Способ анализа спектра сигналов

Союз,СоветсникСоциапистичесиикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 834577(53) УДК 621. .317,757 (088.8) Иа Ааеам взфбретенкки вткритввДата опубликования описания 03.06.81(54) СПОСОБ АНАЛИЗА СПЕКТРА СИГНАЛОВ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для ойределения собственных и взаимных спектральных характеристик детерминированных и случайных сигналов.5Известны способы анализа основанные на периодической выборке мгновенных значений сигнала и весовом суммировании выборочных значений сигнала Е 11,Однако точность их анализа недостаточна, так как они:, . ао,".вопиет выделять .амплитуду и фазу гармоник периодических сигналов и находить оценки взаимных спектров.Цель изобретения - повышение точности анализа.Укаэанная цель достигается эа счет того, что в способе анализа спектра сигналов, основанном нв периодической выборке мгновенных значений исследуемого 2 а сигнала и весовом суммировании заданного числа выбираемых значений при перестройке частоты анализа путем изменения периода выборки, производят дополнительную периодическую выборку мгновенных значений исследуемого сигнала с тем же периодом выборки, но сдвинутым по отношению к исходной .выборке нв отрезок времени, обратно пропорциональный учетверенной частоте анализа, раздельно суммируют с заданным весом полученные выборки, при этом период исходной и дополнительной выборок устанавливают кратным величине, обратно пропорциональной частоте анализа.На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.Оно содержит два идентичных канала, работающих синхронно и синфаэно для входных сигналов, каждый иэ которых Состоит иэ дискретиэаторов 1 и 2, суъвтаторов 3 и 4, сдвиговых регистров 5 и 6, преобразователя 7 и синхронизатора 8. Синхронизатор 8 настроен так, что иа его выходе вырабатываются пары управляюпош сигналов, второй нз которых будет появляться после первого через ин4577 15 ХО Х 5 30 35 40 45 50 55 3 83тервал времени сх - 1/ :д/, где-частота:, на которой осуществляется анализ спектра. Период ь сигналов устанавливается равным . / или КЯ, гдеК 2 -целое число.На выходе 9 синхронизатора 8 вырабатывается серия управляющихся сщ налов,определяемая видом преобразований, необходимых характеристик по действительной и мнимой составляющих оценок преобразования фурье исследуемых сигналов.Эти сигналы появляются после того, какс помощью сумматора просуммируетсязаданное число И выбираемых значенийисследуемых сигналов в каждом сигнальном канале,Число Я может задаваться либо изконструктивных соображений либо квкцелая часть отношения интервала времени Т,на котором анализируются исследуемыесигналы, к периоду выборки в, . В своюочередь, Т может определять из требований необходимого разрешения по часто-;те или других требований по известнымправилам.Анализ спектра осуществляется следующим образом.Перед началом анализа анализаторустанавливается в исходное состояние,при котором сумматоры 3 и 4, сдвиговые регистры 5 и 6, регистры преобразователя 7 обнулены, синхронизатор 8настроен твк, что период следования парных управляющих сигналов на выходе 9равен й . Значение коэффициента Квыбирается, исходя из быстродействияэлементов анализатора, интервала Танализа сигнала, предельных или целесообразных значений числа й суммируемых выборочных значений исследуемых сигналов. Если анализируемый ситнал узкополосный то коэффициент кратности К выбирается так, чтобы пи заданном интервале анализа Т й= - ),-Ю,В простейшем случае ь-/ . Затемзадается число Й . После этого анализатор готов к проведению анализа начастотеИсследуемые сигналы Х, М(1) подаются на вход своих дискретизаторов1 и 2, запускается синхронизатор 8.Момент появления первого упрввлякяпего сигнале первой пары сигналов на выходе 10 синхронизатора 8 принимаетсяза начало отсчета времени +=0 . Послепоявления первого сигнала первой ларыуправляющих сигналов на выходе 10синхронизатора 8 дискретизвторы 1 и 2осуществляют выборку мгновенных знвчений.сигналов в момент времени 1=0 Поскольку для Х(Ь) иУ(Ц работа происходит аналогично, далее рассмотрим только сигнал ХЯПолученное выборочное значение Х (О)посредством сумматора 3 суммируется с заданным весом Йр с содержимым второго каскада сдвигового регистра 5 (в данном случае оно равно нулю, так 10 как перед началом анализа регистр былобнулен) . Полученное значение суммы К(Ь)=МОХ(О) записывается в первый каскад регистре 5, содержимое которого (в данном случае нуль) переписывается во второй каскад.Через интервал времени с после первого сигнала на выходе 10 синхронизатора 8 появляется второй сигнал первой пары управляющих сигналов. Дискретизатор 1 вырабатывает первое выборочное значение К сг дополнительной периодическо(Х выборки. Сумматор 3 получаетсумму Е.уХЬ)=ИО ХГХ) выбранного значения (сх) с заданным весом И 0 исодержимого второго каскада регистра 5(в данном случае нуль). Полученная суммазаписывается в первый каскад регистре 5,из которого ранее полученная сумма К (д)переписывается во второй каскад,1 Х Через интервал времени Х после первого сигнала первой пары управляющих сигналов не выходе 10 синхронизатора 8 появляется первый сигнал второй пары управляющих сигналов, Йискретизатор 1 вырабатывает второе выборочное значение Х(ф,производится его взвешенное (с весом 81 ) суммирование со значением К., (Х), содержащимся во втором каскаде регйстрв Х запись полученного результата к хх ( М = , к(М +ф, х ( М в первый каскад регистра и переписьТХ(Ь) из, первого каскада регистра во второй. Далее в момент времени =д+% по второму сигналу второй пары управляющих сигналов на выходе ХО синхронизатора дискретизатор . 1 производит выборку значения Х (Ь+ р), которое с заданным весомсуммируется со значением нием Х,й) . Полученное на выходесумматора 3 значение 1 х(Ю=Хх(Ь)+ +Ф(д +) записывается в первый каскад регистра 5, а его содержимое переписывается во второй каскад.Указанные операции выполняются Н раз, в результате чего в первом каскаде регистра 5 будет значение суммы 1 ц Ь) в во втором каскаде - значение сум мы Я Нх(4.