SU748266A1 - Анализатор спектра - Google Patents

Description

(54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТ РА

- I ,-,

Изобретение относитс  к области аппаратурного определени  основных статистических характеристик стацио парных случайных процессов и может быть использовано в системах радио- 5 св зи, радиолокации, при исследовании систем автоматического управлени , биологических систем, акустических  влений ив других област х, имеющих св зь со случайными процес- Ю сами.

Известны анализаторы, содержащие умножители, интеграторы, квадраторы и сумматор 1 .

Однако их недостатком  вл етс  15 сложность определени  обобщенных числовых характеристик спектральной плотности.

Известны также анализаторы, содержащие блок нелинейного преобразо- 20 вани , фильтр, смесители, интеграторы , квадраторы, сумматор и блок регистрации 2 .

Их недостатком  вл етс  сложность измерени  центральных спект- 25 ральных моментов.

Цель изобретени  - упрощение айализа , т.е. обеспечение возможности непосредственного измерени  второго и третьего нормированных центральных 30

спектральных моментов случайных процессов.

Указанна  цель достигаетс  за того, что анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные согласующи-й блок, блок нелинейного преобразовани , фильтр и смеситель, а также блок регистрации, один вход которого подключен к выходу интегратора через квадратор, а другой вход соединен с выходом блока усреднени , -дополнительно содержит последовательно соединенные ограничитель, частотный дискриминатор и блок выделени  модул , а также формирователь знаковрй функции, подключенный между выходом дискриминатора и входом блока усреднени , при этом вход ограничител  подключен к выходу смесител , а выход блока вьщелени  модул  соединен с входом интегратора.

На чертеже представлена структурна  схема анализатора.

Он состоит из согласующего блока 1, блока 2 нелинейного преобразовател , фильтра 3, смесител  4, ограничител  5, частотного дискриминатора 6, блока 7 выделени  модул , интегратора 8, квадратора 9, блока 10 регистрации, формировател  11

знаковой функции и блока 1-2 усреднени .

Работает анализатор следующим образом.

Исследуемый узкополосный случайный процесс подаетс  через согласующий блок 1, состо щий из калиброванного аттенюатора, эмиттёрного повторител  и при необходимости усилител , на блок 2 нелинейного преобразовани . Блок 2 представл ет собой в простейшем случае безынерционный нелинейный элемент и на его выходе преобразованный процесс t|( t) характеризуетс  спектральной плотностью Q,,(), состо щей из последовательности отделенных друг от друга спектральных полос,

о, 1,...

Фильтр 3 выдел ет h-ю спектральную полосу и процесс на его выходе . характеризуетс  средней частотой и в К раз более широким энергетическим спектром (1 - коэффициент, завис щий от номера выдел емой спектральной полосы п). Смеситель 4 с помощью напр жени  гетеродина, имеющего частоту Юр, понижает среднюю частоту nu). При этом осуществл етс  линейное смещение выделенной спектральной полосы на новую основную частоту х)р n-nnuJo (здесь прин то tOp ). В частности, при выборе гл п--1 процесс x(t) на входе блока 5 вновь характеризуетс  Средней частотой и, u но имеет в К раз более широкий энергетический спект.р. Важной особенностью преобразований, осуществл емых блоками 2, 3 и 4,  вл етс  то, что при расширении в k раз энергетического спектра сохран етс  подобие .формы спектральной плотности преобразованного процесса хС) и спектральной плотности исследуемого входного случайного процесса.

С выхода смесител .4 преобразованный процесс x(t) подаетс  на ограничитель 5. Ограничитель представл ет собой устройство с симметричной динамической характеристикой, он состоит из безынерционного нелинейног о элемента, после которого включен

.линейный фильтр, настроенный на частоту (л). Полоса пропускани  ограничител  достаточно широка, чтобы

пропустить полосу спектра, сосредоточенную вблизи u)p без искажений, но недостаточно широка, чтобы пропустит составл ющие из любых других спектрайьных полос, по вл ющихс  из-за наличи  нелинейного элемента, который в общён случае может быть выполнен на двух ра сстроенных относительно друг друга узкополосных фильтрах. Действи  ограничител  5 и частотного дискриминатора 6 заключаютс  в пр

образовании изменений частоты в соответствующие изменени  напр жени .

: С выхода частотного дискриминатора сигнал подаетс  одновременно на блок 7 и выделени  модул  и формирователь 11. Блок 7 представл ет собой безынерционный нелинейный элемент и служит дл  выделени  модул . Интегратор 8 усредн ет это значение по времени , а с помощью квадратора .9 возводит его в квадрат. Знач.ение сигнала , получающеес  на выходе квадратора с точностью до посто нного множител , равно величине второго нормированного центрального спектрального момента процесса x(t).

Учитыва , что этими блоками обрабатываетс  предварительно преобразованный процесс x(t) , у которого спектральна  плотность в k раз шире спектральной плотности исходного процесса, блок 10 регистрации должен выдавать данные о значении второго центрального спектрального момента исследуемого узкополосного случайного процесса. В простейшем случае таIкад операци  может выполн тьс  за счет соответствующей градуировки шкалы блока 10.

Процесс с выхода частотного дискриминатора 6 поступает также на формирователь 11 знаковой функции, который имеет характеристику типа симметричного идеального ограничител . Величина «12, получающа с  на выходе блока усреднени  12, однозначно определ етс  величиной и знаком третьего центрального спектрального момента.

. Блок 10 регистрации по данным блока 12- выдает показани  о значении этой измер емой величины исследуемог узкополосного случайного процесса. Блок 10 в прёдлагаемом устройстве i имеет два-входа ив простейшетл случа два самосто тельных индикатора, с одного из которых сч1 тываютс  показани  о измер емом втором спектральном моменте, а с другого - о третьем спектральном моменте.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет проводить пр мые измерени  второго и третьего цент-ральных спектральных моментов узкополосного случайного процесса. Эти измерени  не требуютпредварительного полного анализа спектральной плотности и вспомогательных вычислений . Предлагаемое устройство позвол ет упростить процесс измерений, сократить избыточность измерений и при обработке узкополосных процессов существенно сократить врем  измерени

Claims (2)

1.Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов . М. , 1972, с.301, 353.

2.Авторское свидетельство СССР 48539.0, KJri. С 01 Р 23/00, 1975.