Спектроанализатор шумовых сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХссцеаомкснниРЕСПУБЛИК 4(51) С 01 К 2 17 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Северо-Западный заочный политехнический институт(54) (57) СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР ШУМОВЫХСИГНАЛОВ, содержащий последовательносоединенные линейный полосовой фильтр,детектор, усреднитель и блок логарифмирования, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены линия задержки с еотводами, Ф блоков вычитания, в бло.,801138758 А ков умножения, два сумматора, источник регулируемого напряжения и в +1 блок умножения, причем каждые два соседних отвода линии задержки попарйо подсоединены к соответствующим входам блоков вычитания, первый и последний отводы линии задержки подсоединены к входам последнего блока вычитания, выходы блоков вычитания подсоединены к соответствующим входам в блоков умножения, выходы которых подсоединены к входам первого сумматора, своим выходом соединенного с первым входом в 1 блока умножения, второй вход последнего подключен к источнику регулируемого напряжения, а выход Э+1 Е блока умножения подсоединен к одному из входов второго сумматора, другой вход которого подсоединен к последнему отводу линии задержки.Изобретение относится к аппаратыому анализу характеристик нестационарных случайных сигналов и может бытьиспользовано при обработке шумовыхсигналов с изменяющейся во временисредней мощности в различных радиотехнических системах.Известны одноканальные спектроанализаторы шумовых сигналов, измеряющие спектральную плотность мощ- Оности методом фнльтражии и содержащие последовательно соединенные линейный полосовой фильтр, квадратичный детектор, усредняющее устройство,а также устройство логарифмирования 5и регистрирующее устройство 13.Данное устройство может быть использовано для спектрального анализанестационарных шумовых сигналов, .т,е.процессов с изменяющейся средней мощ ностью в полосе пропускания фильтрапри выполнении условия: время усреднения в усредняющем устройстве должнобыть значительно меньше интервалаизменения средней мощности в полосе д 5пропускания фильтра,Недостатком данного устройства являются их ограниченные функциональныевоэможности и необходимость обработкирезультатов измерений для предскаэа- З 0ния значений спектральной плотностимощности в некоторый заранее заданныймомент времени.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей35спектроанализатора: предсказания значений спектральной плотности мощностив некоторый наперед выбранный моментвремени по результатам измерения впредшествующие моменты времени.40Поставленная цель достигается тем, что.в спектроаналиэатор шумовых сигналов, содержащий последовательно соединенные линейный полосовой фильтр, детектор, усреднитель и блок логарифмирования, дополнительно введены линия задержки с м отводами, в блоков вычитания, м блоков умножения, два сумматора, источник регулируемого на-. пряжения и в+ блок умножения, при. - чем каждые два соседних отвода линии задержки попарно подсоединены к соответствующим входам;блоков вычитания, первый и последний отводы линии за" держки подсоединены к входам последнего блока вычитания, выходы блоков вы" читания подсоединены к соответствую" щим входам щ блоков умножения,.выходы которых подсоединены к входам первого сумматора, выход которого подсоединен к первому входуп+1 блока .умножения, второй его вход подключенк источнику регулируемого напряжения,а выход Го+1 блока умножения подсоединен к одному из входов второго сумматора, другой вход которого подсоединен к последнему отводу линии задержки.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство включает линейныйполосовой фильтр 1, детектор 2, усреднитель 3, блок 4 логарифмирования,линии 5 задержки с в отводами, Каждаяпара соседних отводов линии задержкиподсоединена к входам соответствующихблоков (6 - 1) (6 - щ ) вычитания, Так,первый и второй отводы линии 5 за"держки подсоединены к входам первогоблока (6 - 1) вычитания, второй итретий отводы - соответственно к входам второго блока (6-2) вычитания ит.д. При этом первый и последний отводы подсоединены к блоку (6 - м)вычитания.Выходы каждого блока вычитанияподключены к соответствующему блоку(7-1) ( " в ) умножения, Так, выходпервого блока (6-1) вычитания подключен к входу первого блока (7-1)умножения и т.д.Выходы всех блоков умножения соединены с входами сумматора 8,Выход сумматора 8 подключен к вхо-ду (в+1) блока 9 умножения, к второмувходу которого подключен источник 10регулируемого напряжения.Выход (в+1) блока 9 умножения подсоединен к входу второго сумматора 11.Другой вход сумматора 11 соединенс ъ отводом линии 5 задержки. Выходсумматора 11 является выходом устройства, на котором получаем значениепредсказуемой средней мощности шумового сигнала в полосе пропусканияфильтра в заранее заданный момент времени. Этот момент времени регулируется величиной напряжения источника 10. Устройство работает следующим об" разомШумовой сигнал после усиления поступает на полосовой фильтр 1, далее на детектор 2, усреднитель 3 и блок 4 логарифмирования. На выходе блока 4 получаем оценку логарифмаСоставитель А. ОрловРедактор С. Патрушева ТехредЛ.Коцюбняк КорректорЕ, Сирохмаи Заказ 10682/35 Тираж 748 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская иаб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 113875средней мощности, С выхода блока 4логарифмирования сигнал поступает налинию 5 задержки с в отводами, наотводах которой получаем соответственно логарифмические оценкиСигналы с соседних пар отводов.линии 5 задержки поступают.на входысоответствующих блоков 6-1, 6-2,6-в вычитания, на выходе которыхобразуются разности логарифмическихоценок средней мощности.Эти разности логарифмов .оценок свьдодов блоков (6-1) (6-е) вычитанияпоступают на входы соответствующихблоков 7-1, 7-2 7 -в умножения.В блоках умножения каждая разностьумножается на коэффициент, зависящий ,от выбранных временных значений линии задержки.Величина этого коэффициента для, 1-го блока умножения может быть установлена нз следующих соображений.Оцределекие коэффициента К на парах соседних моментов времени по результатам измерений разности лога- дрифмов оценок приводит, в силу случайности разностей, к задаче регрессии, которая решается методом наименьших квадратов.Суммируя результаты умножения всумматоре 8, на его выходе получаем 8 анаилучшую оценку коэффициента К, Эта оценка с выхода сумматора 8 поступает на один из входов (ю+) блока 9 умножения. К второму входу (в+1) блока 9 умножения от источника О регулируемого напряжения подводится сигнал, пропорциональный разности логарифмов предсказываемого (выбранного) момента времени и измеряемого. Тем самым на выходе блока 9 умножения определяется предсказываемая величина приращения оценки средней мощности. Далее сигнал с выхода (в+1) блока 9 умножения поступает на один из входов сумматора 11. На другой вход сумматора 11 поступает сигнал, пропорциональный логарифму оценки, с в -отвода линии 5 задержки, На выходе сумматора 11 получаем сумму сигналов, которая соответствует пред" сказываемому значению спектральной плотности мощности в заранее выбранныймомент времени.Таким образом, введение в устройство линии задержки с отводами, .блоков вычитания, умножения, двух сумматоров и источника регулируемого. напряжения позволяет предсказывать значенияспектральной плотности мощности в некоторый наперед выбранный момент времени по результатам измерения в предшествующие моменты времени.