Способ спектрального анализа сигналов

СОЮЗ СОНЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСН СПУБЛИ)4 С 01 К 23/1 РСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР АМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ГО Б,ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТ ВТОРСНОМ(54) СПОСОБ СПЕКТРАЛЪНОГО АНАШИЗАСИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к областиизмерения характеристик случайныхсигналов. Цель изобретения - повышение точности измерения среднеквадратичньгх значений спектральных составляющих импульсых сигналов и повьппение информативности спектральногоанализа, Усилители 1 осуществляюткалиброванное усиление сигнала. Коэффициент усиления определяется кодом, поступающим из блока 7 управления. Полосовые фильтры 2-2 выделяют соответствующий участок спектра.,Экстрематоры 3, -3 представляют собой устройства выборки и хранения.Посредством коммутатора 4 и аналогоцифрового преобразователя 5 происходит обработка сигнала с последуюшимкодированием. Процессор 6 осуществляет обработку измерительной информации в соответствии с выражениями,приведенными в тексте описания. 2 ил,1308 СКЗ = О 3 = мак ,1 где СКЗ еднеква е сигнал аче тично в 1-и по стот; МЗ1 и начен алькааксиала тот рат олосе чаение квалитудныха в 1-й среднеиз (чений зна 55 аст амплитудногоала в 1-й по- квадразначен лосе ч я си стот Изобретение относится к измерительной технике, к области измерения характеристик случайных сигналов, в частности к спектральному анализу импульсных непериодических сигналов.Целью изобретения является повьппение точности измерения среднеквадратичных значений спектральных составляющих импульсных сигналов и повьппение информативности спектрального 10 анализа за счет обеспечения возможности измерения максимальных значений сигнала отклика.На фиг. 1 представлена блок-схема анализатора с помощью которого может быть реализован способ спектрального анализа; на фиг. 2 - представление сигнала отклика одного из полосовых фильтров в виде дискретных значений А;.20Значения А;, равные х-й величине превышающего уровень шума локального максимума в сигнале отклика 3-го полосового фильтра, называют амплитуд ными значениями сигнала. Способ спектрального анализа состоит в параллельной фильтрации вход. ного сигнала с помощью гребенки по-. лосовых фильтров и преобразовании функции отклика каждого из полосовых Фильтров в набор дискретных значейий А, амплитудных значений, равных 3.-му локальному экстремуму сигнала отклика 1-го полосового Фильтра. По мере получения амплитудных значений А, вычисляют среднеквадратичное значение и максимальное значение сигнала в каждой частотной полосе в соответствии с выражениями 928 2макс 1 Л,-максимальное по абсолютнойвеличине из амплитудныхзначений сигнала в 3-йполосе частот;1=1, и- текущее значение номераамплитудного значения сигнала в 1-й полосе частот;и - число превьппающих шум амплитудных значений сигнала в 3-й полосе частот.Анализатор включает в себя усилитель 1, систему полосовых фильтров 2,-2, экстрематоры 3, -Зц, коммутатор 4, аналого-цифровой преобразователь 5, процессор б и блок 7 управления. Анализируемый сигнал поступает на вход усилителя 1, который осуществляет калиброванное усиление сигнала. Коэффициент усиления определяется кодом, поступающим в усилитель 1 из блока 7 управления. Усилительный сигнал с выхода усилителя 1 подается одновременно на входы полосовых Фильтров 2 -2 каждый из которых выделяет соответствующий участок спектра. Сигналы с выходов фильтров, представляющие собой амплитудно-модулированные колебания, поступают на вход соответствующего экстрематора,Экстрематоры 3-3 представляют собой специализированные устройства выборки и хранения, каждый из них переходит из режима слежения за сигналом на входе к режиму его хранения в моменты, когда последний переходитчерез экстремум, При этом каждый экстрематор при переходе из режима слежения в режим хранения сигнала Формирует на своем управляющем выходе импульс, который поступает в блок 7 управления и является запросом на обработку. Блок 7 управления осуществляет удовлетворение запросов на обработку в соответствии с уровнем приоритета экстрематора. Высшим приоритетом обладает экстрематор, осущест-. вляющий обработку амплитудно-модулированного сигнала с