SU938191A1 - Анализатор спектра - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл  анализа сигналов и распознавани  образов. Известны анализаторы спектра, содержащие масштабирующий блок, бло запуска, генератор ортогональных функций и интегрирующи(Э блоки по числу коэ(1)фициентов разложени  l. Однако они сложны, точность и диапазон анализируемых частот их недостаточны. Наиболее близким техническим решением  вл етс  устройство, содержа щее масштабирующий блок, генератор функций Уолша, интегрирующие блоки, инвертирующие блоки и ключи 2. Недостатком известного устройства  вл етс  большое врем  анализа из-за многократных вычислений коэффициентов разложений. Цель изобретени  - увеличение быстродействи  анализатора. Эта цель достигаетс  тем, что анализатор спектра, содержащий масштабный блок с регулируемым коэффициентом передачи, вход которого соединен с входом анализатора, многоканальный масштабный блок с регулируемым коэффициентом передачи и блок интеграторов, дополнительно снабжен трем  управл емыми матрицами коммутирующих элементов, коммутатором аналоговых сигналов, блоком управлени , запоминающим блоком, аналого-цифровым преобразователем, блоком времени, блоком извлечени  квадратного корн , блоком эталонных напр жений, суммирующим блоком и дополнительными масштабным блоком и многоканальным масштабным блоком с регулируемыми коэ(1)фициентами передачи , причем выход масштабного блока соединен с соответствующим входом первой матрицы, группа выходов и перва  группа входов которой, подключенна  к группе входов блока ин3 теграторов, св заны между собой через последовательно соединенные мно гоканальные масштабные блоки и вторую матрицу, группа выходов блока интеграторов соединена с группой вх дов коммутатора, вход которого св зан с выходом дополнительного масштабного блока, а выход - с первой группой входов третьей матрицы через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и запоминающий блок, соответствуюи а  группа выходов второй матрицы через суммирующий блок св зана с бходом дополнительного масштабного блока, вход анализатора соединен через блок времени с второй группой входов третьей матрицы, треть  группа входов которой подключена к группе выходов блока извлечени  квадратного корн , а группа выходов - к группам кодовых входов масштабных и многоканальных масштабных блоков, блока интеграторов и аналого-цифрового преобразовател , группа выходов блока эталонных напр жений соединена с второй группой вход первой матрицы,и соответствующей группой входов второй матрицы, выхо ды блока управлени  св заны с соответствующими управл ющими входами матриц, коммутатора, аналого-цифрового преобразовател , масштабиьнх и многоканальных масштабных блоков, блока интеграторов, запоминающего блока , блока времени , блока эталонных напр жений и блока извлечени  квадратного корн . На чертеже приведена структурна  схема анализатора спектра. Анализатор спектра содержит масштабный блок 1 с регулируемым коэффициентом передачи, управл емую матрицу 2 коммутирующих элементов, многоканальные масштабные блоки 3 и с регулируемыми коэффициентами передачи, управл емую матрицу 5 коммутирующих элементов, блок 6 интеграторов, суммирующий блок 7, блок 8 времени, управл емую матрицу 9 коммутирующих элементов, запо минающий блок 10, блок 11 управлени , аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, коммутатор 13, мает штабный блок 1 с регулируемым коэ фициентом передачи, блок 15 эталон ных напр жений, блок 1б извлечени  квадратного корн . Анализатор спектра работает следующим образом. Под действием сигналов блока 11 устанавливаютс  в исходное состо ние все блоки анализатора спекгра . Затем в блоке 16 определ етс  величина Т, где Т - врем  анализа и по разрешающим сигналам блока 11 устанавливаютс  коэффициенты передачи блоков 1, 3, , 6 , аналого-цифрового преобразовател  12 величинами h. /-/Т, в соответствии с О41 ОЫ 14 Ну2 О пл-i П, 1, 2,...,т (величины h, О31 041 об-« -f4 2. опредеПпл -i t Иллч П . л ютс  заранее, исход  из достижени  необходимой точности вьГчислени  коэффициентов Фурье, а их двоичные коды хран тс  в блоке 10, а также частота следовани  импульсов генератора блока 8 времени в соответствии с временем Т. При установке названных коэффициентов передачи по управл ющим сигналам блока 11 к группе выходов матрицы 9 подключаетс  группа выходов блока 10, из которого затем вызываютс  двоичные коды значений устанавливаемых коэффициентов передачи и подаютс  на соответствующие группы кодовых входов перечисленных выше блоков и аналого-цифрового преобразовател  12. Далее сигналы блока 11, присутствующие на управл ющих