SU892338A1 - Многоканальный анализатор спектра - Google Patents

Description

(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

t

I Изобретение относитс  к области анализаторов гармонических составл ющих токов или напр жений и, в частности , к многоканальным параллельным анализаторам спектра сигнала, наход щим применение, например в радиотехнических измерени х. .

Известны аналогичные анализаторы спектра, каждый канал которых содерЖ1:т последовательно включенные синхронный фильтр и интегратор, причем первый вход синхронного фильтра соединен с источником гармонического сигнала опорной частоты. На выходе интегратора каждого канала получают напр жение, пропорциональное амплитуде спектральной гармоники сигнала, соответствующей опорной частоте канала . Такие анализаторы отличаютс  тем, что перестройка опорной частоты канала не приводит к изменению полосы пропускани  фильтра. Кроме того, выбором посто нной интегрировани  интегратора осуществл етс  регулировка добротности фильтра 1.

Недостатком устройства  вл етс  сложность раздельной регулировки частот каналов.

Известен многоканальный анализатор спектра, каждый из каналов которого содержит синхронный фильтр и интегратор, причем первые входы, синхронных фильтров соединены с источником анализируемого сигнала, а вторые входы - с соответствующими выходами- синтезатора частот.

Известный анализатор спектра позвол ет проводить параллельный ана10 лиз спектра сигнала на N частотах, задаваемых синтезатором частот. Преимуществом такого анализатора  вл етс  то, что перестройка его по диапазону осуществл етс  одновре15 менно и согласованно во всех каналах путем изменени  управл ющего сигнала , подаваемого на вход синтезатора частот 2.

20

Недостатком известного анализатора спектра  вл етс  небольшой диапазон перестройки по частоте, так как его основные элементы, синтезатор частот и синхроннь1е фильтры

25 предназначены дл  работы с гармоническими сигналами и поэтому содержат спектрально-селективные элементы, например колебательные контуры, имеющие узкие диапазоны перестройки

30 по частоте. Цель изобретени  - расширение диапазона перестройки многоканального анализатора спектра по частоте Поставленна  цель достигаетс  тем, что в многоканальный анализатор спектра, содержащий синтезатор частот, соединенный с системой каналов , каждый из которых содержит соединенные последовательно синхрон ный фильтр и интегратор, введен р д ослабителей, а на выходе каждого из каналов анализатора спектра установлен сумматор, один из входов которо го подключен к выходу интегратора этого канала и каждый из остальных входов через соответствующий ослабитель соединен с выходом интегратора канала, номер п которого определ етс  соотношением п (2к+1)т, где к - произвольное целое число , m - но мер канала, в котором установлен данный сумматор., Кроме того, синтезатор частот в нем выполнен в виде перестраиваемого генератора бипол рных пр моугольных импульсов опорной частоты, выход котсфого соедиг ен с системой пересчетных блоков, к выходу каждого из которых подключена последовательна  Цепочка идентичных счетных триггеров На фиг. 1 изображена блок-схема многоканального анализатора спектра фиг. 2 - блок-схема синтезатора частот . Многоканальный синтезатор спектра (фиг. 1) содержит синтезатор 1 частот, управл ющий вход которого подключен к выходу блока 2 управлени . К каждому п-ому из N выходов син.тезатора 1 частот подключен первый .вход синхронного фильтра 3 п-го канала, второй вход синхронного фильтра 3 соединен с источником анализируемого сигнала, а выход с входо интегратора 4 того же п-го канала. С выходом интегратора. 4 п-го канала соединен первый вход п-го сумматора 5, а все другие входы этого сумматора 5 подключены каждый через соответствующий ослабитель б (общее число М ослабителей в схеме из N каналов даетс  формулой М S integer ( 5.)- N) к выходам интеграторов 4, t . установленных в каналах с номерами ( 2к+1)п, где к - целое число. При этом коэффициент ослаблени  каждого такого ослабител  выбран равным (2К+1Г . Например, первый сумматор 5 () своими входами соединен с выходами интеграторов 4: первого канала - непосредственно, третьего канала - через ослабитель 6 с коэффициентом ослаблени  1/3, п того ка нала через ослабитель 6 с коэффициентом ослаблени  1/5 и так далее. Аналогично, второй сумматор 5 () |соединен входами с выходами интегра торов 4: второго канала - непосредственно , шестого кан.ала - через ослабитель 6 с коэффициентом ослаблени  1/3 и так далее. Синтезатор частот 1 (фиг. 2) содержит перестраиваемый генератор 7 бипол рных пр моугольных импульсов опорной частоты (фиг. 2), управл ющий вход которого подключен к выходу блока 2 управлени  (фиг. 1), а на выходе установлены-д- пересчетных устройств 8 (фиг. 2), к выходу каждого из которых подключена последовательна  цепь одинаковых счетных триггеров 9. Выход каждой цепи счетных триггеров 9  вл етс  нечетным вь1ходом синтезатора частот. Число q счетных Триггеров 9 в каждой цепи, подключенной к выходу синтезатора 1 частот с нечетным номером г, опредеЯ N л етс  условием 2 - 2 Емкость накопител  пересчетного устройства 8, установленного на входе этой цепи триггеров 9 равна ( г) F импульсов , где f - частота первого канала; частота генератора 7. Входы всех триггеров 9 цепи соединены с выходами синтезатора -1 частот (Фиг. 1) , имеющими номера 2г, 2 г, ,. . .,2г. Суммарное число счетных триггеров 9 во всех цеп х равно-i-. Многоканальный анализатор спектра работает следующим образом. С .помощью блока 2 управлени  устанавливаот частоту Р генератора 7, такую, что частота f-j на первом выходе синтезатора 1 частот принимает заданное значение, соответствующее нижней границе исследуемого диапазона частот. Подают сигнал от генератора 7, представл ющий последова-. тельность бипол рных пр моугольных импульсов частоты F, на входы пересчетных устройств 8, на выходе каждого из которых получают один импульс на каждые () F входных импульсов , и далее - на выходе каждого следующего счетного триггера 9 цепи - один импульс на каждые два импульса на входе. Таким образом, на выходах синтезатора 1 частот формируют сигналы в виде последовательностей бипол рных пр моугольных импульсов, частоты fкоторых св заны с .частотой f соотноше .нием f. if , где i - номер канала . Подают эти импульсы на первые входы синхронных фильтров 3, ана вторые входы синхронных фильтров 3 подают исследуемый сигнал. С выхода синхронного фильтра 3 каждого р-го канала снимают сигнал, представл ющий последовательность бипол рных пр моугольных импульсов частоты pf, модулированную по амплитуде исследуемым сигналом. С помощью интегратора 4 осуществл ют непрерывное интегрирование во времени полученного модулированного сигнала. С помощью сумматоров 5 и ослабителей 6 получают суммы сигнала- на выходе каждого т-го интегратора и Сигналов с выходом всех (2к+1)1п-ых интеграторов, ослабленных соответственно в (2к+1) раз, В результате суммировани  на выходе каждого п-го сумматора 5 получают сигнал, величина которого представл ет в масштабе, общем дл  всех каналов, амплитуду спектральной гармоники входного сигнал.а, соответствующую частоте п f .

