SU1702323A1

SU1702323A1 - Способ цифрового спектрального анализа

Info

Publication number: SU1702323A1
Application number: SU894683395A
Authority: SU
Inventors: Олег Петрович Жданов; Фарагат Ахметович Шаймарданов; Владимир Иванович Шаталов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4115
Priority date: 1989-04-22
Filing date: 1989-04-22
Publication date: 1991-12-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и предназначено дл вы влени регул рных составл ющих сигнала на фоне шумового сигнала и измерени его частоты и амплитуды. Цель изобретени - повышение точности измерени амплитуды и частоты гармонических составл ющих сигнала . Эта цель достигаетс определением посредством последовательной фильтрации амплитуды и частоты гармонической составл ющей на выходе последнего фильтра, выделением из сигнала на выходе предпоследнего уже известной гармонической составл ющей , определенной на выходе последнего фильтра, и определением амплитуды и частоты следующей гармонической компоненты. Далее из сигнала на выходе второго от конца фильтра выдел ют известные гармонические компоненты, определенные на выходах последнего и предпоследнего фильтров, и определ ют амплитуду и частоту очередной гармонической компоненты, аналогично выдел из сигналов на выходах каждого из последовательно соединенных фильтров определенные ранее гармонические компоненты. 2 ил, сл

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и предназначено дл вы влени регул рных составл ющих сигнала на фоне шумового сигнала и измерени его частоты и амплитуды.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени амплитуды и частоты гармонических составл ющих сигнала путем уменьшени шума квантовани (округлени ).

Эта цель достигаетс за счет использовани низкодобротных цифровых фильтров и предложенного метода обработки сигналов на выходах фильтров.

Сущность изобретени заключаетс в выборе характеристик последовательно соединенных цифровых фильтров таким образом , чтобы частотна характеристика первого фильтра перекрывала весь анализируемый частотный диапазон,эквивалентна частотна характеристика на выходе последнего фильтра имела ширину, равную А, котора определ ет разрешающую способность анализатора, а величины соседних эквивалентных частотных характеристик отличались одна от другой на величину Д; полюса всех низкодобротных фильтров и устанавливают на центральной частоте диапазона и определение параметров гармонических составл ющих осуществл ют с учетом параметров гармонических составл ющих , измеренных на предыдущих этапах на выходе каждого фильтра

VI о

hO СО

ю

CJ

На фиг,1 изображена структурна схема устройства, реализующего данный способ; на фиг.2 - частотна характеристика, по сн юща его работу.

Устройство дл реализации предлагае- мого способа содержит N последовательно Соединенных низкодобротных цифровых фильтров 1.1-1.N, коммутатор 2, счегчик 3, рычислитель 4 частоты (ВЧ), вычислитель 5 фазы (ВФ), вычислитель 6 амплитуды (ВА), блок 7 (ПЗУ), причем вход первого низкодобротного цифрового фильтра 1.1 вл етс входом анализатора, а выходы последовательно соединенных низкодобротных фильтров 1.1-1.N соединены с входами Коммутатора 2, управл ющий вход которого соединен с выходом счетчика 3, а выход подключен к первым входам ВЧ 4, ВФ 5, ВА б, выход ВЧ 4 подключен к вторым входам ВФ 5 и ВА 6, а также к первой группе адрес- ных входов ПЗУ 7, выход ВФ 5 подключен к третьему входу ВА 6, к четвертому входу которого подключен выход блока 7 ПЗУ, втора группа адресных входов которого соединена со счетчиком 3.

Устройство работает следующим образом .

