Широкодиапазонный анализатор спектра

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК АНИЕ РЕТЕНИ ескии и исти ирщев ника обработки змерениях. Т.2 14 - 172 1 й АНА нф мацио обрст ль С 4 М 3 00 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) 4 6 01 К 23 16 ния - расширение частотного диапазона анализа в реальном времени с высокой раз. решающей способностью по частоте. Устройство содержит блок входных фильтров 1.1.1 Л с ключами 2.12.М, аналого-цифровой преобразователь 3, блок памяти, включающий секции 4.14.х), процессор 6 быстрого преобразования Фурье, генератор 7 тактовых импульсов и счетчик 9 адресов записи. Введение двоично-прореживающего мультиплексора 5, двоично-прореживаюгцего распределителя 8 и образование новых функциональных связей обеспечивает анализ в реальном времени сигналов в диапзаоне частот от 0,15 Гц до 5 кГц с изменением относительной ширины полосы от 0,3 до 1,2";, 1 ил.Изоб 1 , ие оноситс 5 к информаци)н.но-изм ритсльной технике и может быть ис.п)льзовано при спектральном анализе широкош)ло нь)х электрических, акустических,вибра)ц)онных и других сигналов инфразвукового и звукового диапазона частот.Пель изобретения - расширение частотного диапазона анализа в реальном времени с высокой разрец)нюшей способностью по частоте.На чертеже изображена структурнаясхема предлагаемого широколиапазон ногоанализатора спектра,Широкодиапазонный анализатор спектра содержит блок входных фильтров 1.11.4с клюцами 2.1 - 2,М, аналого-цифровой пре.образователь 3, блок 4 памяти, состоящийиз )х секций 4,14.Х, двоицно-прореживаю)ций мультиплексор 5, процессор 6 быстроо преобразования Фурье, генератор 7 тактовых импульсов, лвоично-прореживающий"сигнальному входу устройства, а выходычерез соответствующие ключи 2.1 2.хк входу аналого-цифрового преобразователя 3, выход которого соединен с информационными входами блока 4 памяти. Выходы: скций блока памяти через двоицно-прореживаю)ций мультиплексор подключены к входу процессора быстрого преобразованияФурьс, а управляющий вход мультиплексора соединен с командным выходом процессора. Управляющие входы ключей 2.1- -2.Х и соответствующие им входы разрешения записи блока 4.1 - 4.Х памяти подключены к выходам двоицно-прорежива)о)ц го распределителя 8, вход которогосоединен с выходом генератора 7 тактовых импульсов, входом счетчика 9 алресовзаписи и управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 3. Адресные шиныпервой секции блока памяти подключены квыходам младших разрядов счетчика 9адресов записи, а адресные шины каждойпоследующей секции подключены к выхоламсчетчика 9 со сдвигом на 1 разрядов по отношению к предыду)цей в сторону старшихразрядов.Анализатор спектра работает следующим образом.Входной сигнал через фильтры 1.1 - -.хнижних частот и ключи 2.1 - 2.х поступаетна вход аналого-цифрового преобразователя,работающего с тактом, задаваемым генератором 7 тактовых импульсов. Двоицнопрореживающий распределитель вырабатывает ) последовательностей неперекрываю)цихся во времени импульсов, длительностькоторых равна периоду тактовых импульсов,частота первой последовательности равна половине частоты тактовых импульсов, а частота каждой следующей последовате )ьнностив 2" раз меньше, цем предыдущей. р-я последовательность импульсов используется лля подключения выхода р-го фильтра к входу аналого-цифрового преобразователя и для разрешения записи результата преобразования в р-ю секцию блока 4 памяти. Алрес ные )пины секций блока памяти подключены к выходам разрялоп счетчика 9 адресов записи с нарастаю)цим сме)цением в сторону старц)их разрядов ступенями по к разрядов, благодаря чему смена адресов р-й секции 10блока памяти происходит в 2 ) раз медленнее, цем в первой секции. В результате совместной работы лвоицно-прореживающего расределителя и счетчика адресов записи в первую секцию блока памяти записываются отсчеты си на.)а самого высоко цастотного полдиапазона, а в р-ю секцию поддиапазона с граничной частотой в 2" раз мень)пей. Длительность записанной реализации сип)ала в р-й секции оказывается в 2 и " больше, цем в первой секции, цто обеспечивает в 2" "раз более узкую полосу 20 а;)ализа.