наивысшей несущей частотой, а низшим - экстрематор, осуществляющий обработку амплитудно- модулированного сигнала с низшей несущей частотой. Обработка сигнала с выхода экстрематора заключается в подключении его с помощью коммутатора 4 к входу АЦП 5 и последующем кодировании. По окончании кодирования обслуживаемый экстрематор импульсом с выхода блока 7 управления опятьд и; КЗ - 0,707 А,; 3 1308 переводится в режим слежения за сигналом на входе. Коды а выхода АЦЦ 5 поступают на вход процессора 6, который осуществляет обработку измерительной информации в соответствии с5 выражениями (1) и (2), При этом, если на вход процессора 6 поступает код амплитудного значения сигнала с выхода экстрематора 3 , то происходит обращение к 1-му регистру (про цессор 6 содержит И регистров в соответствии с числом фильтров анализатора). Первая группа разрядов каждого регистра отводится под код ,максимальных значений, вторая груп па - под код среднего значения, из возведенных в квадрат амплитудных значений сигнала, а третья - под код числа д поступивших амплитудных значений, На первом такте, обработка из мерительной информации осуществляется в соответствии с выражением (2), При этом код, поступивший в процессор 6 с выхода АЦП 5, сравнивается по абсолютной величине с содержимым 25. первой группы разрядов 1-го регистра. Если указанный код превышает содержимое первой группы разрядов 1-го регистра, то он переписывается в эти разряды. В противном случае содер жимое первой группы разрядов 1-го регистра остается неизменным. На втором такте осуществляется вычисление текущего среднего значения из возведенных в квадрат отсчетов сигнала. При этом содержимое третьей группы разрядов 1-го регистра увеличивается на единицу и вместе с содержимым второй группы разрядов этого регистра используется для определения кода текущего среднего значения квадрата сигнала в соответствии с выражением (1), По окончании вычислений результат помещается во вторую группу разрядов 1-го регистра. На этом элемен тарный цикл обработки кода, поступившего с выхода АЦП 5, заканчивается. При поступлении на вход процессора 6 кода очередного амплитудного значения сигнала с выхода одного из фильтров )О 2,-2 ц процесс повторяется, Таким образом, по окончании процесса анализа в каждом из И регистров процессора 6 хранятся код максимального значения (первая группа разрядов) и код сред него значения квадрата ( вторая группа разрядов) сигнала в соответствую-; щей полосе частот. При выводе изме 928 4рительной информации происходит последовательное обращение к регистрам процессора 6. При этом коды из первых групп разрядов указанных регистров подаются на выход анализатора непосредственно, а коды из вторых групп разрядов перед выдачей на выход анализатора с целью получения среднеквадратичных значений подвергаются операции извлечения квадратного корня и умножения на коэффициент 0,707 в соответствии с выражением (1). Формула изобретения. Способ спектрального анализа сигналов, состоящий в формировании составляющих спектра сигнала путем параллельной фильтрации с помощью системы полосовых фильтров, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения среднеквадратичных значений спектральных составляющих импульсных .сигналов за счет обеспечения равенства времени усреднения и длительности отклика в каждом из каналов фильтрации и повышения информативности спектрального анализа, сигналы отклика каждого из фильтров преобразуют в дискретные значения. А" каждое из которых соответствует величине д-го локального экстремума, превышающего уровень шума в сигнале отклика 1-го полосового фильтра, и вычисляют среднеквадратичные значения и максимальные значения сигнала отклика каждого полосового фильтра в соответствии с выражениями МЗ = макс А; ),де п 1 - число превышающих уровеньшума локальных экстремумовв сигнале отклика 1-го полосового фильтра;СКЗ - среднеквадратичные значенияспектральных составляющихимпульсных сигналов;ИЗ - максимальные значения сигнала отклика каждого полосового фильтра.1308928 Составитель В. Смолинактор О. Юрковецкая Техред А.Кравчук Корректор С, Чер к Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул,тна 1793/36 Тираж 731 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Ж, Подписное комитета ССС открытий кая наб., д.