SU744358A1 - Анализатор частотного спектра сигнала - Google Patents

Description

1

Изобретение отиоситс  к области радиоизмерительной техннки н может быть исиользовано при создании систем обнаружени  и анализа радиосигналов.

Известно устройство дл  реализации ал- 5 горнт.ма быстрого нреобразовани  Фурье, которое содержит преобразователь напр жение - код, блок пам ти, арифметический блок и унравл ющий блок, включающий счетчик и дешифратор адресов.Ю

Извеетное устройство реализует алгоритм быстрого иреобразовани  Фурье дл  вычислени  коэффнциеитов Фурье, онредел юн;нх амплитуду гармонических составл юHuix сигнала. В этом устройстве апализиру- 15 емый сигнал проходит через преобразователь нанр жепи -код н в цифровом виде заиисываетс  в блок нам ти в течение цикла аиализа. Затем из блока пам ти зиачени  входного сигнала поступают в арифме- 20 тичеекий блок, где ироизводнтс  их умножение на синусоидальные коэффициенты, записанные заранее в блоке нам ти, и сложение произведений в соответствии с алгоритмом быстрого иреобразовани  Фу- 25 рье (БПФ). Полученные при этом коэффнциенты Фурье соответствуют амплитудам гармонических составл ющих сигнала на, частотах, следующих с шагом, обратно про порцнопальным длптельностн цикла аиали- 30

за, и начппающпхс  с нулевого значени . Ширина иолосы частот, в которой ироизводитс  анализ сиектра такими устройствами , жестко св зана с параметрамн алгоритма БИФ (количество вычисл емых коэффициентов ) и длительиостью цикла анализа, а каждьп) вычисленный коэффгщиент Фурье соответствует уровню сигнала, который сформнровалс  бы на выходе узкополосного фнльтра, ширина полосы нронусканн  которого обратно иропорциональпа длительностн цнкла анализа. Такнм образом, это устройство нозвол ет нроводить аналнз снектра входного снгнала 1.

Иедостатком этого устройства  вл етс  низка  точиость измерсии .

Известен также анализатор спектра одновременного действи , который содержит гребенку узкополоспых аиалоговых фильтров , входы которых соединеиы е линейным перемножнтелем входного снгнала на снгпал генератора весовой функцни, а выходы - с гас щими шунтамн.

В этом анализаторе сиектра в течение цикла аналпза входпой сигнал умножаетс  на весовую фуикцню, н поступает па узкополосные аналоговые фильтры, выдел ющие оиределенные гармоннкн, а в конце цнкла колебапп  сигнала в полосовых фильтрах гас тс  щунтамн, что нозвол ет управл ть формой частотной характеристики полосовых фильтров 2.

Недостатком данного анализатора сиектра  вл етс  также низка  точность измерени .

Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона точности измереии  анализируемых частот нутем измеиени  дискретности делени  диапазона анализируемых частот.

Указанна  цель достигаетс  за счет того, что анализатор частотного сиектра сигнала, содержааи1Й гребеику цифровых фнльтров, св заииых с блоком уиравлени , лоследоватс;1ьио соедшшииые гетсродии смесите.Из, шнроконолосиый фильтр, иреобра;юватсл; напр жение - код и задающий генератор, подключенный ко второму входу ирсобразовател  наир жеиие - код, снабжеи синтезатором частот следовани  нмпульсов, пптериол тором и коммутатором, первый вход которого подключен к выходу блока управлени , второй вход к выходу синтезатора, а выход - ко входа.м гребенки цифровых фнльтров, вторые входы которых подключены к выходу интерио.ч тора, своими входами соедннеицо10 с выходом преобразовател  напр жение - код, с выходом генератора п со входом спптезатора.

Структурна  схема анализатора частотного сиектра сигнала изображена на чертеже .

Анализатор частотного сиектра сгпнала содержит смеситель 1,-иерБый вход кочороIO  в.ч етс  сигнальным, а второй нодключен к выходу ге1ероднна 2. Выход смесител  1 через шнроконолосный фильтр 3 св зан с нреобразователем 4 иаир жение - код, к унравл юи ему входу которого иодключей низкочастотны выход задающего генератора 5. Выход иреобразовател  4 напр жение - код соединеи с иитернол тором 6, к унравл ющему входу которого нодключеи высокочастотный выход задающего генератора 5. Выход пптернол тора 6 подключеп к гребепке цифровых коррел ционных фпльтров 7, а высокочастотный выход задающего геиератора 5 - ко входу цифрового сиитезатора 8 частот следоваии  имиульеов, выходы которого через коммутатор 9, подключепиый уирав;1 югц,им входом к блоку 10 управлени , св заны соответственно с управл ющими входами цифровых коррел ционных фнльтров 7, входы еброеа которых соединены с выходом блока 10 унравлепн , а выходы  вл ютс  выходамн системы анализа частотиого сиектра сигнала.

Приицип работы системы заключаетс  и следующем.

