Анализатор спектра

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЛФ 1 ЕСИИРЕСПУБЛИК И С 06 Р 15/353, 15/3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ К АВТОРС ЕЛЬСТ 8 У(72) И.И.Волков и В.К.Семенычев (7) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева(56) Галкин В.И. и др. Алгоритм и устройство для измерения центральной частоты узкополосного стационарного случайного сигнала. Х 1 Симпозиум: Методы представления и аппаратурный анализ случайных процессов и полей. Л., 1980, с. 75-78.Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М: Знергия, 1972, с. 244-246 (54)(57) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий фильтр нижних частот, умножиЯО 1176343 тель, выход которого подключен ковходу блока усреднения, причем информационный вход фильтра нижнихчастот является информационныч входоанализатора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения точности, в него введены вычитатель, делитель и масштабирующий умножитель,выход которого является информационным выходом анализатора и подключенко входу задания козффициентов фильтра нижних частот, выход которого подключен к первому входу умножителя,второй вход которого соединен с информационным входом. фильтра нижнихчастот и входом делителя, выход которого подключен ко второму входувычитателя, причем выхЬд блока усреднения подключен ко входу масштабирующего умножителя.1176343 4= С; .1=о (О х)"30 35 изобретение относится к специализированным средствам. измерительнойи вычислительйой техники и предназначено для анализа спектра стационарныхслучайных или детерминированных сигналов, представленных в аналоговойили дискретной формах. В задачахрадио-гидролокации для оценки состояния механических систем, например при диагностике, ресурсных испытаниях, обращаются к оценке спектральной плотности мощности аналиэируемого сигнала,Целью изобретения является увели-,чение точности анализа. спектра.5На фиг.1 представлена блок-схемаустройства; на фиг.2 - его амплитудно-.частотная характеристика (АЧХ).Анализатор содержит фильтр 1 нижних частот, делитель 2, вычитатель 203, умножитель 4, блок 5 усреднениямасштабирующий умножитель 6, информационный выходФильтр 1 имеет передаточную функ 25 где С, - выбираются так, чтобы припомощи системы ортонормированныхфильтров Лагерра обеспечить возможн(лучшее приближение АЧХ фильтра 1 к2идеальной прямоугольной )Су)по среднеквадратическому критерию Структура фильтра 1 и его АЧХ при данных значениях С,0=5 представлены на чертеже (фиг.2). При 1 = 1 имеем известный простейший фильтр нижних частот прототипа.Приближая АЧХ фильтрасколь угодно близко к прямоугольной, тем самым обеспечиваем асимптотическое приближение его импульсной характеристики Ь(1) Ь (У( (где Ь - преобразование Лапласа) к виду ) =р) лАнализатор работает следующим образом.При подаче на вход стационарного центрированного случайного сигнала, )(на выходах фильтра 1 и делителя име 2 зсъЫем,соответственно"оо" (, 11 лоиХ Щ , где )3 - устанавливаемое в делителе 2 интересующее значение процента (доли) энергии анализируемого сигнала.Параметр К или Яо фильтра 1 при помощи умножителя 6 меняется до тех пор, пока оценка математичес. кого ожидания сигналов на выходе умножителя 4, формируемая блоком 5 усреднения, не станет равной нулю, т.е.-Ы2где(С) ы - квадрат модуля передаточной функции фильтра 1, щ 0Параметр одного фильтра Лагерра связан с верхней частотой Яо фильтра 1 следующим образом: Яо - К ф 9 о где (о выбирается также исходя из словйя малости оПринципиально 45 ,- с(о", При ( = 1,165 и следую о 2 ощем выборе С имеем погрешности приближенияСо 1,65 дС, = 0,441 8 = 0,152 50С = -0,058 8 = 0,149С = -Оу 276 8 = 0,108С 4 = -Оь 251 ( = 01074С = -0,093 8 = 0,068С 0,072 8 = 0,06655С( = О,54 б = 0)054С = О,29 8 в = О е 044С = 0,034 8, = 0,043 где М - оператор математическогоожидания.Значение Ио в установившемся режиме применяется в качестве искомой оценки частоты, соответствующей той или иной процентной доли от энергии сигнала (по сути - квантиля спектральной плотности). В самом деле, частота Йо, соответствующая доли (проценту)от общей энергии анализируемого сигнала может быть определена следующим образом.Я) "о