.2. Дл  расширени  динамического диапазона анализатора используетс  уменьшение вли ни  вспомогательного сигнала на результат анализа, что достигаетс  путем компенсации этого сигнала.,,Компенсаци  вспомогательного сиг нала осуществл етс  следующим образом . Вспомогательный сигнал с выхода генератора 5 поступает на вход компаратора 3, на выходе которого формируетс  кусочно-посто нный сигнал. На дополнительном выходе знаково го преобразовател  4 также формируетс  кусочно-посто нный сигнал. Эти сигналы поступают на входы элемента ИЛИ 7, на выходе которого формируетс  уровень логической 1 при неравнозначности входных сигналов. Этот уровень открьшает ключ 8, разреша  прохождение счетных импульсов с генератора 9 на счетные входы реверсивных счетчиков 10.1 и 10.2. При равнозначности указанных входны сигналов (в частности при отсутстви входного сигнала) на выходе элемента ИЛИ 7 формируетс  уровень логического О, закрывающий ключ 8, при этом счетные импульсы на входы реверсивных счетчиков 10..1 и 10.2 . не поступают. Указанным запретом счета и осуществл етс  компенсаци  вспомогательного сигнала и, следова тельно, уменьшение его вли ни  на результат спектрального анализа, что и приводит к расширению динамического диапазона анализатора (при этом компенсаци  не вли ет на- среднее значение полезного сигнала). Введение компенсации вспомогательного сигнала  вл етс  эффективным средством расширени  динамического диапазона, обеспечивающим уверенное обнаружение слабых сигнапов. Второй канал анализатора спектра работает аналогично первому, но в качестве опорного использует синусоидальный сигнал генератора 2. Так как на выходах компараторов обоих знаковых преобразователей фор мируютс  одинаковые сигналы (на лервые входы компараторов поступает входной сигнал, а на вторые - вспомо гательный сигнал), то действие компенсации вспомогательного сигнала распростран ете и на второй канал анализатора. - Так .как каналы анализатора спектра использутот в качестве опорных сигналов квадратурные гармонические сигналы, то цифровые коды на выходах реверсивных счетчиков 10.1 и 10.2 соответствуют квадратурным составл ющим входного .сигнала и, таким образом , представл ют его комплексный спектр. Использование компенсации вспомо гательного сигнала особенно эффективно при спектральном анализе импульсных сигналов. В этом случав сигнал на входе анализатора отличенот нул  лишь в короткие промежутки времени Использование компенсации вспомогательного сигнала при этом полностью устран ет его вли ние на результат спектрального анализа -в то врем , когда входной сигнал равен нулю, в противном случае воздействие в это врем  вспомогательного сигнала на реверсивные счетчики исказило бы результат анализа.The invention of measurement technology can be used for spectral analysis of deterministic and real-time learning signals. The aim of the invention is to expand the dynamic range of the spectrum analyzer. The drawing shows a structural diagram of a spectrum analyzer. The digital spectrum analyzer contains a matching unit 1, a generator of 2 harmonic signals, a Comparato 3, the output of which is connected to the input of the sign converter 4, a generator of 5 auxiliary signals, the outputs of which are connected to the inputs of sign converters 4 and 6, the OR element 7, the output connected to the input of the key 8, the generator 9 of the counting pulses connected to the second input of the key 8, and reversible meters 10.1 and 10.2, the first inputs of which are connected to the output of the key 8, and the second to the outputs of the sign converters .4 and 6, the third inputs cat The first ones are connected to the matching unit 1, and the fourth ones to the outputs of the generator 2. The sign converters 4 and 6 contain comparators, the outputs of which are connected to the inputs of the character multiplication unit. The output of the sign converter is the output of the character multiplication unit, the second output of the sign converter 4 is one of the outputs of its comparator. Block 1 matching is an AC amplifier; block 3 is a comparator, the first input of which is the input of the block and the second input is connected to the common bus of the device, and the signal at the output of block 3 is equal to 1 if BXOAHoif signal is greater than zero, and logical About otherwise. The element OR 7 violated the signal of logical 1 when the levels of logical signals at its inputs did not match (ie, at one of the inputs - the level of logical 1, and on the other - the level of logical O and logical O otherwise. The generator 2 of harmonic signals generates a sinusoidal and Cosinusoidal (quadrature) signals of the reference frequency at which the spectrum