Способ быстрого спектрального анализа широкополосных процессов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК Ж 1755211 А 5)5 6 01 й НИЕ ИЗСБ ЕТЕН ЛЬСТВУ К АВТО МУ СВИ 2(54) СПОСОБ БЫСТРОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ШИРОКОПОЛОСНЫХ ПРОЦЕССОВ(57) Изобретение относится к технике электрорадиоизмерений и быстрого спектрального анализа случайных процессов в широкой полосе частот. Цель изобретения - повышение быстродействия анализа - достигается рядом определенных операций исоотношений, приведенных в формуле изобретения, 1 ил,(21) 4667135/21, Мальков В.Л. Спектчайных процессов, М.: 7-108, 199-202. Изобретение относится к областтрорадиоиэмерений и быстрого спекного анализа случайных процесширокой полосе частот.Целью изобретения является повышение бьстродействия анализа.Суть способа заключается в том, что визвестном способе, спектрального анализа,при котором используютдискретные преобразования Фурье (ДПФ) оценки корреляционной функции наблюдаемого процесса,, исследуемый частотный диапазаон Ь в,Ьввх),бпла 0 разбивают частотными фильтрами наподдиапазонов бань 1 в) =1, выбираютесливремя дискретизации в каждом поддиапазоне Ьт=1/2(1 в-Ь) и вычисляют в каждомканале гп значений спектральной плотностимощности, границы поддиапазонов выби. рают из соотношений 1 н/(твн)=К тин 1=в,1 н=Ьв 5 в=Ьв, =1, где К - любое иатуеслиральное число, оценки корреляционнойфункции Кх=(Ь Ъ), п=ОГп получают парал- .ученнЕлельно во всехканалах, ДПФ и вычислениечастооценок спектральной плотности мощностицелоОх(н+и ЬТ),=и = 1 и,на гп Дискретных Час-1/тотах производят отдельно в каждом -том и алек- изканалов, причем разр траль- собность анализа М= (1 в сов в +11, а ДПФ в каждо шающая спо 1 н)/И = Ю 1-том изкдуммированияции Кх(ЬЛт), сК(Ь) не зависяаи равными ит путемонной фунциентами Воддиапазо налов произво оценок корреля весовыми коэфф щими от номера 0,5(2) К- нечетой суммсли исстами (тнму числ2(Цв-н),ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(-1)сов - , И=1иАФПГт ное число и умножением полы на 461ледуемый процесс ограниченв 3 такими, что 1 н/Рвн) равно у и время дискретизациито "спектральное окно" усе.ченной оценки спектральной г)лотнос)имощностияп (2 щ + 1 )т 1 Ляпл 1 Л 5имеет в заданном диапазоне только один главный максимум, и погрешности многократного наложения высокочастотных составляющих отсутствуют, поэтому при 10 наличии входных фильтров с достаточно прямоугольной частотной характеристикой оценку спектральной плотности мощности фильтрованной реализации в и - точке бх(тн+и Лт), и=1 , в м .кно считать оценкой 15 спектральной плотности мощности входного процесса на частоте Ь+и Л 1, Л 1=(Ь - Ь)/вформулу для оценки спектральнойплотности Сх(т) в этом случае можно преобразовать к виду 206 х(н+иЛ )=4 Л т(0,5 Кх(0)+П),л+Кх(ЬЛ т)(-1) соз ), (5)откуда и вытекают выражения для весовыхкоэффиЦиентов (1) и (2)Из приведенных рассуждений и видаформул (4), (5) можно сделать вывод о том, что каков бы ни был номер поддиэпазона , =1 , если границы поддиапазонов выбраиз соотношений )н)фв) - тн=К; н)+1=6),=1, где К - любое натуральное число и Л=1/2(Фю - 1 н, то для получения оценок 45 спектральной плотности мощности в в дискретных точках с шагом Л б)=(тин/в в любом изканалов требуется устройство ДПФ с одним и тем же набором значений функции (-1)" ксоз(л и/в) 50Ох(Гн)+и М)=4 Л(0,5 Кх(О) +кЬЛи)(-1" сов 1 б)1=1п=1 .п 1.