Входной анализируемый сигнал, представл ющий собой совокупность гармони- ческих составл ющих и шумового сигнала, поступает на вход первого низкодобротного цифрового фильтра 1,1, ширина частотной Характеристики которого перекрывает весь исследуемый частотный диапазон, и фильт- руетс на N последовательно соединенных низкодобротных цифровых фильтрах. Частотные характеристики последующих низкодобротных фильтров 1.2-1.N выбираетс так, чтобы получить эквивалентную частот- ную характеристику последовательно соединенных низкодобротных цифровых фильтров, представленную на фиг.2. Здесь сама широка характеристика I вл етс частотной характеристикой первого низко- добротного фильтра 1,1. Характеристика II вл етс эквивалентной частотной характеристикой последовательно соединенных первого и второго низкодббротных фильтров 1.1; 1.2. Соответственно сама узка характеристика N вл етс эквивалентной частотной характеристикой последовательно соединенных N низкодобротных цифровых фильтров, Эта характеристика, имеюща ширину А, определ ет заданную разрешающую способность анализатора. Кажда эквивалентна частотна характеристика отличаетс от соседней на величину А (фиг.2)

Сигналов с выходов каждого низкодобротного фильтра поступает на коммутатор 2, работой которого управл ет счетчик 3 так, чтобы на выход коммутатора 2 последовательно проходили сигналы, начина с выхода N-го низкодобротного фильтра. На первом этапе с коммутатора 2 проходит сигнал с выхода N-ro низкодобротного фильтра , который одновременно поступает на первые входы ВЧ 4, ВФ 5, ВА 6.

Определение частоты гармонической составл ющей реализуетс в ВЧ 4 по одному из известных алгоритмов вычислений.

Код частоты с выхода ВЧ 4 поступает на первую группу адресных входов ПЗУ 7 дл получени коэффициента затухани ON (WN) N-й эквивалентной частотной характеристики (фиг.2), код числа N которого поступает на вторые адресные входы ПЗУ 7 с выхода счетчика 3. Код частоты с выхода ВЧ 4 также поступает на второй вход ВФ 5, на первый вход которого поступает сигнал с выхода коммутатора 2 дл вычислени рн- фазы гармонической составл ющей, которое реализуетс в ВФ 5.

Код фазы с выхода ВФ 5 поступает на третий вход ВА 6, на первый и второй входы которого подаютс соответственно сигнал с выхода коммутатора 2 и код частоты с выхода ВЧ 4, а на четвертый вход подаетс код коэффициента ON () дл вычислени амплитуды с учетом известных CON, N, ON (), . где WN - 2 л -f N/f, f5- частота дискретизации , которое реализуетс в ВА 6.

На этом первый этап вычислений заканчиваетс .

На втором этапе по сигналу с выхода счетчика 3 на выход коммутатора 2 поступает сигнал с выхода фильтра 1.(N-1).

Поскольку параметры AN, WN, (Шп) уже известны, аналогично определ ют параметры AN-I, WN-i, tpn-i с учетом коэффициента ом-1 (%) , который получают на выходе ПЗУ 7.

Провод аналогичные действи на последующих этапах, то есть последовательное подключение на выход коммутатора 2 сигналов с выходов соответствующих низкодобротных фильтров, последовательно определ ют параметры всех гармоник.

Таким образом, данный способ позвол ет существенно снизить ошибки при определении параметров гармонических составл ющих, св занные с высоким шумом округлени высокодобротных фильтров

Claims

Формула изобретени Способ цифрового спектрального анализа , заключающийс в том, что входной

дискретный сигнал последовательно фильтруют и по результатам фильтрации определ ют амплитуду и частоту гармонических составл ющих, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени , определ ют амплитуду и частоту гармо- н ической составл ющей на выходе последнего фильтра, из сигнала на выходе предпоследнего выдел ют уже известную гармоническую составл ющую, определенную на выходе последнего фильтра, и определ ют амплитуду и частоту следующей

гармонической компоненты, а далее из сигнала на выходе второго от конца фильтра выдел ютс известные гармонические компоненты , определенные на выходах последнего и предпоследнего фильтров, и определ ют амплитуду и частоту очередной гармонической компоненты, аналогично выдел из сигналов на выходах каждого из последовательно соединенных фильтров определенные ранее гармонические компоненты , определ ют параметры всех гармонических составл ющих.

Фиг. /

Фиг.2