of the input signal is analyzed. Auxiliary signal generator 5 generates independent random signals with a uniform distribution, the boundary of which covers a range measuring zones input and reference signals. The spectrum analyzer works in the following way. For simplicity, consider the operation of only one quadrature channel, since the second channel works in a similar way. . In block 1, the input signal is centered and scaled, after which it enters the first input of sign converter 4, the second input of which receives a cosine signal from generator 2. In converter 4, these signals are mixed with the corresponding auxiliary signals from generator 5 (these signals are independent of one of the signal under study, have uniform density of distribution, the boundaries of which cover the main range of the signal under study), their sum is quantized into two levels, and the output Nakova D converter formed piecewise constant signal. The positive value of the piece-wise sig “ala corresponds to the logic level 1, and to the negative one - the logic level O. The mathematical expectation of the signal with an accuracy of the proportionality coefficient is equal to the product of the input signal To the harmonic reference signal. Due to this, the operation of multiplying analog signals is reduced to the operation of multiplying characters, which is easily implemented on the digital elements, and also allows replacing the analog integrators with reversible counters. Integrating the result of multiplying the input signal into the harmonic reference signal is carried out by a reversible counter 10.1, the direction control input of the account of which is connected to the output of the sign converter 4. At the counting input of the reversible counter 10.1, counting impulses 9 are fed through the switch 8 to the analyzer the range of additional noise that narrows its dynamic range, weak signals may be below the residual level of auxiliary signals by Exit by reversing tors 10.1 and 10.2. To broaden the dynamic range of the analyzer, the influence of the auxiliary signal on the analysis result is reduced, which is achieved by compensating for this signal. Compensation of the auxiliary signal is performed as follows. The auxiliary signal from the output of the generator 5 is fed to the input of the comparator 3, at the output of which a piecewise constant signal is formed. At the additional output of the sign converter 4, a piecewise constant signal is also formed. These signals are fed to the inputs of the element OR 7, at the output of which the logical level 1 is formed when the input signals are not equal. This level opens the key 8, allowing the passage of counting pulses from the generator 9 to the counting inputs of the reversing counters 10.1 and 10.2. When these input signals are equivalent (in particular, if there is no input signal), the logic level O, which closes the key 8, is formed at the output of the element OR 7, while the counting pulses at the inputs of the reversible counters 10..1 and 10.2. do not come. The indicated prohibition of counting and compensation of the auxiliary signal is carried out and, consequently, a decrease in its effect on the result of spectral analysis, which leads to an expansion of the dynamic range of the analyzer (the compensation does not affect the average value of the useful signal). The introduction of an auxiliary signal compensation is an effective means of expanding the dynamic range, ensuring reliable detection of weak signals. The second channel of the spectrum analyzer works similarly to the first one, but uses the sinusoidal signal of generator 2 as the reference. Since the outputs of the comparators of both sign converters form the same signals (the first inputs of the comparators receive an input signal and the second signal auxiliary signal), the action compensation of the auxiliary signal is distributed to the second channel of the analyzer. “Since the spectrum analyzer channels use quadrature harmonic signals as reference signals, the digital codes at the outputs of the reversing counters 10.1 and 10.2 correspond to the quadrature components of the input signal and thus represent its complex spectrum. The use of auxiliary signal compensation is especially effective in the spectral analysis of pulse signals. In this case, the signal at the analyzer's input is different only in short periods of time. Using the auxiliary signal compensation completely eliminates its effect on the result of spectral analysis — while the input signal is zero, otherwise the effect at that time of the auxiliary signal on reversible counters would distort the analysis result.