Входиой еигнал подаетс  па емеспте.ль 1, на второй вход которого подаетс  сигнал гетеродина 2. С выхода емеенгсл  еигнал ностуиает на щироконолосный фильтр 3. Гетеродин 2 настроен на такую частоту, котора  совмен.;ает анализи)уемую полосу

частот входного сигнала е полосой пропускани  щирокополоспого фильтра 3, Анализируемый сигнал с выхода широкоиолосиого фильтра 3 постуиает иа иреобразователь 4 напр жение - код, где под воздействием низкочастотных пмиульсов задающего генератора 5 преобразуетс  в цифровой вид. В св зи с тем, что преобразователь

4паир жеппе - код может работать лищь с относительно ннзкой частотой (пор дка

100 кГц), а дл  работы гребепки цифровых коррел циоппых фильтров 7 требуютс  значени  анализируемого сигиа.та, следующие со зпачительпо более высокой частотой , то сгггнал с выхода преобразовател  4 нанр жсиие - код поетупает на вход гребенкп цифровых коррел циоппых фи.чьтров 7 через интериол тор 6, который под воздействием высокочастотных импульсов задающего геиераюра 5 вырабатывает промежуточные значени  аиализируемого сигнала , еледующие е этой частотой.

Одновременно высокочастотные имиульеы с задаюп1,его генератора 5 постуиают па

цпфровой, синтезатор 8 частот еледовапп  импульсов, где иутем делени  частоты еледовапп  пмиульеов задающего геиератора

5на различиые коэффициенты делени  синтезируютс  пос.ледовательпости импульсов

различиой частоты следоваии  иа различ1П/ .Х выходах. Полученные частоты следоваии  импульсов оиредсл ют чаетот)л настройки цифровых корре;1 циоииь х фильчров 7, которые через коммутаюр 9 иодключаютс  .к выхода.ч сиитезаюра 8 своиг,; унравл югцпми входами. С иомощью блока 10 управлепп  в коммутаторе 9 можпо производпть нереключеипе цифровых корре.ч циоипых фпльтров 7 па различпые выходи

сиитезатора 8 в завнеимоетп от требуемо чаетоты астройкп.

Цпфровые оррел циоиные ф 1льтры 7 содержат два квадратур ых канала, в которых еигнал умножаете  на

еинуса и частоты. Умножение на с 1нуса к умноже п- Ю входного еигиала иа +1 и -1 поочередно в еостветствии с частотой иастройк коррсл ги- 0 пого фильтра, а умиоже1 ие а

косинуса анало1-ич о умиожени О на , но 3 1аков сдвннута на четверть ерпода, еоответствующего частоте настройки коррел цнон ого фильтра. На более простым способом пспользован   последовате.чьностн управл  ощих нм 1ульсов дл  работы квадратуриых каналов  вл етс  еледующий. В момепт прихода п.мпульса входпой сигиал умножаетс  иа -:-1 и поступает в ,1ервь Й квадратур 1ый , в нрпхода второго импул)Са ум ожаетс  а -;-1 п поету ает во BTOpoii свадратуриь Й канал, в прихода третье -о пмиульса 15ХОДПОЙ С 1гпал умпожаетс  па -1 посту 1ает в квадратур 1Ь Й капал, в момент прихода четвертого импульса входной сигнал умножаетс  на -1 и поступает во второй квадратурный канал и далее пор док действий повтор етс . Такнм образом, частота настройки цифрового коррел ционного фильтра 7 в четыре раза ниже частоты следовани  управл ющих импульсов, поданных на его управл ющий вход. После умножени  на знак синуса или косинуса сигнал в каждом квадратурном канале интегрируетс  в течение времени между двум  имиульсами сброса, поступающими на сиециальные входы установки нул  цифровых коррел ционных фильтров 7 от блока 10 управлени . Объединение результатов интегрироваии  двух квадратурных каналов , например, путем вычислени  квадратного корн  из суммы квадратов, дает соответствующую гармоническую составл ющую анализируемого сигнала.

Частотна  характеристика коррел ционных фильтров, как известно, имеет узкую полосу пропускани , щирина которой обратно иропорциональна времени интегрировани . Измен   врем  интегрировани  с помощью импульсов сброса блока 10 управлени , можно получить любую требуемую щирину полосы пропускани . Следует отметить , что умножение на знаки синуса и косинуса опорной частоты вместо самих синусов и косинусов приводит к по влению дополнительных полос пропускани  в частотной характеристике фильтра, соответствующих опорной частоте, умноженной на 3, 5, 7 и т. д. Одиако, щирокополосиый фильтр 3 ограничивает полосу частот входного сигнала сверху и приводит к отсутствию вс ких сигналов на частотах, соответствующих дополнительным полосам пропускани  коррел ционного фильтра. В то же врем  умножение на знаки сииуса и косииуса позвол ет существенно упростить схему синтезатора 8 частот следовани  импульсов по сравнению с известными синтезаторами частот гармоиических колебаний.

Положительный эффект предложенного технического рещени  заключаетс  в следующем . Путем переключени  в коммутаторе 9 управл ющих входов цифровых коррел ционных фильтров 7 на различные выходы синтезатора 8 частот следовани  импульсов можно создать различные гребенки анализирующих фильтров в соответствии с конкретными услови ми измерени  спектра.

Измен   врем  между нмнульсами сброса, поступающими из блока 10 управлени  на входы сброса фильтров 7, можно измен ть щирииу полосы пропускани  анализирующих фильтров, адаптиру  ее к услови м измерени  спектра.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 480079, G 06F 15/34, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 449312, G 01R 23/16, 1972.