Двоицно-прореживающий мультиплексор периодически подключает к входу процессора 6 быстрого преобразования Фурье выход каждой из секций блока памяти на время, достаточное лля выполнения операций ЬПФ, причем обращение к первой секции осуществляется с частотой, отвечающей условиям анализа в реальном времени самого высокочастотного поллиапазона, а в р-й секции - с частотой в 2) ф раз более 30 низкой. При этом обеспечивается анализ вреальном времени всех поллиапазонов, а полное перекрытие по цастотс диапазона анализируемых сигналов составляет 2.Величина 2 определяет пределы изменения относительной ширины полосы ана лиза. При 1 = 1 получаем анализ в октавныхнолдипазаонах с изменением относительной ширины полосы всего в 2 раза и с полным цастотным перекрытием 2 (например, при гх)= =О - в 1024 раза). Это наи.)уцшее для предлагаемой структуры приближениек анализатору с постоянной относительной шириной полосы анализа. Двоицно-прореживающий распределитель состоит из триггера-делителя частоты 45 на 2, двух 14-разрялных двоичных счетчиков, счетные входы которых полклюцены к противофазным выходам триггера, и семи логических элеметов И - -НЕ, входы которых подключены к выходам четных разрядов сцет чиков. В качестве первого выхода распредс лителя используется инверсный выход триггера, а в качестве второго и послелующих выходы элементов И НЕ. Двоицно-прорежи вающий мультиплексор состоит из мультиплексора, выполненного на микросхемах К 533 КП 7, и аналогичного описанному дво ично-прореживающего распределителя сшифратором, преобразу)о)цим состояния восьми выходов распределителя в сигналы для управляющих шин мультиплекс)ра У1323978 5 формула изобретения Составитель Е. Губанов Редактор Е. Копча Техред И. Верес Корректор В. Ву тяга Заказ 2962150 Тираж 730 Подписное ВНИггГ Государственного комитета СССР по делая изобретений и открытии3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4 5 Произидствснно.полиграфическое предприятие. г. Ужгод, ул. Проектная, 4рдц янццим сигналом двоично-прорежи. нднпцего мультиплексора являют я импуль ы, вырабатываемые в процессоре БПФ после завершения вычисления коэффициентов Фурье в очередном поддиапазоне. 5В конкретном примере предлагаемого устройства обеспечивается анализ в реальном времени сигналов в диапазоне частот от 0,15 Гц до 5 кГц (перекрытие по частоте более 32 тыс.) с изменением относительной ширины полосы от 0,3 до 1,2%Таким образом, предлагаемый широкоди апазоццый анализатор спектра позволяет расширить частотный диапазон анализигуемых в реальном времени сигналов. Широколиапазонный анализатор спектра содержащий гребенку из Х фильтров нижних частот и М ключей, причем выход и-го фильтра соединен с входом и-го ключа (и=1- - Лг) соответственно, аналого-цифровой преобразователь, гЧ-секционный блок памяти счетчик адресов записи, процессор быстрого преобразования Фурье, генератор тактовых импульсов, причем входы фильтров обьединены и являются входом устройствам, выходы ключей обьедицеы и соелинены с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход которого соединен с выходомевера горд 1 дк,овь:.х ИМПтЛЬСОВ И ВХОДОМ СЧРТЧЦКДЛПЕСОВ ЗД - циси, выход аналого-цифрового прсобрдзователя соединен с информационны я входом каждой секции Л секционного блока памяти, адресный в. )л п-ой секции (п= - 1 Лг) соединен с и-м выходом счет цка адресов здиси, причем адресный вход первой се. ции соединен с выходом младшего разря д счетчика, отличающийся тем, что, с це. лью расширения частотного диапазона анализа в реальном масштабе времени,. в него введены двоично-прореж ива ющий мультиплексор и двоично-прореживающий распределитель, причем х правляюший вхо. и-го ключа (п= 1 - А) объединен соответственно с входом разрешения записи и-ой секции Ф секционного блока памяти и сое. дицен с и-м выходом лвоично-прореживдк- щего распределителя (и= 1 в -гтг), вход кото рого соединен с выходом генераторд такто вых импульсов, выход и-ой секции А сек. ционного блока памяти соединен соответственно с и-ым входом лвоично-прорежцваюшего мульгиплексора, выход котс рого соединен с входом процессора бы рого преобразования фурье выхо ла;ых которого является выходом устройства, а к . мандный выход соединен с управляюш. вхолом лвоич,-прореживаюгцего мульти плексора.