лгде Кх ( ) - оценка корреляционной функции, полученная в 1-м канале,Н а ч е р т е ж е представлена фу н к ционзльная схема устройства, реализующая способ быстрого спектрального анализа широкополосных процессов,Устройство содержит четыре канала анализа 1, в каждый из которых входят последовательно соединенные входной фильтр 2, мультикоррелометр 3 на шесть значений мультикорреляционной функции, коммутатор 4, резисторный делитель 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, цифровой перемножитель 7 и накапливающий сумматор 8, выходы всех каналов соединены со входами блока потребления информации 9, в состав которого входит оперативно запоминающее устройство (ОЗУ) 10, а также блок управления 11, содержащий генератор тактовых импульсов 12, счетчик-делитель нэ шесть 13, два счетчика 14, 15, два ОЗУ 16, 17,Устройство работает следующим образом, С генераторов тактовых импульсов (ГТИ) 12 на счетчики 13-15, последовательно поступают импульсы, С приходом очередного импульса на выходе счетчика 13 устанавливается цифровой код, который поступает одновременно на управляющие входы коммутаторов 4 каждого из каналов, вызывая подключение к выходу каждого канального коммутатора 4 одного из выходов канального мультикоррелометра 3. С выхода коммутатора 4 через делитель 5 напряжениее поступает нэ АЦП 6, с которого в цифровом виде поступает на один из входов перемножителя 7. Упомянутый тактовый импульс поступает на образующие восьмиразрядный счетчик счетчики 14 и 15, Выходной код с этих счетчиков поступает на адресные входы ОЗУ 16, 17, образующие устройство памяти (в него до начала работы записаны значения весовых коэффициентов Ви(Ь)= =(-1) соз ., 6=0 ,5, и=1 5, К=1, в=5), С выходов ОЗУ 16, 17 одновременно на входы канальных умножителей 7 каждого из каналов поступает Цифровой код весового коэффициента Вк(Ь), соответствующего текущим значениям и и Л Таким образом, на двух входах пере- множителя 7 каждого из каналов одновременно появляются цифровые значения оценки корреляционной функции К(И) и весового коэффициента Вк(Ь) соответственно текущим значениям и и Ь, Результат перемножения поступает в цифровой накапливающий сумматор 8. Описанная процедура производит" я шесть раз для каждого и, после чего на выходе сумматора 8п=1, щ,Составитель А.Орловдактор Н.Горвэт Техред М.Моргентал Корректор Т.Пали акаэ 2890 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Проиэводс-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 кэждоо иэ канэлов, 4 появляетсяоценка спектральной плогности С(Унс п Йю)Г 1 од действием импульса, поступающего со счетчика-делителя на шесть 13, указанные оценки спектральной плотности. 5одновременно со всех каналов 1=14, ээписываются в блок потребления информации 9, где каждому каналу соответствуютсвои ОЗУ 10,После этого с ГТИ 12 на канальные сумматоры 8 всех каналов поступает обнуляющий импульс, и весь описанный процессповторяется для следующего значения и.После повторения процедуры для всех п=1. 5, в блоке потребления информации 9 15оказываются все гп = 20 значений спектральной плотности,Формула изобретенияСпособ быстрого спектрального анали за широкополосных процессов, при котором в виде электрических сигналов определяют оценку корреляционной функции процесса К,(Ь Л 1) в в+1 точках п=О, 1,гп и с помощью дискретного преобрээо вания Фурье оценок корреляционной функции КхЬ Й) определяют оценки спектральной плотности мощности бк в я точкак частоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия ана лиза, исходный сигнал в исследуемом диапазоне чэсто 1 мин, гмакс) рлэдепяют чл"стотными фильтрами нэ сигналов в поддиэпазонах нь Я, 1-1, границы которыхнаходят иэ соотношений(где К - любое натуральное число), параллельное все фильтрованных сигналов диск ретизируют с временами й=1/2(вн): =1, . 1 и определяют для них оценки корреляционной функции Кх(ЫФ) (где п=0,1в) параллельно во всех 1=1каналах, полученные сигналы взвешивают с коэффициентами Вк(Ь Ьп), не зависящими от номера канала, равными и затем суммируют, а полученные суммарные напряжения во всех 1-1каналах еще раз взвешивают с коэффициентом 4 йь пропорциональным оценкам спектральной ПЛОТНОСТИ Ок(1 н+ Ь ЛП), Пф 1а,