входах матриц 9, 5 и 2 измен ютс  таким образом, что от группы выходов матрицы 9 отключаетс  группа выходов блока 10 и подключаетс  к группе входов матрицы 9 группа выходов блока 8, к первой группе выходов матрицы 5 - группа выходов блока, , к группе выходов матрицы 2. - выход блока 1 и перва  группа выходов матрицы 5. При этом через матрицы 2 и 5 к первому входу блока 3 подсоедин етс  выход блока 1, к каждому i-му входу этого блока (-1)-ый выход блока k (, J,,.., m), ,a при наличии разрешающего сигнала блока 11 по вл етс  возможность изменени  коэффициентов передачи каналов блока 3. Поступающий на вход анализатора спектра сигнал y(t) вызывает по вление импульса на выходе устройства запуска блока 8. При этом на выходах блока 8 времени по вл ютс  кусочно посто нные сигналы, принимающие на участках посто нства значени , соответствую щие 1 или О. В процессе подсче та синхроимпульсов блоком 8 измен ютс  коэффициенты передачи каналов блока 3 (начина  со второго канала) и осуществл етс  преобразо вание сигнала y{t). При этом на вы ходах блока 1 и первого канала блоков 3 и присутствуют сигналы, про порциональные по величине .yo(t) y(t); УО (t)f o3iyo-i(tb Уо41 041УоИ)Каждый 1-ый выходной сигнал блок А Через матрицу 5 поступает на соответствующий вход блока 6,где преобразуетс  в соответствии с выражением t yo6(t), (t)dt, , 2, .,., m. В конце интервала анализа сигнала y(t) (в момент времени ) по сигналу блока 11«производитс  фиксаци  напр жений. (Т); i l, 2m, значени  которых (с заданной погреш ностью) соответствуют значени  мосигнала ментов Z - Wi 4- Jf у - - В конце интервала анализа сигнал также по сигналам блока 11 производитс  сброс в нулевое состо ние сче чика и останов задающего генератора блока 8 времени, отсоединение выходов блока 8 от группы выходов матрицы 9 и подсоединение к указанной группе выходов блока 10. Затем, последовательно через коммутатор 13 подаютс  на вход аналого-цифрово го преобразовател  12 фиксированные напр жени  Z , которые в нём после масштабировани  в соответствии с коэффициентом передачи . преобразуютс  в двоичные коды. Последние поступают в блок 10, где и аапоминаютс . Далее устанавливаетс  в исходное состо ние блок б, а на группу кодовых входов блока 3 через мат рицу 9 из блока 10 при наличии -раз решающего сигнала блока 11 поступаю двоичные коды преобразованных напр жений , которые устанавливают в блоке 3 соответствующие коэффициенты передачи. Из блока 10 вызыва ютс  также двичные коды табличных коэффициентов а-. (1 1, 2, дл  определени  коэффициента к бази ной системы, и по ним в блоках k и Н устанавливаетс  соответствующие 1 и а, коэффициенты пеп значени м а ч редачи при наличии разреша)СМ1его сигнала блока 11. Под действием управл ющих сигналов блока 11 отсоедин ютс  от группы выходов матрицы 2 перва  группа выходов матрицы 5 и выход блока 1, от первой группы выходов матрицы 5 группа выходов блока и подсоедин ютс  к группе выходов матрицы 2 группа выходов блока эталонных напр жений 15 к второй группе выходов матрицы 5 группа выходов блока . При этом через матрицы 2 и 5 к группам входов блоков 3 и 7 подключаютс  соответственно напр жени  блока 15 и выходные сигналы блока k. Величины напр жений, снимаемых с выходов блока 15, могут измен тьс  под управлением сигналов блока 11. Указанные величины вь ираютс  исход  из требовани  получени  необходимой точности определени  коэффициентов Фурье. Выходное фиксированное напр жение и блока 15 преобразуетс  в блоках 3 и t в соответствии с выражением V (i-1, 2, На основе полученных при и I формиW , в блоках 7 напр жении п. напр жение руетс  -f - 4, i .. Сформированное на выходе блока напр жение через коммутатор 13 подаетс  на вход аналого-цифрового преобразовател  12. Полученный при этом после масштабировани  двоичный код величины и соответствует первому коэффициенту полинома. Указанный код поступает в блок 10, где и запоминаетс . После определени  т.величин коэффициентов полинома их двоичные коды вызываютс  из блока 10. Согласно этим кодам по разрешающему сигналу блока Т1 измен ютс  коэффициенты передачи каналов блока 3- Далее, исход  из необходимой точности определени  коэф-фициентов Фурье перестраиваютс  и коэффициенты передачи блока 1 и аналого-цифрового преобразовател  12. Дальнейшие процедуры, выполн емые анализатором спектра с целью определени  обобщенных коэффициентов Фурье на основе коэффициентов полинома, осуществл ютс  многократно (по числу базисов набора). При этом при определении каждого S-ro коэффициента разложени  дл  к-го базиса набора из блоков 15 и 10 вызываютс  соответственно напр жение VM 2, ..., п) и двоичные