Принцип действи  предлагаемого . анализатора спектра основан на следующем .

Пусть функци  Л m(t) описывает последовательность бипол рных пр моугольных импульсов частоты mf формируемых на т-ом выходе синтезатора 1 частот. Обозначим через A(t) анализируемый сигнал. Тогда сигнал на выходе интегратора 4 га-го канала . представим в виде

(t) Л m(t) dt , (1)

та величина не равна амплитуде спектральной

Предлагаемый многоканальный анализатор спектра выгодно отличаетс  от известного тем, что не содержит спектрально-селективных элементов. Все составные части анализатора спектра  вл ютс  импульсными устройствами . Диапазон перестройки по частоте определ етс  в этом случае только быстродействием импульсных устройств и может быть существенно расширен по сравнению с известными устройствами .

Многоканальный анализатор спектра позвол ет одновременно получить р д положительных эффектов. Импульсные устройства проще по конструкции, управление анализатором осуществл ет ,С  проще, чем в известных устройствах , все функциональные узлы устройства построены по однотипным схемам, что позвол ет унифицировать отдельные узлы анализатора и приводит к упрощению процесса их производства, снижению себестоимости повышению надежности и уменьшению габаритов за счет применени  стандартных интегральных микросхем.

сигнала, но ее можно выразить как линейную комбинацию амплитуд гармоник различных частот. Дл  этого разложим функцию JT.(t) в р д Фурье по. синусам

05 л lt) E

,lj+1jJ(2)

подставим (2) в (1), получим

. V.S -sl-s

. lj+ )m

(3)

здесь S(2j + l)m - амплитуды спектральных гармоник анализируемого сигнала, соответствующие частотам (2j+l)mf Сйстема (3)  вл етс  при задан-, ных Чт системой анализируемого сигнала S(2j+l)m. Матрица этой системы

40

Claims (2)

1.Многоканальный анализатор спектра содержащий синтезатор частот, соединенный с,системой.каналов, каждый

45 из которых содержит соединенные последовательно синхронный фильтр и интегратор, отли: чающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона перестройки по частоте, в него

50 введен р д ослабителей, а на выходе каждого из каналов анализатора спектра установлен сумматор, один из входов которого подключен к выходу интегратора этого канала и каждый из

ijj остальных входов-через соответствующий ослабитель соединен с выходом интегратора канала, номер п которого определ етс  соотношением п

. . (2к+1)т|.где к - произ.вольное целое число; m - номер канала, в котоЛО ром установлен данный сумматор.

2. Устройство по п. 1, о т л ичающеес  тем, что синтезатор частот в нем выполнен в виде перестраиваемого генератора бипол рных

пр моугольных импульсов опорной частоты , выход которого соединен с системой пересчетных блоков, к выходу каждого из которых подключена последовательна  цепочка идентичных счетных триггеров.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3581078, кл. 324-77, 1971,

2.Патент США № 3731188, кл. 32477 , 1973.

Фи.1