x{t)x {t)

ii

ffffffff

10,ten,

Claims (1)

ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий два знаковых преобразователя, генераторы гармонических и вспомогательных сигналов, блок согласования, вход которого соединен с входом анализатора, а выход - с первыми входами обоих знаковых преобразователей, вторые входы которых соединены соответственно -с первым и вторым выходами генератора гармонических сигналов, третьи и четвертые входы - соответственно с первым и вторым выходами генератора вспомогательных сигналов, генератор счетных импульсов, подключенный к первому входу· ключа, выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, в него введены компаратор и элемент ИЛИ, соединенные последовательно, и второй реверсивный счетчик, при этом вход компаратора соединен с первым выходом генератора вспомогательных сигналов, второй вход элемента ИЛИ соединен с вторым выходом первого знакового преобразователя, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом ключа, первый вход второго реверсивного счетчика соединен с выходом ключа, а вторые входы первого и второго реверсивных счетчиков соединены соотт ветственно с выходами первого и второго знаковых преобразователей.A DIGITAL SPECTRA ANALYZER containing two sign converters, harmonic and auxiliary signal generators, a matching unit whose input is connected to the analyzer input and the output to the first inputs of both sign converters, the second inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the harmonic signal generator, third and fourth inputs - respectively, with the first and second outputs of the auxiliary signal generator, a counting pulse generator connected to the first input of the key, the output of which It is connected to the first input of a reversible counter, characterized in that, in order to expand the dynamic range, a comparator and an OR element are connected in series and a second reversible counter, while the input of the comparator is connected to the first output of the auxiliary signal generator, the second input of the element OR is connected to the second output of the first sign converter, the output of the OR element is connected to the second input of the key, the first input of the second reverse counter is connected to the output of the key, and the second inputs of the first and w cerned soott reversible counters are connected respectively to the outputs of the first and second sign inverters.
SU843696966A 1984-02-06 1984-02-06 Digital spectrum analyser SU1190283A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843696966A SU1190283A1 (en) 1984-02-06 1984-02-06 Digital spectrum analyser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843696966A SU1190283A1 (en) 1984-02-06 1984-02-06 Digital spectrum analyser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1190283A1 true SU1190283A1 (en) 1985-11-07

Family

ID=21102161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU843696966A SU1190283A1 (en) 1984-02-06 1984-02-06 Digital spectrum analyser

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1190283A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР 571762, кл. G 01 R 23/00, 1977. Авторское свидетельство СССР 652498, кл. G 01 R 23/00, 1979. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1190283A1 (en) Digital spectrum analyser
SU1269046A1 (en) Digital spectrum analyzer
SU984038A1 (en) Frequency-to-code converter
SU855520A1 (en) Device for measuring frequency
SU661777A1 (en) Random process encoding device
Karnal et al. A novel automatically synchronized ramp A/D converter
SU630748A1 (en) Digital integrating voltmeter
SU1120353A1 (en) Device for determining third central moment
SU1698861A1 (en) Alternating voltage calibrator
SU1179371A1 (en) Device for measuring distribution function of instantaneous frequency of random process
SU883759A1 (en) Device for measuring dc voltage
SU741281A1 (en) Device for integrating functions of peak shape
SU809070A1 (en) Device for measuring frequency response
SU1061260A1 (en) Analog/digital converter
SU1285598A1 (en) Device for measuring amplitude of a.c.voltage
SU1626170A1 (en) Digital meter
SU568963A1 (en) Method of recognition of speech signal
SU985798A1 (en) Logarithming device
SU1241142A1 (en) Frequency discriminator
SU438993A1 (en) Device for logarithm frequency signals
SU656018A1 (en) Arrangement for measuring pulse duration with random recurrence period
SU805357A1 (en) Device for determining probability density
SU1273833A1 (en) Method of measuring phase difference
SU953590A1 (en) Phase shift to voltage converter
SU1100582A1 (en) Pulse parameter meter