Щ..

(j.f,2,...,w;s-(,2,..,, ,

ортонормированных на интервале tO,j базисных сигналов (x) к-ой сис .темы указанного базиса.

Под действием этих двоичных кодов каналы блока настраиваютс  на соответствующие коэффициенты передачи,. Вызванное из блока 15 напр жение в блоках 3 f 7 и I преобразуетс  в напр жение, пропор1 4ональное по величине ,

E.KS--45- H j KisCS-H,aИ)

и соответствующее определ емому коэффициенту Фурье.

Последнее через коммутатор 13 поступает на вход аналого-цифрового преобразовател  12, где масштабируетс  и преобразуетс  в двсхичный КОД вычисл емого коэффициента, который поступает в блок 10, где и запоминаетс .

Величины моментов подсчитываютс  заранее и совместно с табличными ко эффициентами , a;(j 1, 2, ... «n хран тс  в блоке 10.

Эффективность предложени  состои в том, что оно позвол ет ускорить процесс определени  коэффициентов Фурье анализируемого сигнала по базисам набора за счет того, что привычислении указанных коэффициентов анализ сигнала производите один раз на интервале наблюдени  (при определении указанных коэффициентов с помощью прототипа анализ сигнала производитс  п раз, где п - количество базисов набора). Нахождение величин групп искомых коэффициентов Фурье (количество групп п, количество коэффициентов в группе пг) производитс  с помощью быстро выполн емых операций весового суммировани  на основе результатов однократного анализа полученнь1х величин коэффициентов полинома. При этом врем  определени  обобщенных коэффициентов Фурье оказываетс  соизмеримым с временем наблюдени  сигнала, что приблизительно в п раз экономит энергоресурсы источника анализируемого сигнала.

Claims (2)

1.Г. Ван Трис.Теори  обнаружени , оценок и модул ции. М., Советское радио, 1972, с. 208.

2.Авторское свидетельство СССР tf i 80993, кл. G 01 R 23/16, 1975.